导读

胰腺导管腺癌（pancreatic ductal denocarcinoma, PDAC）是最致命的癌症之一，其五年生存率仅为13%。PDAC缺乏有效治疗的主要原因是肿瘤微环境间质压高、血管稀少和营养缺失。为适应此营养匮乏的微环境，PDAC细胞依赖溶酶体途径，通过表达高亲和力营养转运蛋白、大量吞噬以及与其他细胞相互作用等手段来获取非常规的营养物质。研究报道，靶向自噬和溶酶体依赖性途径能破坏PDAC代谢，但是缺乏有效且具体的靶点。

脂质激酶PIKfyve能催化磷脂酰肌醇3,5-二磷酸（PtdIns (3,5) P2）和磷脂酰肌醇5-磷酸（PtdIns5P），在溶酶体途径中发挥重要的调控作用。目前，两种PIKfyve抑制剂apilimod和ESK981已通过1期临床试验，提示靶向PIKfyve具有巨大的转化潜力。

近日，来自美国密歇根大学的研究团队在Nature上发表了题为“Targeting PIKfyve-driven lipid metabolism in pancreatic cancer”的研究报告。研究发现，抑制PIKfyve会迫使PDAC依赖脂质从头合成以获取能量，从而遏制PDAC发展，而联合抑制KRAS-MAPK（kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，mitogen-activated protein kinase）通路能够阻断脂质从头合成，有效清除PDAC。这种双重靶向脂质稳态的策略有望成为PDAC极具前景且可快速转化的新疗法。

表型：PIKfyve抑制剂显著抑制胰腺癌进展

为探究PIKfyve在胰腺癌发展中的作用，本研究：

• 利用RNA原位杂交自发技术发现，癌变组织部位中PIKfyve呈高表达。

   

• 通过构建胰腺腺泡细胞（Ptf1a-Cre）特异性敲除PIKfyve的转基因小鼠，发现在健康小鼠中敲除PIKfyve不影响胰腺的发育和功能。然而，在KPC模型中敲除PIKfyve或使用PIKfyve抑制剂（ESK981），均可显著延长小鼠生存时间，并抑制肿瘤进展。

   

• 在皮下同种异体移植瘤模型和异种移植瘤模型中，ESK981均表现出良好的抗肿瘤活性，显著抑制了肿瘤生长，并降低了肿瘤负荷。

上述结果表明：胰腺在健康状态下不需要PIKfyve，但在PDAC发病时，抑制PIKfyve能有效抑制肿瘤进展。

机制：抑制PIKfyve降低溶酶体自噬功能并诱导脂肪酸从头合成

（1）PIKfyve调控PDAC进展的分子机制

本研究分别采用基因敲除PIKfyve、使用PIKfyve抑制剂（apilimod、ESK981）或靶向降解剂（PIK5-33d）处理不同胰腺癌细胞，发现细胞出现自噬通量降低，增殖活性减弱以及细胞空泡化。虽然自噬抑制剂氯喹也能产生类似效果，但PIKfyve抑制显示出更强的杀伤活性。

基于溶酶体（包括自噬）在维持铁稳态和促进线粒体呼吸中的作用，研究团队进一步探究PIKfyve抑制是否通过类似的机制抑制细胞生长。结果发现，PIKfyve抑制并未降低氧耗率，其抗增殖作用也无法被铁补充所逆转，表明PIKfyve抑制不依赖铁稳态或线粒体呼吸来发挥其抑制肿瘤的作用。

 

（2）评估PIKfyve在代谢中的调控作用

本研究对MIA PaCa-2细胞进行了两轮平行CRISPR筛选（高/低剂量PIKfyve抑制），聚焦于代谢相关基因。结果显示，PIKfyve抑制导致脂质合成通路基因的显著耗竭：高剂量抑制靶向胆固醇合成、脂肪酸从头合成与延伸、鞘脂合成和线粒体代谢；低剂量抑制靶向脂肪酸合成与延伸，同时编码脂质β-氧化第一步限速酶ACOX1的sgRNA在两种剂量筛选中均被强烈富集。

本研究进一步使用CRISPRi技术或小分子化合物特异性抑制脂质合成通路关键蛋白的活性，发现均能增加细胞对PIKfyve抑制剂的敏感性。综上表明，PIKfyve抑制后，细胞自噬通量降低并诱导细胞通过增强脂质分解（β-氧化）来补偿脂质合成阻断引发的代谢危机。

（3）PIKfyve抑制后PDAC细胞的组学分析

• 转录组分析显示，上调基因主要富集于胆固醇稳态、mTORC1信号通路以及脂肪酸代谢等代谢相关通路。其中，典型SREBP1靶基因和SREBP1表达升高，而SREBP阻断剂可部分逆转上述效应，这提示SREBP在PIKfyve调控脂质代谢中发挥重要作用。

