膠質母細胞瘤(glioblastoma, GBM)是最常見的原發性惡性腫瘤之一, 約佔原發性中樞神經系統腫瘤的47.1%, 其惡性程度極高, 屬WHO分級中最高級別(IV級)的惡性腫瘤, 預後極差, 5年生存率不足5%。GBM細胞具有高度侵襲性和瀰漫性, 手術難以完全切除, 且GBM對放化療高度耐受, 因此尋找與GBM發病和惡性進展相關的基因靶點具有重大的臨床意義。
脂肪酸合成途徑能夠為細胞提供了細胞膜組成成分、細胞內信號轉導的信使分子以及作為能源參與TCA循環。研究發現膠質母細胞瘤獲取大量的游離脂肪酸(fatty acid,FA)以促進細胞生長,然而對於癌症細胞如何避免過量脂肪酸引起的脂毒性這一機制還有待研究。2020年八月,美國俄亥俄州立大學腫瘤中心郭德良教授的研究團隊首次揭示調節脂肪酸儲存酶——二醯基甘油-醯基轉移酶(DGAT1)——是人體惡性膠質母細胞瘤關鍵的脂質平衡調節因子,並揭示DGAT1是一個非常有希望治療惡性膠質母細胞瘤的新的藥物靶點。
脂肪酸的極性頭和疏水尾構成典型的去汙劑結構,對細胞的穩定有很大威脅,因此不能大量儲存。少量脂肪酸可用脂肪酸結合蛋白穩定,大量的就需要生成甘油三酯(Triglycerides, TGs)儲存於脂滴(Lipid droplets, LDs)。而調控這一過程的二醯基甘油-醯基轉移酶有兩個同工酶,DGAT1和DGAT2。研究發現甘油三酯和DGAT1在膠質母細胞瘤病人組織標本中高表達,且DGAT1的表達量與病人的整體存活時間呈負相關。通過比較DGAT1和DGAT2在膠質母細胞瘤細胞系中的表達水平證明是DGAT1而不是DGAT2調控膠質母細胞瘤中甘油三酯和脂滴的形成,且抑制DGAT1會導致細胞死亡。
接著研究者發現抑制DGAT1阻止了脂肪酸轉化成甘油三酯,從而打破了脂質平衡,引起過量脂肪酸進入線粒體氧化並產生大量的活性氧(reactive oxygen species, ROS),導致線粒體損傷,細胞色素c釋放和腫瘤細胞凋亡。在動物模型中他們成功地實現了利用DGAT1抑制劑(急性抑制)以及下調DGAT1表達(慢性抑制)靶向抑制DGAT1阻斷脂滴的形成從而抑制膠質母細胞瘤的生長。
該研究揭示了DGAT1通過將過量脂肪酸轉化成甘油三脂並存儲於脂滴中,從而保護膠質母細胞瘤細胞免受因脂代謝失衡導致的毒性損傷,因此靶向抑制DGAT1有可能成為非常令人期待的治療GBM的新方法。