前列腺癌（PCa）是男性最常見的惡性腫瘤之一，其治療常常面臨耐藥性問題。鐵死亡是一種新型的程序性細(xì)胞死亡方式，其特征在于脂質(zhì)過氧化和鐵離子的積累，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂。腫瘤微環(huán)境中的因素，如代謝物和細(xì)胞外囊泡（EVs），能夠激活抗氧化機制并抑制鐵死亡，從而促進腫瘤細(xì)胞的存活和耐藥。TAMs在腫瘤微環(huán)境中扮演重要角色，能夠促進PCa的進展和治療抵抗。然而，TAMs如何抑制鐵死亡的具體機制尚不清楚。

2024年11月29日,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院高維強、董柏君、方煜翔共同通訊在期刊《ADVANCED SCIENCE》上在線發(fā)表題為“Taurine Inhibits Ferroptosis Mediated by the Crosstalk between Tumor Cells and Tumor-Associated Macrophages in Prostate Cancer”的研究論文，主要探討了牛磺酸通過前列腺癌（PCa）細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）之間的相互作用抑制鐵死亡（ferroptosis）的機制。文章通過實驗驗證了牛磺酸在PCa中對鐵死亡的抑制作用，并揭示了其分子機制。

研究人員證明了腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞通過激活LXRα/SCD1軸導(dǎo)出牛磺酸來抑制前列腺癌中的鐵死亡。LXRα促進miR-181a-5p的表達并將其招募至腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體中。外泌體介導(dǎo)的miR-181a-5p穿梭進巨噬細(xì)胞，通過抑制Hippo通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的M2極化，從而增強牛磺酸的輸出作為一個正向反饋循環(huán)。基于研究發(fā)現(xiàn)，通過使用相關(guān)抗體或小分子抑制劑阻斷牛磺酸的轉(zhuǎn)運可能成為潛在的輔助治療手段，以減弱這種巨噬細(xì)胞-腫瘤細(xì)胞交流，從而恢復(fù)前列腺癌對鐵死亡的敏感性。

方法

代謝組學(xué)分析

使用非靶向代謝組學(xué)分析M0-lCM和M2-lCM中的代謝物差異，以識別能夠抑制鐵死亡的候選代謝物。

基因敲除和過表達

通過CRISPR/Cas9系統(tǒng)敲除LXRα和TauT基因，使用miR-181a-5p mimics進行過表達實驗，以研究這些基因在鐵死亡中的作用。

細(xì)胞活力和鐵死亡檢測

使用CCK8試劑盒檢測細(xì)胞活力，通過測量脂質(zhì)過氧化物（如MDA）和ROS水平來評估鐵死亡情況。

囊泡提取和鑒定

通過差速離心法從細(xì)胞培養(yǎng)上清中提取EVs，并使用透射電鏡（TEM）和納米顆粒追蹤分析（NTA）鑒定其形態(tài)和大小分布。

牛磺酸含量測定

使用Cell Biolabs的牛磺酸測定試劑盒（MET-5071）測定細(xì)胞和組織中的牛磺酸含量。該試劑盒基于比色法原理，通過特定的酶促反應(yīng)將牛磺酸轉(zhuǎn)化為可量化的產(chǎn)物，從而準(zhǔn)確測定樣品中的牛磺酸濃度。

實驗

牛磺酸抑制鐵死亡

通過代謝組學(xué)分析，作者發(fā)現(xiàn)M2型巨噬細(xì)胞分泌的低分子量組分中含有顯著抑制鐵死亡的代謝物——牛磺酸。進一步實驗表明，牛磺酸處理能夠顯著提高PCa細(xì)胞的存活率，減少脂質(zhì)過氧化物和MDA水平，從而抑制鐵死亡。

LXRα/SCD1信號通路的作用

作者發(fā)現(xiàn)牛磺酸能夠激活LXRα受體，進而促進SCD1基因的表達。SCD1是抑制鐵死亡的關(guān)鍵基因，能夠通過產(chǎn)生單不飽和脂肪酸（MUFAs）來阻斷脂質(zhì)ROS的積累。通過敲除LXRα或SCD1基因，作者驗證了這一信號通路在牛磺酸抑制鐵死亡中的作用。

miR-181a-5p的調(diào)控作用

LXRα不僅能夠激活SCD1，還能夠促進miR-181a-5p及其結(jié)合蛋白FUS的表達，從而增加腫瘤來源EVs中miR-181a-5p的富集。巨噬細(xì)胞作為這些EVs的受體細(xì)胞，攝入miR-181a-5p后促進其M2極化，并通過抑制lats1基因的表達來增強牛磺酸的分泌。

阻斷牛磺酸轉(zhuǎn)運恢復(fù)鐵死亡敏感性

通過敲除TauT基因（牛磺酸轉(zhuǎn)運蛋白）來阻斷牛磺酸的進口或出口，作者發(fā)現(xiàn)這能夠恢復(fù)PCa細(xì)胞對鐵死亡的敏感性。體內(nèi)實驗也證實了TauT敲除聯(lián)合鐵死亡誘導(dǎo)劑RSL3能夠顯著抑制腫瘤生長。

結(jié)論

本文揭示了TAMs分泌的牛磺酸通過激活LXRα/SCD1信號通路抑制PCa中鐵死亡的機制。同時，LXRα還調(diào)控miR-181a-5p的表達，促進其進入腫瘤來源的EVs中，進而被巨噬細(xì)胞攝取并促進其M2極化，增強牛磺酸的分泌。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)針對PCa治療的新策略提供了理論依據(jù)，即通過阻斷牛磺酸的轉(zhuǎn)運來恢復(fù)腫瘤對鐵死亡的敏感性。

Cell Biolabs產(chǎn)品的作用和價值

在本文中，Cell Biolabs的牛磺酸測定試劑盒（MET-5071）發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該試劑盒提供了一種高靈敏度、高特異性的方法來測定細(xì)胞和組織樣品中的牛磺酸含量，為研究牛磺酸在抑制鐵死亡中的作用提供了重要技術(shù)支持。通過準(zhǔn)確測定牛磺酸的濃度變化，作者能夠驗證牛磺酸在PCa細(xì)胞與TAMs相互作用中的關(guān)鍵作用，并進一步揭示了其分子機制。因此，Cell Biolabs的牛磺酸測定試劑盒在本文的實驗設(shè)計中具有不可替代的價值，為研究代謝物在腫瘤生物學(xué)中的作用提供了有力的工具。