作者列表： 程功圖（Chenggong Tu）、阿恩·范德弗雷肯（Arne Van der Vreken）、西爾維婭·費(fèi)克特（Sylvia Faict）、甘澤·阿特斯（Gamze Ates）、安·馬西（Ann Massie）、金·德維爾曼（Kim De Veirman）、埃爾克·德布魯因（Elke De Bruyne）、卡琳·范德克爾肯（Karin Vanderkerken）、埃琳·梅努（Eline Menu）

所屬機(jī)構(gòu)： 布魯塞爾自由大學(xué)（Vrije Universiteit Brussel）血液學(xué)與免疫學(xué)團(tuán)隊(duì)，多發(fā)性骨髓瘤研究中心（Myeloma Center），比利時(shí)布魯塞爾1090

多發(fā)性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一種血液系統(tǒng)惡性腫瘤，其特征是漿細(xì)胞在骨髓中異常增殖。盡管治療手段有所進(jìn)步（包括使用蛋白酶體抑制劑如硼替佐米（Bortezomib, Bz）），但藥物耐藥性仍然是一個(gè)主要挑戰(zhàn)。代謝重編程機(jī)制支持腫瘤細(xì)胞的存活并促進(jìn)耐藥性的產(chǎn)生，線粒體作為調(diào)控氧化磷酸化（OXPHOS）和線粒體活性氧（Mito-ROS）的關(guān)鍵靶點(diǎn)，具有潛在的治療價(jià)值。通過(guò)代謝流分析、流式細(xì)胞術(shù)和Western blot檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)丙酮酸（pyruvate）是一個(gè)關(guān)鍵的代謝中間體：它不僅增強(qiáng)線粒體呼吸作用和Mito-ROS的生成，還激活了整合應(yīng)激反應(yīng)（Integrated Stress Response, ISR）通路。相反，作為OXPHOS抑制劑的二甲雙胍（metformin）雖能激活I(lǐng)SR通路，但通過(guò)減少蛋白質(zhì)合成和ROS生成來(lái)減輕Bz的細(xì)胞毒性。這些結(jié)果在鼠模型和患者樣本中得到了驗(yàn)證。CoMMpass研究進(jìn)一步表明，長(zhǎng)期無(wú)進(jìn)展生存的患者中OXPHOS相關(guān)基因表達(dá)增加，突顯了線粒體代謝在調(diào)節(jié)MM對(duì)Bz反應(yīng)中的重要作用。因此，靶向丙酮酸代謝以增強(qiáng)ROS生成可能有助于提升Bz的治療效果。

