鸦胆子苦醇抑制CEP290/Nrf2信号轴诱导黑素瘤细胞铁死亡的机制研究

The curative effect of Traditional Chinese Medicine (TCM) for malignant melanoma is stable and few side effects, but the pharmacological mechanism of herbal extracts is still unclear. Brusatol has been found to be effective in inhibiting melanoma cells growth. Our preliminary data indicate that 1) Brusatol induced ferroptosis in melanoma A375 cells line; 2) CEP290 was involved in the regulation of ferroptosis through Nrf2 signaling pathway; 3) Brusatol specifically interfered with CEP290/Nrf2 signaling pathway. Based on our preliminary data, we hypothesized that Brusatol regulates ferroptosis by targeting CEP290 mediated Nrf2 signaling pathway in melanoma. In this study, stably CEP290-transduced cells will be used to investigate the ferroptosis induced by Brusatol in melanoma A375 cells line. By qPCR, WB and immunofluorescence techniques, we will further explore the pharmacological mechanism that Brusatol-induced downregulation of CEP290, Nrf2 and downstream target genes expression. Finally, we will use animal model to validate feasibility of Brusatol in reversing the malignant phenotype of melanoma as well as promoting ferroptosis. Our proposed project will provide new insight into the pharmacological mechanism of Brusatol and may be helpful in developing an effective treatment against melanoma.

传统中医药治疗恶性黑素瘤疗效稳定，副作用小，但其有效成分的药理机制尚不明确。鸦胆子苦醇被证实能有效抑制黑素瘤生长。我们前期研究发现：鸦胆子苦醇可以诱导黑素瘤铁死亡，CEP290介导Nrf2通路调控铁死亡，同时CEP290/Nrf2通路受到鸦胆子苦醇特异性干扰。我们推测鸦胆子苦醇治疗黑素瘤的药理机制与铁死亡密切相关，并提出“鸦胆子苦醇可能是通过抑制CEP290/Nrf2信号轴诱导细胞铁死亡”的科学假说。本项目拟使用鸦胆子苦醇干预稳定转染CEP290的细胞系，明确鸦胆子苦醇对铁死亡的影响；进而通过qPCR、WB、免疫荧光等技术探索鸦胆子苦醇干扰CEP290介导的Nrf2通路及下游靶基因，影响细胞铁死亡的机制；最后在荷瘤小鼠模型上验证鸦胆子苦醇逆转黑素瘤恶性表型，促进肿瘤铁死亡的可行性。项目的实施将丰富我们对鸦胆子苦醇诱导铁死亡的生物学功能的认识，同时也为中医药防治黑素瘤提供新的理论和实验依据。

传统中医药治疗恶性黑素瘤疗效稳定，副作用小，当前中药的抗肿瘤作用得到了各国医学界的广泛认可，并且中药药源丰富，价格低廉，对减轻患者经济负担有一定帮助，鸦胆子苦醇被证实能有效抑制黑素瘤生长，为进一步阐明鸦胆子苦醇在抗黑色素瘤中的药理作用及其机制，我们进行如下研究:(1) 研究鸦胆子苦醇在 CEP290 过表达的黑素瘤细胞模型中对铁死亡的促进作用:(2) 探讨鸦胆子苦醇治疗黑素瘤是否通过抑制 CEP290/Nrf2 信号轴诱导细胞铁死亡来达到目的的:(3) 体内验证鸦胆子苦醇对黑素瘤细胞铁死亡的调控作用。我们发现，与正常对照相比，中心体蛋白290（CEP290）在黑色素瘤组织和细胞中的表达明显增多，当CEP290受抑制时，促进铁和丙二醛（MDA）的积累。在机制上，CEP290结合Nrf2以取代Keap1，并抑制Nrf2泛素化，稳定Nrf2蛋白并激活Nrf2信号通路。有趣的是，CEP290的表达也受到Nrf2启动子对其调节。CEP290和Nrf2之间的直接相互作用形成正反馈回路。此外，体内实验中，抑制Nrf2显著增强了CEP290敲除后的铁死亡效应。本课题进一步阐明了鸦胆子苦醇和CEP290在铁死亡机制中的重要作用，揭示了鸦胆子苦醇逆转黑素瘤恶性发展的药理机制,为中医药防治黑素瘤提供理论和实验依据，上述工作可以将鸦胆子苦醇应用成为防治黑素瘤新药物提供理论和实验依据，具有重要的转化医学意义