Blood Science | 初雅婧/袁卫平团队揭示LPCAT3在急性髓系白血病中的作用及靶向潜力

近日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）初雅婧、袁卫平团队在Blood Science发表题为LPCAT3 is essential for leukemia progression and represents a therapeutic vulnerability in AML的研究论文。研究发现，溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3（LPCAT3）在急性髓系白血病（AML）中表达升高，并与较差的生存结局相关。降低LPCAT3表达可抑制白血病细胞增殖、促进凋亡，并减少小鼠体内的白血病负荷。研究还发现，LPCAT3缺失会改变趋化相关基因的表达，其中CCL24参与了部分下游效应。

急性髓系白血病的发生发展与基因突变密切相关，但白血病细胞的持续扩增，也离不开代谢活动的支持。近年来，脂质代谢逐渐成为AML研究的重要方向。脂质既参与供能和膜结构的形成，也影响膜受体分布及细胞内信号传递。因此参与膜磷脂重塑的酶，可能成为干预白血病细胞生长的切入点。

细胞膜中的磷脂并非一经合成便保持不变。通过Lands循环，细胞不断调整磷脂上的脂肪酸链，以维持膜的组成和功能。LPCAT3是这一过程中的重要酶，其可将花生四烯酸等多不饱和脂肪酸引入磷脂。这种重塑会影响膜流动性，也与炎症反应、氧化应激和铁死亡有关。

已有研究在多种实体瘤中观察到LPCAT3的作用，但其影响具有明显的肿瘤类型差异。在AML中，公共数据库分析曾提示LPCAT3高表达与不良预后相关，直接的功能证据却相对有限。白血病细胞是否依赖LPCAT3维持生长，降低其表达能否抑制疾病进展，仍需要实验验证。为此，研究团队主要采用MOLM-13（人急性髓性白血病细胞）和THP-1细胞（人单核细胞白血病细胞），结合临床样本分析与小鼠实验展开了相关研究，主要研究结果如下：

1. LPCAT3高表达与AML不良预后相关

研究人员首先比较了LPCAT家族各成员（LPCAT1，LPCAT2，LPCAT3和LPCAT4）的表达。基于TCGA-LAML和GTEx数据，LPCAT2和LPCAT3在AML样本中均有显著升高。生存分析进一步显示，LPCAT3高表达患者的总生存期较短，而LPCAT2未见同样的显著关联。

随后，研究人员分析了TCGA数据库中31种不同肿瘤的LPCAT3的表达，发现其在多形性胶质母细胞瘤（GBM）、肾嫌色细胞癌（KICH）、低级别胶质瘤（LGG）和睾丸生殖细胞肿瘤（TGCT）中高表达，在肾上腺皮质癌(ACC)中低表达。意味着LPCAT3在不同肿瘤中有可能发挥不同的作用。

那么LPCAT3在AML患者中的表达情况如何呢？研究人员获得了9例AML患者和7例健康供者的骨髓单核细胞，同样发现LPCAT3显著上调。

另外BloodSpot数据库分析显示，按常见基因突变分组后，其表达并未明显集中于某一特定突变亚群，意味着LPCAT3的高表达可能独立于特定的基因突变；多种AML亚型中的LPCAT3表达高于成熟中性粒细胞和单核细胞。

2. 降低LPCAT3表达抑制白血病细胞生长

研究人员在MOLM-13细胞中利用shRNA降低LPCAT3表达，随后检测细胞周期、凋亡及增殖情况。与对照相比，进入S/G2/M期的细胞减少，G0/G1期细胞增多，Annexin V阳性凋亡细胞比例升高，连续培养期间的细胞增长也受到抑制。THP-1细胞出现了相同方向的变化，说明这一现象并非仅见于单一细胞系。

为进一步确认结果，研究人员在MOLM-13细胞中使用三条独立sgRNA，通过CRISPR–Cas9靶向LPCAT3。三组细胞均表现出增殖减慢、凋亡增加及细胞周期推进受阻，与shRNA实验一致。相反，过表达LPCAT3则减少凋亡，促进细胞进入S/G2/M期，并加快细胞增长。在LPCAT3缺失细胞中重新表达野生型LPCAT3，还能部分恢复上述表型。不同干预方式及回补实验相互支持，表明LPCAT3可以调控AML细胞的增殖与存活。

研究人员随后将对照或LPCAT3敲低的MOLM-13细胞移植至免疫缺陷NCG小鼠，观察这一作用能否在体内重现。移植21天后，敲低组外周血、骨髓和脾脏中的人源CD45阳性白血病细胞比例均降低。组织学检查也显示，肝、脾和肾等器官的白血病浸润减少。小鼠生存期虽有延长趋势，但差异未达到统计学显著，这一结果有可能与样本量大小有关。

3. CCL24参与LPCAT3缺失后的细胞反应

为了解LPCAT3缺失如何影响白血病细胞，研究人员对基因编辑后的MOLM-13细胞进行了RNA测序，共发现108个基因显著上调、55个基因显著下调。差异基因的功能富集涉及粒细胞趋化、迁移及免疫相关过程。

随后qPCR证实，C3AR1, CCL24, SLAMF1, CCL3L1和PDE4B的表达上调，而与细胞生长和存活有关的MDK表达下降，这些结果与转录组结果吻合。其中，CCL24引起了研究人员的注意：它是一种趋化因子，在患者数据中，其低表达与较短的总生存期相关。这与LPCAT3缺失后CCL24升高、细胞生长受抑的现象相呼应。

研究人员在LPCAT3缺失的细胞中进一步利用siRNA敲低CCL24，发现细胞增殖加快，凋亡比例下降；细胞周期也出现向S/G2/M期增加的趋势，但变化未达到明显的统计学显著性。这说明CCL24参与了LPCAT3缺失后的部分反应，不能将全部作用都归因于这一分子。

总之，这项工作用多种遗传学实验验证了AML细胞对LPCAT3的依赖。此前关于LPCAT3与预后的认识主要来自表达数据，而本研究进一步表明，改变LPCAT3水平会直接影响白血病细胞的增殖、凋亡和体内实验。CCL24的功能实验则将研究推进到下游效应分子，为继续追踪这一过程提供了具体对象。

LPCAT3本身是一种磷脂重塑酶，但本研究尚未通过脂质组学和酶活性实验，解释哪些膜脂变化导致了观察到的细胞反应，也未直接证明铁死亡参与其中。因此，不能把已有的LPCAT3生物学知识直接当作这篇论文已经证实的作用机制。

对于治疗应用，当前结果提供的是靶点的遗传学依据。研究尚未验证药物抑制LPCAT3在AML中的疗效，对正常造血干祖细胞的影响也有待评估。后续需要在更多AML亚型、原代细胞和患者来源移植模型中确认其作用，并检验药物干预能否在抑制白血病的同时保留正常造血。完成这些验证，才能进一步判断LPCAT3作为治疗靶点的实际价值。

https://www.ovid.com/jnls/bls/fulltext/10.1097/bs9.0000000000000296~lpcat3-is-essential-for-leukemia-progression-and-represents

制版人：十一

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