摘要：在癌症治疗的漫长征程中，结直肠癌（CRC）一直是医学界面临的一大挑战。作为一种高发病率和高死亡率的癌症，CRC的治疗常常因为肿瘤的耐药性而陷入困境。
在癌症治疗的漫长征程中，结直肠癌（CRC）一直是医学界面临的一大挑战。作为一种高发病率和高死亡率的癌症，CRC的治疗常常因为肿瘤的耐药性而陷入困境。
近年来，科学家们发现了一种名为铁死亡的细胞死亡方式，它可能成为攻克CRC的新途径。铁死亡是一种由铁催化的脂质过氧化引起的细胞死亡形式，与传统的细胞凋亡不同，它通过破坏细胞内的氧化平衡来杀死癌细胞。
最近，一项广西医科大学严林海团队的研究揭示了一种常用抗癌药物FTD/TPI（三氟吡啶替吡拉西）如何通过激活铁死亡来抑制CRC的生长。这项研究不仅为我们理解FTD/TPI的作用机制提供了新的视角，还为CRC的治疗带来了新的希望。
文章介绍
题目：三氟吡啶替吡拉西通过p53-SLC7A11轴靶向p53诱导大肠癌3D类器官铁死亡
杂志：Cell Death and Disease
影响因子：IF=8.1
发表时间：2025年4月
#1
研究背景
Background
CRC是全球第三大常见癌症，约25%的患者会发展为转移性疾病，预后极差。FTD/TPI是一种新型口服药物，已获批用于晚期转移性CRC，但其作用机制尚不清楚。
铁死亡是一种由铁催化的脂质过氧化引起的细胞死亡形式，近年来被认为在肿瘤治疗和克服耐药性方面具有潜力。然而，过去的研究主要集中在FTD/TPI的DNA损伤和细胞周期阻滞作用上，而对其诱导铁死亡的机制研究较少。
本研究旨在揭示FTD/TPI是否通过诱导铁死亡发挥抗癌作用，特别是通过p53-SLC7A11轴，并评估其与铁死亡激活剂磺胺嘧啶的协同效应，为CRC治疗提供新策略和理论依据。
#2
研究思路
Methods
细胞实验：使用多种CRC细胞系进行实验，检测FTD/TPI对细胞活力、增殖、迁移和铁死亡相关指标的影响。
转录组和蛋白质组学分析：通过转录组和蛋白质组学分析，研究FTD/TPI处理后的基因和蛋白质表达变化。
CRISPR/Cas9基因编辑：通过CRISPR/Cas9技术敲除DLD1细胞中的TP53基因，研究p53在FTD/TPI诱导的铁死亡中的作用。
类器官和PDX模型：使用患者来源的CRC类器官和患者来源的异种移植（PDX）小鼠模型，评估FTD/TPI单独或与SAS联合治疗的效果。
#3
研究结果
Results
1. FTD/TPI抑制CRC细胞系的活力和增殖
FTD/TPI在时间剂量梯度上降低了四种CRC细胞系的活力，其中RKO、DLD1和HCT116细胞较为敏感，而HT29细胞需要更长时间才表现出显著的细胞活力抑制。FTD/TPI还抑制了这些细胞系的集落生长和迁移能力。
转录组学和蛋白质组学分析显示，FTD/TPI处理后，RKO细胞内基因和蛋白质发生显著变化，通过多种细胞死亡途径调节细胞死亡，是一种多靶点药物。FTD/TPI显著影响铁死亡相关分子，特别是上调p53和下调SLC7A11基因（图1）。
图1
2. FTD/TPI诱导结直肠癌细胞死亡
研究通过联合使用铁死亡抑制剂、坏死抑制剂、自噬抑制剂和凋亡抑制剂，发现铁死亡抑制剂能显著拯救FTD/TPI诱导的CRC细胞死亡，而坏死抑制剂效果较弱。FTD/TPI与铁死亡激活剂erastin联合使用显著抑制所有四种CRC细胞系的生存能力，并进一步抑制细胞增殖。
FTD/TPI处理导致细胞内铁离子沉积增加、活性氧（ROS）和脂质过氧化积累以及谷胱甘肽（GSH）减少，表明其通过铁死亡途径诱导细胞死亡。透射电镜观察显示FTD/TPI处理后线粒体收缩和膜密度增加。
这些结果表明FTD/TPI通过铁死亡途径诱导CRC细胞死亡，为FTD/TPI与铁死亡激活剂联合使用作为CRC治疗的新策略提供了基础（图2）。
图2
3. FTD/TPI通过p53-SLC7A11轴诱导CRC铁死亡
转录组测序显示SLC7A11参与FTD/TPI治疗。实验发现FTD/TPI抑制了CRC细胞系中SLC7A11的mRNA和蛋白表达，而铁死亡拮抗剂ferrostatin-1可逆转这种抑制。FTD/TPI与铁死亡激动剂erastin联合使用进一步降低了SLC7A11蛋白水平。
FTD/TPI处理后，四种CRC细胞系中p53 mRNA和蛋白表达显著增加，而SLC7A11是p53激活铁死亡的靶基因。FTD/TPI以剂量和时间依赖的方式促进p53表达并抑制SLC7A11表达。
CRISPR/Cas9敲除DLD1细胞中的TP53基因后，TP53敲除细胞中SLC7A11蛋白表达恢复，且ROS水平和脂质过氧化积累降低。这些结果表明FTD/TPI通过p53-SLC7A11轴诱导CRC细胞铁死亡（图3）。
