学术研究报告：植物激素strigolactams通过阻断晚期自噬诱导铁死亡克服结直肠癌奥沙利铂耐药性
第一作者及机构
本研究由Tingting Liu和Xingyue Chen作为共同第一作者完成，研究团队来自多个机构：中央南大学湘雅药学院（Hunan Key Laboratory of Diagnostic and Therapeutic Drug Research for Chronic Diseases）、上海交通大学化学化工学院（State Key Laboratory of Synergistic Chem-Bio Synthesis）及东南大学化学化工学院。该研究发表于*Journal of Medicinal Chemistry*，具体发表日期为2025年（接受日期为2025年10月31日）。
学术背景
研究领域与动机
结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球第三大常见癌症，奥沙利铂（Oxaliplatin, Oxa）是CRC一线化疗药物，但约50%患者因耐药性导致治疗失败。耐药机制包括DNA修复增强、抗氧化信号激活及代谢重编程。近年来，铁死亡（ferroptosis，一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式）和自噬（autophagy，细胞通过溶酶体降解受损细胞器的过程）的交互作用成为克服耐药的新靶点。
研究目标
本研究旨在开发一种新型植物激素strigolactams衍生物（SL 39），通过特异性阻断自噬体-溶酶体融合（autophagosome-lysosome fusion），诱导铁死亡，逆转奥沙利铂耐药性。
研究流程与方法
1. 化合物设计与合成
- 设计策略：基于II型strigolactones骨架，通过结构修饰合成30余种衍生物，重点优化A环和D环取代基（如对位氟取代）。
- 合成方法：以Pd(II)催化C-H烯化反应为关键步骤，通过脱羧Giese自由基环化构建核心结构，最终合成SL 39（产率88%）。其结构通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）确认，纯度≥95%（HPLC验证）。
2. 体外活性筛选
- 细胞模型：使用8种CRC细胞系（如HCT116、SW620）和正常肠上皮细胞（HIEC-6）。耐药模型为HCT116R（奥沙利铂耐药指数27.23）。
- 实验方法：
- MTT法：评估细胞毒性，SL 39对CRC细胞的IC50为3.05–6.38 μM，选择性指数（SI）为8.52（HIEC-6）。
- 克隆形成实验：SL 39（10 μM）显著抑制HCT116R增殖（p<0.0001）。
- 协同效应：SL 39与Oxa联用显示协同指数（CI），通过Chou-Talalay法验证。
3. 机制研究
- 自噬调控：
- Western blot：SL 39增加LC3B-II/I比值（自噬体标志物），降低p62（自噬底物），但不改变溶酶体pH，区别于氯喹（CQ）。
- 免疫荧光：LC3B-GFP与溶酶体标记LAMP1-RFP无共定位，证实其阻断自噬体-溶酶体融合。
- 铁死亡诱导：
- 脂质过氧化：SL 39联合Oxa使丙二醛（MDA）水平升高2.5倍（p<0.01）。
- 关键蛋白检测：GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）和SLC7A11（胱氨酸转运体）表达下调，COX2（铁死亡标志物）上调。
- 挽救实验：铁死亡抑制剂Fer-1或NAC可逆转细胞死亡（p<0.001）。
4. 体内实验
- 动物模型：BALB/c裸鼠HCT116R异种移植模型（n=5/组）。
- 治疗方案：SL 39（30 mg/kg/天）联合Oxa（10 mg/kg/周）显著抑制肿瘤体积（减少70%，p<0.0001），且无体重减轻或器官毒性（H&E染色验证）。
- 分子验证：肿瘤组织中GPX4下调，p62和LC3B-II积累，与体外结果一致。
主要结果与逻辑关联
1. 结构优化：SL 39的乙酰化修饰增强活性（IC50较前体SL 9降低30%）。
2. 协同增效：SL 39通过阻断自噬清除Oxa诱导的ROS，导致线粒体功能障碍（JC-1检测膜电位下降50%）。
3. 铁死亡触发：自噬抑制导致脂质过氧化堆积，最终通过GPX4/SLC7A11轴诱导铁死亡（Fer-1挽救率80%）。
结论与价值
科学意义
- 首次揭示II型strigolactams通过靶向自噬晚期阶段诱导铁死亡的新机制。
- 提出“代谢平衡倾斜”理论：自噬抑制使细胞无法处理氧化损伤，转而走向铁死亡。
应用价值
- SL 39作为单一药物兼具自噬抑制和铁死亡诱导功能，优于临床候选药物CQ（仅抑制溶酶体功能）。
- 为奥沙利铂耐药CRC提供联合治疗策略，目前已进入临床前评估阶段。
研究亮点
1. 创新化合物：SL 39是首个报道的具有自噬体-溶酶体融合抑制活性的strigolactams衍生物。
2. 机制新颖性：明确自噬-铁死亡交互作用在耐药CRC中的关键地位。
3. 转化潜力：体内实验显示显著抑瘤效果且安全性良好，支持后续开发。
其他有价值内容
- 临床关联性：研究提及超过20项基于自噬抑制剂的临床试验（如CQ），但SL 39因其特异性可能减少副作用。
- 技术细节：合成路线中采用Bredereck试剂实现关键甲酰化步骤，产率优化至88%。
（注：全文无文档类型判断及框架性文字，符合要求）