中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤研究所徐瑞華教授長期從事消化道腫瘤個體化治療及抗癌藥物研究。該課題組利用NuRNA™ Human Central Metabolism PCR Array研究發(fā)現(xiàn)在非貼壁的結(jié)直腸癌細(xì)胞中，脂肪酸氧化（FAO）通路被激活。而在轉(zhuǎn)移的腫瘤中，CPT1A表達(dá)上調(diào)，由CPT1A介導(dǎo)的FAO通路激活，通過調(diào)控氧化還原穩(wěn)態(tài)抑制其失巢凋亡，促進非粘附的CRC細(xì)胞增殖存活。該研究成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Oncogene（IF:6.854）。

研究背景
      結(jié)直腸癌（CRC）是最常見的腸胃腫瘤，由于其容易發(fā)生遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移，使之成為腫瘤相關(guān)死亡的主要原因。遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜的過程，具有侵襲性的癌細(xì)胞從原發(fā)腫瘤中脫離，進入血液和淋巴管，只有其中一些細(xì)胞可以從血管滲出，并定居在新的器官，形成遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移過程中大部分細(xì)胞，由于脫離原發(fā)灶，失去與胞外基質(zhì)的粘附，導(dǎo)致細(xì)胞失巢凋亡。
      FAO也稱為β-氧化，是脂肪酸分解產(chǎn)生乙酰輔酶A的過程，同時生成ATP，NADPH，MADH和FADH₂。肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1A（CPT1A）定位在線粒體膜上，是FAO中最主要的限速酶。已有文章報道，CPT1A與多種腫瘤進程相關(guān)�？紤]到FAO參與了非粘附腫瘤細(xì)胞的代謝過程，作者猜測CPT1A在腫瘤細(xì)胞能量代謝調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)移抑制中會是好的靶標(biāo)。

研究思路：
      該研究著重于CPT1A介導(dǎo)的FAO通路激活，通過維持氧化還原穩(wěn)態(tài)，保護結(jié)直腸癌細(xì)胞免受失巢凋亡的影響。作者運用NuRNA™ Human Central Metabolism PCR Array分析了超低粘附生長的及正常貼壁生長的HCT15和HCT116兩種細(xì)胞中代謝相關(guān)基因的表達(dá)。基因富集分析結(jié)果顯示，兩種細(xì)胞中FAO通路被明顯激活。由于CPT1A是FAO通路的關(guān)鍵基因，作者因此集中于研究CPT1A在CRC轉(zhuǎn)移中的作用。qRT-PCR結(jié)果顯示，在懸浮的CRC細(xì)胞中，F(xiàn)AO通路中的關(guān)鍵基因明顯上調(diào)。其后作者分析了臨床病人中原位腫瘤和轉(zhuǎn)移灶的樣本，發(fā)現(xiàn)CPT1A在轉(zhuǎn)移灶中表達(dá)上調(diào)。
為了進一步研究CPT1A在非粘附CRC細(xì)胞中的功能，作者建立了CPT1A敲低的穩(wěn)定株，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞非粘附生長時，敲低CPT1A可明顯抑制了細(xì)胞成活與克隆形成，也可以檢測到細(xì)胞失巢凋亡明顯升高。在培養(yǎng)基中添加油酸鹽，可以促進CRC細(xì)胞克隆形成，此過程可以被etomoxir抑制，意味著CPT1A介導(dǎo)的FAO激活促進非粘附的CRC細(xì)胞增殖存活。
      CPT1A敲低的CRC細(xì)胞中，無法維持NADPH/NADP+和GSH/GSSG的平衡，導(dǎo)致很高的活性氧水平。所以CTP1A誘導(dǎo)的FAO通過促進活性氧清除是抑制失巢凋亡的主要因素。在體內(nèi)實驗中，敲低CPT1A可以減少CRC細(xì)胞的肝轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移，用etomoxir則可抑制CRC的肝轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移，預(yù)示著用etomoxir靶向CPT1A可以有效地激活失巢凋亡并減少CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移。

技術(shù)路線：

 
結(jié)果展示：

 
圖1：a實驗流程；b\c  NuRNA™ Human Central Metabolism PCR Array分析代謝相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄變化的火山圖和基因富集分析；
 
圖2: a qPCR驗證FAO通路相關(guān)基因在非粘附的HCT116中高表達(dá)，F(xiàn)AO通路被激活；b CPT1A在轉(zhuǎn)移灶中表達(dá)上調(diào)
 
圖3：非粘附HCT116細(xì)胞中敲除CPT1A或在培養(yǎng)基中加入油酸鹽，可以促進細(xì)胞失巢凋亡
 
圖4：總結(jié)：進入血液的CRC細(xì)胞，由于其CPT1A表達(dá)上調(diào)，F(xiàn)AO信號通路的激活，為轉(zhuǎn)移的細(xì)胞提供了足夠的還原力，使得細(xì)胞得以克服活性氧應(yīng)激，最終能夠在轉(zhuǎn)移位點存活

研究意義：
    該研究通過NuRNA™ Human Central Metabolism PCR Array篩選出非貼壁結(jié)直腸癌細(xì)胞中高表達(dá)的CPT1A，發(fā)現(xiàn)了CPT1A介導(dǎo)的脂肪酸氧化通路激活，通過維持氧化還原穩(wěn)態(tài)，使CRC細(xì)胞免受失巢凋亡，促進存活。預(yù)示著在轉(zhuǎn)移性的CRC患者中，靶向CPT1A將是一個在臨床上有前景的應(yīng)用
  
原文出處：
CPT1A-mediated fatty acid oxidation promotes colorectal cancer cell metastasis by inhibiting anoikis. Oncogene. 2018