图3
4. FTD/TPI直接与p53结合，通过促进MDM2泛素化和降解，增强p53蛋白的稳定性
研究发现FTD/TPI通过多种机制影响p53蛋白在铁死亡激活中的作用。FTD/TPI延长了p53蛋白的半衰期，并通过蛋白酶体抑制剂MG132增强了p53蛋白的积累，表明其作用可能通过减少降解实现。
FTD/TPI处理降低了MDM2蛋白的表达，并增加了MDM2的泛素化，表明FTD/TPI可能通过促进MDM2的降解来增加p53的稳定性。细胞热移测定（CETSA）显示FTD/TPI能与p53蛋白结合并使其稳定。分子对接分析表明，FTD/TPI的主要成分FTD与p53蛋白结合能为-6.08 kcal/mol，表明结合高度稳定。
FTD/TPI通过直接与p53结合，促进MDM2的泛素化和降解，增加p53蛋白的稳定性，导致SLC7A11和GPX4蛋白表达减少，从而激活铁死亡（图4）。
图4
5. SAS增强CRC细胞的FTD/TPI抑制
在筛选三种铁死亡激活剂（SAS、ART和DHC）时，MTT试验显示SAS与FTD/TPI联合治疗显著增加了RKO和HT29细胞的死亡率，而ART或DHC则没有这种效果。
SAS还能使HT29、HCT116和DLD1细胞对FTD/TPI更敏感。机制研究发现，SAS联合FTD/TPI进一步抑制了SLC7A11和GPX4的蛋白表达，并促进了细胞内ROS和脂质过氧化水平的积累。
这些结果表明，SAS通过靶向SLC7A11增强了FTD/TPI的杀伤作用，为晚期CRC的治疗提供了新策略（图5）。
图5
6. FTD/TPI抑制CRC类器官的活力和增殖
研究对12例CRC患者的肿瘤类器官进行了FTD/TPI处理，发现类器官的活性以剂量依赖性方式受到抑制，形态和细胞增殖也随FTD/TPI浓度增加而下降。
类器官表现出明显的ROS和脂质过氧化积累，且铁死亡激活剂erastin进一步增强了FTD/TPI的抑制作用，而铁死亡抑制剂ferrostatin-1则有拯救作用。
Western blot和免疫组织化学染色显示FTD/TPI增加了p53蛋白水平，降低了SLC7A11水平，表明铁死亡通过p53-SLC7A11轴参与FTD/TPI介导的CRC类器官细胞死亡。
此外，SAS显著抑制了FTD/TPI处理的CRC类器官活力，且与FTD/TPI联合使用时进一步降低了SLC7A11蛋白表达，表明SLC7A11可能是SAS增强FTD/TPI致死作用的靶点（图6）。
图6
7. PDX模型FTD/TPI抑制及SAS联合治疗
研究通过在裸鼠中建立患者来源的CRC PDX模型，验证了FTD/TPI联合SAS的体内疗效。结果显示，联合治疗显著抑制了肿瘤生长，减少了肿瘤重量和体积，且对小鼠体重和主要器官无显著影响，表明联合治疗耐受性良好。
组织学分析显示，联合治疗导致肿瘤腺体萎缩，细胞增殖标志物KI67和SLC7A11表达减少。这些结果表明，SAS通过靶向SLC7A11增强了FTD/TPI对CRC生长的抑制作用。
研究还发现，FTD/TPI通过促进MDM2泛素化，增强p53蛋白稳定性，抑制SLC7A11表达，进而诱导CRC细胞铁死亡（图7）。
图7
小结
本研究中，科学家们揭示了FTD/TPI通过p53-SLC7A11轴诱导CRC细胞铁死亡的新机制。研究发现，FTD/TPI不仅能直接结合并稳定p53蛋白，还能通过促进MDM2的泛素化和降解来增加p53的稳定性，进而抑制SLC7A11的表达，最终导致铁死亡。
此外，研究还发现FTD/TPI与磺胺嘧啶（SAS）联合使用时，能够显著增强对CRC细胞的抑制效果，这一协同作用在体外细胞实验和体内PDX模型中均得到了验证。
这项研究不仅为理解FTD/TPI的抗癌机制提供了新的视角，还为开发新的联合治疗策略提供了科学依据，有望为CRC患者带来更有效的治疗选择。
参考文献
Huang M, Wu Y, Wei X, Cheng L, Fu L, Yan H, Wei W, Li B, Ru H, Mo X, Tang W, Su Z, Yan L. Trifluridine/tipiracil induces ferroptosis by targeting p53 via the p53-SLC7A11 axis in colorectal cancer 3D organoids. Cell Death Dis. 2025 Apr 5;16(1):255. doi: 10.1038/s41419-025-07541-z.
来源：培养盒守护者
