增强对仑伐替尼耐药！吉林大学第二医院方鹤/杨永生团队：发现肝癌有前景的有效靶点

摘要：肝细胞癌（HCC）是恶性程度极高的肿瘤之一，严重威胁着全球人类健康，其发病率每年都在上升。USP15 是去泛素化酶（USP）家族的一员，能够调节蛋白质泛素化，从而影响其稳定性，在许多癌症中表达失调，但其在肝细胞癌中的表达情况及调控机制尚不清楚。

【导读】肝细胞癌（HCC）是恶性程度极高的肿瘤之一，严重威胁着全球人类健康，其发病率每年都在上升。USP15 是去泛素化酶（USP）家族的一员，能够调节蛋白质泛素化，从而影响其稳定性，在许多癌症中表达失调，但其在肝细胞癌中的表达情况及调控机制尚不清楚。

1月10日，吉林大学第二医院方鹤/杨永生研究团队在期刊《Cell Death Discovery》上发表了研究论文，题为“N6-methyladenosine-modification of USP15 regulates chemotherapy resistance by inhibiting LGALS3 ubiquitin-mediated degradation via AKT/mTOR signaling activation pathway in hepatocellular carcinoma”，本研究中，研究人员发现 USP15 在肝细胞癌（HCC）中表达上调，并影响患者的预后。研究结果表明，USP15 可通过去泛素化修饰增加 HCC 中 LGALS3 的稳定性，并通过激活 AKT/mTOR 通路影响 HCC 细胞的干性、增殖和仑伐替尼耐药性。USP15 的表达水平与 HCC 细胞的干性、增殖和仑伐替尼耐药性呈正相关。此外，Mettl3通过 N6-甲基腺苷（m6A）修饰 USP15，从而提高其 mRNA 稳定性，上调其表达水平。这些发现为潜在的新肝细胞癌（HCC）癌基因的发现提供了理论基础，同时也为有效靶点的识别、新型抗 HCC 药物的开发以及临床应用提供了依据。

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02282-y#Sec10

背景信息

HCC是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率在世界范围内不断增加。HCC是极其恶性的，5年总生存率（OS）只有18%。它的发病是隐匿的，到诊断时，大约80%的HCC患者已经达到晚期，此时手术不再可行。

泛素化是一种可逆的翻译后修饰，通过泛素小分子共价结合靶蛋白来调节蛋白质降解和信号转导。泛素化过程通过泛素-蛋白酶体和选择性自噬导致蛋白质降解，并参与许多细胞生命活动，如细胞周期调节、DNA修复和信号转导。泛素化还参与调节肿瘤细胞的增殖、转移和血管生成。去泛素酶可以调节蛋白质的泛素化修饰，从而影响蛋白质的稳定性。USP家族，包括USP15，构成了去泛素酶的最大亚家族。

USP15参与多种细胞生物学过程，如增殖、侵袭、凋亡和转录调控等。此外，USP15在包括乳腺癌、卵巢癌、胃癌和膀胱癌在内的几种恶性肿瘤中上调，但在约25%的胰腺癌和11%的胶质母细胞瘤中下调，表明USP15可能在促进和抑制肿瘤中具有双重作用。

有报道称USP15在胃癌中高表达，通过激活Wnt/β-catenin通路促进恶性进展，但也有研究发现USP15可通过去泛素化i -κB -α抑制NF-κB通路，从而抑制胃癌的增殖和侵袭。在HCC背景下，一些研究表明USP15在肿瘤组织中高表达，促进HCC细胞增殖，抑制细胞凋亡。而另一项研究发现USP15通过去泛素化作用增加KEAP1的稳定性，从而促进Nrf2降解，导致活性氧积累，最终诱导HCC细胞凋亡，抑制HCC增殖。这些研究表明，USP15在癌症中的生物学功能是复杂的，甚至是矛盾的。因此，深入了解USP15活性在HCC中的作用和机制，将有助于确定HCC发生发展的过程，对肝癌的治疗具有重要意义。

LGALS3是USP15的下游，LGALS3与USP15相互作用，通过AKT/m-TOR激活促进HCC干性、增殖和仑伐替尼耐药

在前期实验中，研究人员发现USP15可以促进HCC细胞干性和增殖，增强HCC对仑伐替尼的耐药性，但具体的机制仍有待阐明。因此，研究人员对表达不同水平USP15的HCC细胞样本进行了高通量测序，以确定差异表达基因，并进行KEGG通路富集分析。结果表明USP15可能通过AKT/m-TOR通路发挥作用。

LGALS3位于USP15下游，其蛋白表达受USP15调控

为了探索与USP15相互作用的蛋白，研究人员接下来对转染的HCC细胞进行了质谱分析，并确定LGALS3是与USP15共表达的分子。然后研究人员进行了Co-IP实验，发现USP15和LGALS3可以物理相互作用。为了进一步探索这两个分子之间的关系，研究人员进行了qRT-PCR和WB实验，发现LGALS3是USP15的下游。此外，数据表明，USP15可以在蛋白水平上调节LGALS3，而在mRNA水平上敲低或过表达USP15对LGALS3没有影响。

LGALS3与肿瘤的发生、发展密切相关。为了研究LGALS3在HCC中的生物学作用，研究人员通过对52例HCC组织标本进行qRT-PCR来重复之前的实验。研究人员发现LGALS3在肝癌组织中高表达，表明它可能具有致癌作用。在后续实验中，研究人员使用siRNA和转染技术在稳定转染USP15的Huh-7和Hep-3B细胞中构建过表达和敲低LGALS3的细胞株。研究人员进一步对这些细胞系进行了qRT-PCR、球体形成和CCK8实验，发现与USP15相似，LGALS3促进肝癌细胞的干性和增殖，并增强其对仑伐替尼的耐药性。

因此，研究人员假设USP15和LGALS3共同作用影响HCC的恶性进展，但它们的作用途径仍有待验证。随后，研究人员对USP15和LGALS3表达差异的HCC细胞系进行WB实验，以评估AKT/mTOR通路相关蛋白的水平。结果表明，USP15和LGALS3共同作用增加p-AKT和p-mTOR的表达水平。AKT/mTOR通路的激活促进了肝癌细胞的干性和增殖，并增强了仑伐替尼的耐药性。

结论

综上所述，本研究结果表明，USP15在HCC中高表达，其水平与血清AFP水平、肿瘤TNM分期、肿瘤大小、肝硬化和微血管浸润呈正相关，与患者总体生存率呈负相关。体内外实验均表明USP15促进肝癌干性和增殖，并增加肝癌对仑伐替尼的耐药性，它是肝癌治疗中的一个重要和有前景的靶点。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02282-y#Sec10

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