靶向铁死亡(ferroptosis)——一种受调控的细胞死亡形式——有望提高包括肝细胞癌(HCC)在内的多种癌症的治疗效果。硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)通过将有毒的磷脂氢过氧化物转化为无毒的脂质醇,在抑制铁死亡中发挥关键作用,然而,调控其合并的机制仍不明确。
2026年5月22日,中国科学技术大学刘连新,吴缅,刘尧和Fanzheng Meng共同通讯在Molecular Cell在线发表题为Hypoxia-driven lncRNA SHIELD promotes GPX4 translation and protects against ferroptosis in hepatocellular carcinoma的研究论文。
该研究鉴定出SHIELD(低氧诱导脂质过氧化与死亡抑制因子,suppressor of hypoxia-induced lipid peroxidation and death)——一种长链非编码RNA(lncRNA)且是HIF-1α的直接靶标——作为肝细胞癌中铁死亡的调控因子。
SHIELD通过与RNA结合蛋白GRSF1相互作用来抑制铁死亡,后者与GPX4的5′-非翻译区(5′-UTR)形成三元复合物,从而增强GPX4 mRNA的翻译及其表达。此外,在患者来源的异种移植模型(patient-derived xenograft models)中,使用反义寡核苷酸(ASOs)靶向SHIELD并与索拉非尼(sorafenib)联用,可显著减少肿瘤生长。
这一发现为提高酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors)在肝细胞癌中的疗效铺平了道路,从而应对治疗耐药性的挑战。
肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的第三大原因。既往晚期HCC的系统性治疗主要依赖受体酪氨酸激酶(RTK)抑制剂(索拉非尼和仑伐替尼),但其疗效并不普遍或持久。近年来,免疫检查点抑制剂(ICIs)重塑了HCC的治疗格局,并显著延长了患者生存期。
然而,尽管治疗取得了重大进展,大多数晚期HCC患者仍面临治疗抵抗和疾病进展的问题。
缺氧是实体瘤的关键特征,定义为氧张力低于生理水平。在肝癌中,缺氧通过重编程代谢并诱导癌细胞和基质细胞进入静止状态,从而促进肿瘤进展和治疗抵抗。因此,理解肿瘤细胞如何利用这种重编程来在缺氧环境中生存,对于识别新的治疗靶点至关重要。缺氧还促进对铁死亡(ferroptosis)的抵抗,铁死亡是一种铁依赖性细胞死亡通路,与癌症免疫治疗和肿瘤抑制的相关性日益增加。
铁死亡是一种独特的程序性细胞死亡通路,由不受控制的脂质过氧化驱动,最终导致细胞膜破裂。胱氨酸-谷氨酸反向转运体(System xc⁻)/谷胱甘肽(GSH)/谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)轴是铁死亡的核心调控元件,通过将脂质过氧化物转化为无毒的脂质醇来抑制铁死亡的发生。因此,阻断GPX4正成为一种有前景的癌症治疗策略。
图1.全文总结图(摘自Molecular Cell)
作为一种硒蛋白,GPX4的合成效率低下且能量消耗巨大。半胱氨酸(胱氨酸)的可利用性通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)促进GPX4的翻译,而低硒状态则会导致核糖体在UGA密码子处停滞,从而形成对铁死亡的治疗脆弱性。
除了这些依赖于营养物质的机制外,富含鸟嘌呤序列的结合因子1(GRSF1)能以环境依赖的方式上调GPX4的翻译,这一点在胚胎脑发育过程中已有证实。然而,调控GPX4合成的机制仍未完全阐明。
与此相关的是,长链非编码RNA(lncRNA)是指长度超过200个核苷酸、蛋白质编码能力有限的转录本。尽管已有超过16,000个人类lncRNA被注释,但仅有少数被深入研究,并揭示了它们与mRNA、DNA和蛋白质相互作用的能力。许多lncRNA研究聚焦于癌症领域,其中lncRNA可作为癌基因或抑癌基因,或兼具两者功能,使其成为新兴的生物标志物和治疗靶点。
目前,仅有少数lncRNA被发现调控铁死亡:lncRNA-HMG和P53RRA通过调节p53稳定性来调控铁死亡,而lncFAL和缺氧诱导的PMAN分别通过稳定FSP1和增强SLC7A11 mRNA的稳定性来抑制铁死亡。然而,目前尚未发现直接调控GPX4的lncRNA。
在本研究中,作者对缺氧条件下被激活的lncRNA进行了探究,鉴定出一种缺氧诱导的lncRNA,命名为SHIELD(缺氧诱导脂质过氧化与细胞死亡的抑制因子)。该lncRNA在HCC细胞中由缺氧诱导因子1α(HIF-1α)上调,并表现出促肿瘤特性。作者的研究结果表明,SHIELD通过抑制铁死亡来驱动HCC增殖。
作为一种分子支架,SHIELD促进GRSF1与GPX4 mRNA 5′非翻译区(5′ UTR)之间的相互作用,从而增强GPX4蛋白的翻译。重要的是,抑制SHIELD可增加HCC细胞对索拉非尼治疗的敏感性,这凸显了其作为改善HCC治疗结局的潜在治疗靶点。
参考消息:https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(26)00280-7