《Cellular Signalling》：DPP4 suppresses pancreatic cancer growth by enhancing ferroptosis sensitivity through stabilization of ACSL4
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為改善胰腺導管腺癌（PDAC）這種致死率高、治療選擇有限的困境，本文探討了DPP4如何通過與ACSL4相互作用調控鐵死亡。研究發現DPP4在PDAC中表達下調，過表達DPP4可抑制腫瘤細胞增殖、誘導G1-S期阻滯，并顯著增強細胞對erastin誘導的鐵死亡的敏感性。其機制在于DPP4直接結合并穩定ACSL4蛋白，抑制其泛素化降解，從而促進ACSL4依賴的脂質過氧化。該研究揭示了DPP4-ACSL4軸是增強PDAC鐵死亡療法的潛在靶點。
胰腺癌，尤其是胰腺導管腺癌（PDAC），因其侵襲性強、診斷晚、治療手段有限，一直是癌癥治療領域的一大難題。盡管吉西他濱等化療藥物是標準一線方案，但患者總體生存率依然很低，且極易產生耐藥。尋找新的治療策略迫在眉睫。近年來，一種名為鐵死亡（ferroptosis）的、依賴于鐵離子和脂質過氧化的新型程序性細胞死亡方式，為對抗包括PDAC在內的多種耐藥性腫瘤帶來了新希望。然而，如何精準調控鐵死亡，增強腫瘤細胞對鐵死亡的敏感性，是當前研究的核心挑戰。在這篇發表在《Cellular Signalling》上的研究中，來自溫州醫科大學第一附屬醫院肝胰外科的團隊，將目光投向了一個“跨界”蛋白——二肽基肽酶-4（Dipeptidyl Peptidase-4, DPP4）。這個在2型糖尿病治療中廣為人知的靶點，在腫瘤中扮演著什么角色？它能否成為撬動胰腺癌鐵死亡治療的那個“支點”？
研究人員綜合運用了臨床樣本分析、細胞生物學、分子生物學及動物模型等多種技術手段展開探索。在臨床層面，他們分析了56對PDAC患者腫瘤與癌旁組織的差異，并檢測了患者血清DPP4活性。在機制研究層面，他們使用了包括實時細胞分析（RTCA）、流式細胞術、透射電鏡（TEM）、免疫共沉淀（Co-IP）、GST pull-down、泛素化分析在內的多種方法，在多種PDAC細胞系（如PANC-1, PATU-8988T, CFPAC-1）和HEK293T細胞中驗證DPP4的功能及其與ACSL4的相互作用。此外，他們還在野生型和DPP4基因敲除（DPP4?/?）的C57BL/6小鼠上建立了原位胰腺癌模型，利用活體生物發光成像評估了erastin的治療效果。
3.1. DPP4在原發性胰腺腫瘤中表達下調
研究人員首先在臨床樣本中驗證了DPP4的表達情況。他們發現，與配對的癌旁組織相比，PDAC腫瘤組織中DPP4的mRNA和蛋白表達水平均顯著降低。然而，患者血清中的DPP4活性與健康對照相比并無明顯變化。這表明在PDAC中，腫瘤組織局部的DPP4表達發生了特異性下調，而非全身性變化。
3.2. DPP4的異位表達抑制胰腺癌細胞生長
在體外實驗中，研究人員發現多種PDAC細胞系中的DPP4蛋白表達水平均低于正常胰腺細胞。為了探究DPP4的功能，他們在PANC-1、PATU-8988T和CFPAC-1細胞中過表達了DPP4。結果表明，DPP4過表達能顯著抑制這些細胞的增殖，誘導G1-S期細胞周期阻滯，并損害線粒體呼吸功能。這些結果提示DPP4在PDAC中可能扮演著腫瘤抑制因子的角色。
3.3. DPP4增強鐵死亡敏感性
為了探究DPP4是否參與鐵死亡調控，研究人員進行了基因富集分析。結果發現，在erastin（一種經典的鐵死亡誘導劑）處理的條件下，DPP4過表達的細胞中，與鐵死亡和代謝相關的通路顯著富集。進一步的實驗證實，DPP4過表達能顯著增加PDAC細胞內的不穩定鐵池（labile iron pool, LIP）水平，而鐵是鐵死亡發生的關鍵因素。
3.4. DPP4通過誘導細胞鐵死亡促進細胞死亡
