來源：奇點糕 活性氧（ROS）是指在細胞代謝過程中產生的具有高度活性的氧化分子，包括超氧陰離子（O₂⁻）、過氧化氫（H₂O₂）和羥基自由基（·OH）等，主要來源包括線粒體的電子傳遞鏈（ETC）或酶促反應。 生理狀態下，ROS作為信號分子參與細胞增殖、分化等過程，過量時則引發氧化應激，導致DNA、蛋白質和脂質損傷。一些癌癥化療藥物便是借用ROS之手來殺死腫瘤細胞，只不過部分腫瘤細胞似乎有應對之策，表現出耐藥性。 美國哈佛醫學院Liron Bar-Peled、中國科學院上海營養與健康研究所張俊兵等人發表于《自然》期刊的最新論文中，揭示了腫瘤細胞巧妙化解ROS危機的手段[1]。 他們在腫瘤細胞里發現了一條由蛋白質VPS35主導的ROS感應通路。VPS35好比“警報器”，能夠通過半胱氨酸殘基來感應細胞內的ROS水平變化，其氧化會導致轉運蛋白SLC7A1的定位紊亂、影響氨基酸的供給，從而抑制線粒體翻譯，最終影響細胞內的ROS產生，降低腫瘤細胞對依賴ROS發揮作用的化療藥物的敏感性。 真核細胞中，線粒體的電子傳遞鏈（ETC）是細胞內ROS的“源頭”，某些化療藥物通過依賴這些ROS來增強細胞毒性。而ETC由核基因和線粒體基因編碼的蛋白質組成，線粒體翻譯水平降低會導致ETC活性和ROS水平降低。 線粒體翻譯→ETC→ROS→細胞毒性，這一環扣著一環。于是，研究者們使用來自18個不同類型腫瘤組織的39種腫瘤細胞系進行實驗，看看能否在中間直接“劃等號”——驗證一下線粒體的翻譯水平是否與ROS介導的細胞毒性之間有關聯。 結果顯示，多西環素處理抑制線粒體翻譯時，會減少線粒體產生的H₂O₂，并導致腫瘤細胞對金諾芬（Aur）、三氧化二砷（ATO）、β-拉帕酮（Lap）、順鉑（DDP）產生耐藥性，這些化療藥物都依賴線粒體ROS的生成來殺死細胞；而對非ROS依賴性藥物無影響。如果在線粒體中定向表達H₂O₂的合成酶DAAO，便會增強藥物毒性，多西環素對腫瘤細胞的保護作用被逆轉。 也就是說，線粒體的翻譯過程確實深刻影響著ROS水平及其介導的化療藥效。 藥物抑制線粒體翻譯會降低細胞內ROS水平并導致化療耐藥 這算是鎖定了范圍，化療藥物耐藥靶點必然藏在線粒體翻譯的某個細節。 對此，研究者們做出了一個大膽的假設：線粒體翻譯過程中可能存在一個特殊的關鍵調節因子，兼備著ROS“警報器”的功能，可以根據ROS水平及時調控線粒體翻譯來完成細胞自救。 隨后，他們利用CRISPR基因編輯技術，針對超過25000個半胱氨酸殘基（極易與ROS發生氧化反應的殘基）進行篩選，尋找既調控線粒體翻譯又感應ROS水平的蛋白質。 結果顯示，Retromer復合物核心蛋白VPS35的C673、C653位點在所有篩選條件下均排名前列。功能驗證顯示，VPS35缺失，或者C673、C653發生類似氧化狀態的突變，可使細胞對多種ROS依賴性藥物產生耐藥性，而回補野生型VPS35能恢復敏感性。 篩選找到VPS35及其感應ROS水平的半胱氨酸殘基 VPS35是如何兼顧感應ROS和調控線粒體翻譯的呢？ VPS35是Retromer復合物的核心成員，負責在早期內體中回收蛋白質并將其轉運至細胞膜。研究者們發現，使用H₂O₂或依賴ROS發揮細胞毒性的化療藥物處理，VPS35的半胱氨酸殘基Cys653、Cys673發生氧化。 氧化后的VPS35失去與復合物其它成員的相互作用，導致轉運蛋白SLC7A1的定位受到影響，從細胞膜轉至細胞質。這種定位變化影響了SLC7A1對氨基酸的轉運功能，減少細胞內精氨酸的供應。精氨酸不足導致線粒體編碼的電子傳遞鏈蛋白合成減少，降低細胞內ROS水平。 簡略的機制圖 臨床分析結果顯示，在高級別漿液性卵巢癌（HGSOC）患者中，腫瘤組織高表達VPS35的患者表現出更長的鉑類藥物無進展生存期；相反，在治療耐藥復發的患者腫瘤樣本中，VPS35表達顯著下調。 體外實驗證實，敲除VPS35可使卵巢癌細胞對順鉑的耐藥性提高15倍以上；重新表達野生型VPS35能恢復藥物敏感性，引入氧化的VPS35則無此效果。這一現象在非小細胞肺癌（NSCLC）細胞系中也得到驗證，表明VPS35調控的線粒體翻譯通路可能是跨癌種影響化療療效的關鍵決定因素。 臨床樣本和體外細胞系實驗驗證VPS35 綜上，該研究發現VPS35的氧化調控機制是導致化療“啞火”的關鍵因素，為逆轉化療耐藥提供了新的治療靶點，同時可作為預測鉑類療效的生物標志物。