铁死亡已成为消除治疗耐药和转移性癌症的可行靶点。尽管如此，癌细胞熟练地利用有效的氧化还原适应来减轻不受控制的脂质氧化。值得注意的是，血液中的转移性黑色素瘤细胞依赖于GPX4并因氧化应激而死亡，而淋巴（LNs）中的转移性黑色素瘤细胞不依赖于GPX4，但仍能防止铁死亡。因此，比较癌细胞对GPX4表现出不同敏感性或依赖性的不同微环境背景，将为阐明铁死亡易感性和耐药性的复杂且尚不清楚的机制提供了途径。

在这项研究中，哈佛大学Jessalyn M. Ubellacker团队发现肿瘤内使用选择性FSP1抑制剂的单药治疗有效地抑制了淋巴结中的黑色素瘤生长，靶向淋巴结中的FSP1具有阻断黑色素瘤进展的强大潜力。相关工作以“Lymph node environment drives FSP1targetability in metastasizing melanoma”为题发表在Nature。

【文章要点】

一、LN转移系表现为FSP1升高，GCLC、GPX4和ACSL4表达降低

作者通过体内选择策略，建立了一系列在淋巴结(LN)中转移的黑色素瘤细胞系。后代LN转移株相比原代细胞系，表现出更高的自发性淋巴结转移能力。转录组分析发现，在后代LN转移株中，与细胞死亡相关基因表达发生明显变化，其中与铁死亡调控相关的基因Gclc和Fsp1出现了显著的下调和上调趋势。进一步验证发现，GCLC和GPX4蛋白水平在后代LN转移株中明显降低，而FSP1则相应升高。作者将黑色素瘤细胞皮下或直接接种到淋巴结中，发现淋巴结微环境的低氧条件可能是导致GCLC和GPX4下调的关键因素。这些结果表明，在淋巴结微环境中，黑色素瘤细胞通过调节铁死亡相关基因的表达，从而改变对铁死亡监测机制的依赖性，这可能是其适应淋巴结转移环境的一种机制。

图1 LN转移系表现为FSP1升高，GCLC、GPX4和ACSL4表达降低

二、淋巴结转移性黑色素瘤细胞新生谷胱甘肽合成减少

作者通过代谢组学分析发现，与原代黑色素瘤细胞相比，淋巴结转移株细胞的代谢物谱存在显著差异，其中包括多种线粒体相关代谢物的变化。进一步分析发现，淋巴结转移株细胞中参与谷胱甘肽(GSH)合成的代谢物，如谷氨酸、还原型GSH和氧化型GSH等，均显著下降。这些代谢变化与转录组分析中发现的GCLC表达下调相一致。实验证实，即使在细胞外添加足量半胱氨酸的情况下，淋巴结转移株细胞的GSH水平仍然较原代细胞更低，表明其谷氨酸-半胱氨酸-谷胱甘肽合成通路受损。这些结果表明，淋巴结微环境下黑色素瘤细胞的代谢改变，特别是GSH合成能力的降低，可能是导致其对GPX4抑制剂更敏感的代谢基础。

图2 淋巴结转移性黑色素瘤细胞新生谷胱甘肽合成减少

三、氧水平调节GPX4蛋白水平和对GPX4抑制的敏感性

研究发现，在低氧(1%和5% O2)条件下，GPX4蛋白水平在黑色素瘤细胞中显著降低，这一变化可以在短时间内通过重氧化而恢复。进一步分析表明，低氧主要导致细胞质中的GPX4蛋白水平下降，而核内和线粒体中的GPX4水平则相对保持稳定。机制研究发现，低氧条件下GPX4的降低是通过泛素-蛋白酶体系统介导的降解过程，而非转录水平的影响。这种低氧条件下GPX4水平的降低，导致黑色素瘤细胞对GPX4抑制剂和系统Xc-抑制剂的敏感性降低，与细胞内GSH水平降低有关。上述结果表明，肿瘤微环境因素如氧含量，通过调节GPX4的稳定性和GSH合成，影响肿瘤细胞对铁死亡的敏感性，这是促进肿瘤转移适应的一个重要机制。

图3氧水平调节GPX4蛋白水平和对GPX4抑制的敏感性

四、FSP1以N-肉豆酰化依赖的方式定位于LN转移系的溶酶体

研究发现，在淋巴结转移株细胞中，铁死亡抑制因子FSP1主要定位于细胞核周围的溶酶体膜上。这种定位依赖于FSP1的N-肟化修饰，可被N-肟基转移酶抑制剂所干扰。进一步分析表明，FSP1与溶酶体的定位在小鼠和人类黑色素瘤细胞系中均有观察，这不仅局限于淋巴结转移株细胞，也存在于原发肿瘤细胞株中。然而，溶酶体酶活抑制剂并不影响FSP1的蛋白水平，说明溶酶体不参与FSP1的降解。作者提出，低氧条件下溶酶体pH升高可能有利于保持FSP1的活性，帮助其抑制溶酶体内的脂质过氧化。而缺失FSP1使得溶酶体更易受到新型铁死亡诱导剂fentomycin的损伤。总之，该研究揭示了肿瘤微环境通过调节FSP1的亚细胞定位和功能，进而影响其对铁死亡的保护作用，这可能是肿瘤细胞适应不同组织环境的一种重要机制。

图4FSP1以n-肉豆酰化依赖的方式定位于LN转移系的溶酶体

五、抑制FSP1和GCLC可降低LN转移细胞系的生存能力

在低氧条件下(1% O2)，缺失FSP1的淋巴结转移株细胞更易受到GPX4抑制剂的杀伤，而野生型细胞则相对耐受，说明FSP1在低氧环境中发挥重要的细胞保护作用。进一步实验证实，缺失FSP1使得细胞在低氧条件下更容易发生脂质过氧化，这是导致其对铁死亡敏感性增加的关键因素。多种FSP1抑制剂，如viFSP1和FSEN1，在体外实验中都表现出对淋巴结转移株细胞的选择性抑制作用，但在体内实验中，仅viFSP1单药能够显著抑制淋巴结肿瘤的生长。在同步异种移植模型中，viFSP1仅对从淋巴结中获得的肿瘤细胞产生抑制作用，而对皮下肿瘤无效，表明FSP1抑制剂的疗效存在明显的微环境依赖性。敲除FSP1基因可增加细胞在淋巴结内的转移敏感性，但并不影响细胞在血液循环和原发肿瘤生长中的存活能力，提示FSP1在调控肿瘤细胞转移过程的淋巴结定植方面起关键作用。

图5抑制FSP1和GCLC可降低LN转移细胞系的生存能力，FSP1单药治疗可降低肿瘤生长

【结论与展望】

在淋巴结转移株黑色素瘤细胞中，GCLC和GSH水平降低，GPX4则受低氧诱导的泛素-蛋白酶体降解，导致这些细胞对GPX4监测机制的依赖性降低。在体内实验中，FSP1抑制剂viFSP1和FSEN1能显著抑制淋巴结内肿瘤的生长，而对皮下肿瘤无效。作者进一步证实，FSP1缺失加剧了肿瘤细胞在淋巴结内的脂质过氧化，但不影响其在循环系统中和原发肿瘤中的生存能力，表明FSP1在调控肿瘤细胞在淋巴结中的定植过程中发挥关键作用。总之，该研究揭示了肿瘤细胞在淋巴结微环境下的代谢重编程，导致其对GPX4和FSP1的依赖性动态变化，FSP1成为一个可靠的针对淋巴结转移的治疗靶点。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09709-1

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