關鍵的功能實驗表明，DPP4過表達能顯著增強erastin誘導的PDAC細胞死亡，而這種死亡可以被鐵死亡特異性抑制劑（如Liproxstatin-1、Ferrostatin-1）所挽救，而非凋亡或壞死抑制劑。透射電鏡觀察到了典型的鐵死亡線粒體形態學特征：線粒體變小、膜密度增加、嵴減少或消失。同時，DPP4過表達還顯著提升了脂質活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）的水平，并降低了細胞內谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）的表達。所有這些生化與形態學證據都確鑿地證明，DPP4是PDAC中鐵死亡的正向調控因子。
3.5. DPP4基因敲除小鼠對erastin誘導的鐵死亡具有抵抗性
為了在活體水平驗證DPP4的作用，研究團隊構建了小鼠原位胰腺癌模型。他們向野生型和DPP4基因敲除小鼠的胰腺原位注射了表達熒光素酶的PANC02細胞。給予erastin治療后，野生型小鼠的腫瘤生長得到了顯著抑制，而DPP4敲除小鼠的腫瘤對erastin的治療反應明顯減弱。腫瘤組織的免疫組化分析顯示，野生型小鼠腫瘤中細胞增殖標記物Ki-67和脂質過氧化標記物4-羥基壬烯醛（4HNE）的陽性率更低。這表明，DPP4的存在對于erastin在體內發揮抗腫瘤作用至關重要，其機制與促進腫瘤內的脂質過氧化和鐵死亡相關。
3.6. ACSL4與DPP4的直接相互作用
研究的焦點轉向了機制探索。長鏈脂酰輔酶A合成酶4（ACSL4）是鐵死亡過程中脂質過氧化的關鍵執行分子。對癌癥基因組圖譜（TCGA）數據和本研究中56例患者樣本的分析均顯示，DPP4與ACSL4的表達呈正相關。進一步的細胞共定位、免疫共沉淀和GST pull-down實驗均證實，DPP4與ACSL4在細胞內存在直接的物理結合。
3.7. DPP4與ACSL4的相互作用抑制ACSL4的泛素化降解，且ACSL4可挽救由DPP4過表達引起的鐵死亡
機制研究的核心發現是，DPP4通過與ACSL4結合，穩定了ACSL4蛋白。環己酰亞胺追蹤實驗表明，DPP4過表達顯著延長了ACSL4蛋白的半衰期。更重要的是，泛素化分析顯示，DPP4的過表達能明顯減少ACSL4的多聚泛素化修飾。這表明DPP4通過抑制ACSL4的泛素-蛋白酶體降解途徑來穩定ACSL4蛋白。最后，功能回復實驗證明，當敲低ACSL4后，DPP4過表達所增強的erastin誘導的細胞死亡和脂質ROS積累均被顯著逆轉。這確定了ACSL4是DPP4下游介導其促鐵死亡效應的關鍵分子。
歸納與討論
本研究系統性地揭示了DPP4在胰腺癌中的一個全新抑癌機制。DPP4在PDAC組織中表達下調，而其過表達能通過直接結合并穩定ACSL4蛋白，抑制ACSL4的泛素化降解，從而增強ACSL4依賴的脂質過氧化，最終敏化PDAC細胞發生鐵死亡。這一“DPP4-ACSL4”調控軸的發現，將兩個已知的重要分子聯系了起來，為理解腫瘤細胞脂質代謝與細胞死亡命運的交互提供了新視角。
其重要意義在于：首先，為PDAC的治療提供了新的潛在聯合策略。鑒于DPP4在腫瘤中表達下調，恢復或模擬其功能，或聯合使用DPP4激動劑與鐵死亡誘導劑，可能成為克服現有治療抵抗的新思路。其次，深化了對DPP4蛋白多功能性的認識。DPP4超越了其經典的酶活性和在糖尿病中的作用，在腫瘤微環境中扮演了關鍵的信號支架和穩定蛋白的角色。最后，強調了靶向鐵死亡通路在實體瘤治療中的巨大潛力，特別是通過調控關鍵蛋白的穩定性（如ACSL4）來“放大”鐵死亡信號，可能是一種比直接誘導更有效的策略。
當然，研究也存在局限，例如尚未鑒定出負責ACSL4泛素化的特異性E3泛素連接酶，DPP4干擾泛素化的精確分子機制也有待闡明。此外，DPP4在不同癌癥類型中可能發揮相反作用，提示未來基于DPP4的療法需注重腫瘤類型特異性和局部微環境調控。總之，這項研究不僅揭示了DPP4-ACSL4軸是胰腺癌的一個脆弱環節，也為開發旨在增強鐵死亡的新型抗癌療法奠定了堅實的理論基礎。