多發(fā)性骨髓瘤是一種漿細(xì)胞選擇性積聚在骨髓中的血液系統(tǒng)惡性腫瘤[1]。蛋白酶體抑制劑（Proteasome Inhibitors, PIs）聯(lián)合免疫調(diào)節(jié)劑（如來(lái)那度胺）以及新型療法（如單克隆抗體和抗BCMA-CAR-T細(xì)胞治療）顯著延長(zhǎng)了患者的生存期[2, 3]。硼替佐米（Bz）是治療MM的核心藥物[4]，它通過(guò)抑制骨髓瘤細(xì)胞依賴的泛素-蛋白酶體系統(tǒng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)降解，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic Reticulum, ER）應(yīng)激[5]。研究表明，Bz還能促進(jìn)活性氧（ROS）的產(chǎn)生[6, 7, 8]。Bz引起的ER應(yīng)激、營(yíng)養(yǎng)缺乏和氧化應(yīng)激可激活整合應(yīng)激反應(yīng)（ISR），這是一種進(jìn)化上保守的適應(yīng)性機(jī)制，用于保護(hù)細(xì)胞免受多種應(yīng)激信號(hào)的傷害[9, 10]。ISR的關(guān)鍵成分包括eIF2α、ATF4、GADD34和CHOP。線粒體應(yīng)激也能激活I(lǐng)SR，抑制整體蛋白質(zhì)合成并促進(jìn)細(xì)胞存活[12]。當(dāng)應(yīng)激過(guò)于嚴(yán)重或持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，ISR信號(hào)會(huì)觸發(fā)細(xì)胞凋亡[13]。 盡管Bz在疾病早期通常療效顯著，但最終仍會(huì)引發(fā)耐藥性[14]。代謝重編程是癌癥的典型特征，已有研究指出氧化磷酸化（OXPHOS）、糖酵解、谷氨酸代謝和絲氨酸代謝等途徑在耐藥性形成中發(fā)揮作用[15]，但兩者之間的具體機(jī)制聯(lián)系尚不明確。 丙酮酸作為重要的代謝中間體，連接著糖酵解和OXPHOS途徑[16, 17]：線粒體不僅通過(guò)OXPHOS生成ATP，還產(chǎn)生Mito-ROS，調(diào)控蛋白質(zhì)合成，并參與大分子前體的合成[18, 19]。此外，線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞色素c釋放與凋亡過(guò)程相關(guān)，是癌癥治療的重要靶點(diǎn)[20]，但丙酮酸對(duì)線粒體代謝狀態(tài)的影響及其對(duì)Bz敏感性的影響尚未得到充分研究。 因此，理解線粒體代謝、ISR通路和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)之間的相互作用至關(guān)重要[21, 22]。MM對(duì)蛋白酶體抑制的敏感性與其蛋白酶體負(fù)荷密切相關(guān)，而蛋白酶體負(fù)荷又與待降解的泛素化蛋白數(shù)量相關(guān)[23]。ATP水平和ROS同時(shí)影響泛素-蛋白酶體系統(tǒng)及蛋白質(zhì)合成/翻譯過(guò)程[24]。mTOR通路通過(guò)磷酸化eIF4E結(jié)合蛋白1（4E-BP1）和p70 S6激酶1（p70-S6K，亦稱S6K1）來(lái)調(diào)控蛋白質(zhì)合成[25, 26]。研究表明，抑制電子傳遞鏈（ETC）可降低蛋白質(zhì)合成，減少蛋白酶體負(fù)荷，從而增強(qiáng)對(duì)Bz的耐藥性[27]。二甲雙胍雖為ETC抑制劑，但常與Bz聯(lián)合用于MM患者的糖尿病控制[28]。 本研究旨在探討丙酮酸在MM代謝調(diào)節(jié)中的作用，以及如何利用它來(lái)提升Bz的治療效果，同時(shí)分析二甲雙胍的潛在拮抗作用。

MMRF CoMMpass試驗(yàn)（NCT01454297）是一項(xiàng)針對(duì)新診斷MM患者的縱向研究，收集了患者診斷時(shí)及后續(xù)復(fù)發(fā)的基因組數(shù)據(jù)。相關(guān)測(cè)序和臨床信息（包括生存數(shù)據(jù)）可通過(guò)MMRF研究門戶網(wǎng)站獲取（https://research.themmrf.org）。KEGG（京都基因組與基因組百科全書）和GSEA（基因集富集分析）基于已發(fā)表的CRISPR–Cas9敲除篩選結(jié)果進(jìn)行。

研究發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)細(xì)胞代謝可提高骨髓瘤細(xì)胞對(duì)硼替佐米（Bz）的敏感性。通過(guò)比較在高密度培養(yǎng)條件下（48小時(shí)培養(yǎng)后的上清液）與新鮮培養(yǎng)條件下的細(xì)胞，Seahorse Mito-Stress檢測(cè)顯示新鮮培養(yǎng)條件下的AMO-1細(xì)胞具有更高的氧氣消耗率（OCR）和細(xì)胞代謝活性（ECAR）。

作者分工如下： **程功圖（Chenggong Tu）**：撰寫、審稿與編輯、方法設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)分析、概念構(gòu)建； **阿恩·范德弗雷肯（Arne Van der Vreken）**：數(shù)據(jù)驗(yàn)證、方法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析； **西爾維婭·費(fèi)克特（Sylvia Faict）**：資源協(xié)調(diào)、方法設(shè)計(jì)； **甘澤·阿特斯（Gamze Ates）**：方法設(shè)計(jì)、資金申請(qǐng)； **安·馬西（Ann Massie）**：方法設(shè)計(jì)、資金申請(qǐng)； **金·德維爾曼（Kim De Veirman）**：撰寫、審稿與編輯； **埃爾克·德布魯因（Elke De Bruyne）**：撰寫、審稿與編輯； **卡琳·范德克爾肯（Karin Vanderkerken）**：撰寫、審稿與編輯； **埃琳（Eline）**：其他協(xié)助工作。