探討 USP24 在抗藥性肺癌中對鐵離子依賴性死亡及粒線體功能所扮演的角色

背景:肺癌不僅是全球死亡率最高的癌症，也影響超過 10% 的人口。因此，治 療肺癌的藥物數量正在穩定增加。然而，目前核准的藥物雖然最初有效，但往往 面臨隨著時間的推移而使疾病復發。這種復發歸因於癌細胞產生抗藥性，導致治 療效果減弱。因此，目前需要開發能夠使抗藥性癌細胞重新敏感、促進細胞死亡 的藥物。在我們先前的研究中，我們觀察到抗藥性癌細胞中 USP24 的表現增加， 導致細胞對治療的反應減弱。然而，在加入 USP24 抑制劑，NCI677397 後，細 胞恢復了對化療藥物的敏感性，進而促使細胞死亡。雖然我們發現了 NCI677397 會導致細胞死亡，但迄今為止 USP24 在肺癌細胞中的作用尚未完全闡明。
目的:本研究旨在探討 USP24 在調節抗藥性肺癌細胞中對鐵離子依賴性死亡和 粒線體功能中的作用。
材料與方法:我們分別使用 A549 和紫杉醇抗藥性 A549 (A549-T24)細胞作為 我們的藥物敏感和抗藥性細胞系，並使用 USP24 抑制劑 NCI677397 作為我們的 開發藥物。使用 LC-MS/MS 來分類脂質的類型。Seahorse XFe24 用於研究粒線體 功能。CCK8 測定用於研究細胞存活率。西方點墨法和免疫螢光分別檢測蛋白質 表現和定位。免疫沉澱用於研究 USP24 和電子鏈傳輸複合物之間的相互作用。
結果:NCI677397 誘導脂質增加，導致脂質過氧化和脂質活性氧(lipid ROS)的 累積，最終引發鐵死亡並導致細胞死亡。在加入 ROS 抑制劑(NAC)減少活性
氧後，脂質相關蛋白(如 HMGCS1)和鐵離子相關蛋白(如 NCOA4)顯著減少。 因此，細胞存活率顯著提高。除了脂質過氧化之外，我們還觀察到細胞內鐵離子 的升高，這是促進鐵死亡的標誌。添加鐵離子螯合劑(DFP)後，我們觀察到 HMGCS1 和 NCOA4 濃度下降，但細胞存活率沒有顯著提高。最後，我們闡明了 抗藥性肺癌細胞與藥物敏感肺癌細胞具有不同的代謝系統。我們也發現 NCI677397 透過增加粒線體 ROS(mtROS)、抑制電子傳遞鏈(ETC)複合物 I 和 降低粒線體膜電位(MMP)來中斷粒線體活性，阻礙細胞產生足夠能量的能力， 進而啟動粒線體自噬作用，最終癌細胞走入鐵離子依賴性死亡。
結論:NCI677397 是一種新型 USP24 抑制劑，透過觸發脂質過氧化和鐵離子過 載等過程誘導細胞死亡，最終導致鐵離子依賴性死亡。NCI677397 也透過抑制粒 線體電子傳遞鏈功能，導致粒線體功能障礙，最終引發粒線體自噬作用。
關鍵字:肺癌、鐵離子依賴性死亡、粒線體、粒線體自噬、電子傳遞鏈、泛素特 異性蛋白酶二十四