   

• 代谢组分析显示，抑制PIKfyve后，细胞呈现与转录组相似的代谢谱变化。

• 靶向脂质组分析显示，PIKfyve抑制诱导脂质组成发生显著改变，且这些变化部分依赖于SREBP1活性。

鉴于柠檬酸转运体SLC25A1在CRISPR筛选中也被鉴定为关键靶点，本研究提出假设：糖酵解代谢物被用于生成柠檬酸，后者转而分流至从头脂质合成，并且通过U-¹³C₆葡萄糖稳定同位素示踪实验证实该假设。这些数据表明，PIKfyve抑制迫使PDAC细胞将葡萄糖来源的碳流转向新脂质（尤其是鞘脂）的合成。

（4）PIKfyve抑制导致溶酶体膜胆固醇积累，激活SREBP1信号

研究发现，PIKfyve抑制并未干扰AMPK信号通路，且其对SREBP的激活作用不依赖于AMPK。同时，自噬启动因子ULK1抑制、其他溶酶体抑制剂及溶酶体胆固醇转运蛋白NPC1抑制剂，均能激活SREBP1信号。PIKfyve抑制导致溶酶体空泡化和溶酶体膜胆固醇异常积累，而U18666A仅引起胆固醇滞留，不诱发空泡化。值得注意的是，溶酶体膜胆固醇积累与SREBP激活在4小时即出现，且外源补充固醇可逆转PIKfyve抑制诱导的SREBP激活。

综上表明，PIKfyve抑制破坏脂质稳态的机制独立于AMPK信号与自噬流，其通过引起溶酶体空泡化和功能障碍，导致脂质（尤其是胆固醇）滞留在溶酶体膜，进而迫使细胞依赖脂质从头合成以维持生存。

治疗：双重抑制PIKfyve与KRAS-MAPK通路实现协同抗癌

既往研究报道，KRAS-MAPK信号转导驱动脂肪酸从头合成。与之一致，本研究发现抑制KRAS-MAPK信号转导可抑制脂肪酸从头合成途径。基于此，本研究进一步探究了联合抑制PIKfyve和KRAS-MAPK通路是否能协同阻断脂质合成，进而抑制肿瘤进展。实验结果显示：

• 单用PIKfyve抑制剂会促进脂肪酸从头合成关键酶（FASN/ACC1）表达上调，但联合KRAS失活后，该上调效应被显著抑制。

   

• 在体外细胞实验中，PIKfyve抑制剂（apilimod/ESK981）与KRAS-MAPK抑制剂（MRTX1133/Trametinib）任意组合均显示出强协同效应，显著降低PDAC细胞的增殖活力。

   

• 在动物模型中，通过三类递进模型（免疫健全的同源原位模型→人源PDX模型→自发成瘤KPC模型）进一步发现了双重抑制对肿瘤的杀伤作用，具体而言：几乎完全清除肿瘤，中位生存期延长超过5倍，消除肿瘤效果显著且优于单药治疗。

以上实验结果充分验证了治疗策略的转化潜力，为后续临床试验奠定基石。

图1：单PIKfyve抑制作用以及协同KRAS-MAPK双重抑制作用

图源：Nature原文

研究总结

本研究证实PIKfyve是破坏PDAC溶酶体功能的治疗靶点，并详细阐明了其作用机制，同时发现联合抑制PIKfyve与KRAS-MAPK通路可显著消除PDAC肿瘤负荷。

PIKfyve是维持溶酶体依赖性脂质稳态的必要调节因子，而KRAS-MAPK信号驱动PDAC细胞的从头脂质合成；PIKfyve抑制导致溶酶体脂质代谢紊乱，迫使PDAC细胞上调并依赖从头脂质合成；双重抑制PIKfyve与KRAS-MAPK使PDAC细胞因无法获取功能性脂质而陷入代谢危机。

鉴于突变型KRAS抑制剂、泛KRAS抑制剂、MAPK通路抑制剂及PIKfyve抑制剂ESK981的快速发展，PIKfyve与KRAS-MAPK抑制剂的联合使用，将有望成为治疗PDAC极具前景且具备快速转化潜力的治疗策略。

引证本文

Cheng, C., Hu, J., Mannan, R. et al. Targeting PIKfyve-driven lipid metabolism in pancreatic cancer. Nature (2025). 

https://doi.org/10.1038/s41586-025-08917-z

Tags： Nature：发现胰腺癌新靶点——脂质激酶PIKfyve「eG学术观察」