Redox Biology | 南京医科大学第一附属医院梁金花团队揭示CTPS1重塑CEPT1介导的磷脂代谢调控线粒体自噬驱动弥漫大B细胞淋巴瘤进展

分享一篇癌症细胞单细胞测序文章，使用新格元GEXSCOPE的单细胞测序（scRNA-seq），针对CTPS1敲除前后的淋巴细胞瘤细胞进行分析。

作者单位

南京医科大学第一附属医院（江苏省人民医院）血液科

背景

弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）是成人中最常见的淋巴系统恶性肿瘤，具有高度的临床和遗传异质性。尽管一线治疗方案（如R-CHOP）对部分患者有效，但仍有不少患者面临复发、耐药或无法耐受强化疗的困境，亟需新的治疗靶点。CTPS1是嘧啶核苷酸合成通路中关键的限速酶，催化CTP的生成，已被证明在淋巴细胞增殖中发挥核心作用，且其选择性抑制剂已进入临床试验。近年来研究发现，磷脂代谢和线粒体自噬在肿瘤进展中扮演重要角色，但CTPS1是否通过调控这些过程影响DLBCL进展尚不清楚。因此，深入探索CTPS1在DLBCL中的功能及其分子机制，具有重要的临床转化潜力。

核心科学问题

CTPS1在DLBCL中是否高表达？它通过何种分子机制促进肿瘤进展？靶向CTPS1是否具有治疗价值？

主要研究结果

1. CTPS1高表达与DLBCL不良临床结局相关（Fig1）

通过对111例DLBCL患者的肿瘤组织进行免疫组化染色，发现CTPS1高表达组（约37%）患者呈现出更晚的临床分期、更高的LDH水平、更多的结外受累及更高的IPI评分。CTPS1高表达还与较短的总生存期（OS）和无进展生存期（PFS）显著相关，且这些患者的ctDNA水平更高、MRD阳性率更高。这些结果表明CTPS1是DLBCL的不良预后生物标志物。

2. CTPS1在体内外促进DLBCL进展（Fig2）

CTPS1在DLBCL肿瘤细胞中的表达显著高于正常B细胞。利用CRISPR/Cas9敲除CTPS1后，DLBCL细胞增殖受抑、凋亡增加，且细胞内CTP水平显著下降。外源性补充CTP可部分逆转这些表型，而补充其他核苷三磷酸无效。在NOD-SCID小鼠异种移植模型中，CTPS1敲除显著抑制肿瘤生长。这些结果证实CTPS1通过调控CTP合成驱动DLBCL进展。

3. CTPS1促进线粒体功能并增强线粒体自噬（Fig3）

RNA-seq显示CTPS1敲除后“自噬”和“线粒体自噬”通路显著下调，线粒体相关基因表达改变。CTPS1缺失导致线粒体膜蛋白TOM20/TIM23积累、线粒体数量增加，但线粒体呼吸功能（基础呼吸、ATP产生等）显著下降，同时线粒体ROS和脂质过氧化水平升高。透射电镜观察到线粒体肿胀和嵴断裂。机制上，CTPS1敲除降低了线粒体自噬受体BNIP3的表达，并抑制了LC3向线粒体的募集。这表明CTPS1通过BNIP3介导的线粒体自噬维持线粒体质量控制。

4. CTPS1诱导DLBCL中磷脂代谢重塑（Fig4）

代谢组学和脂质组学分析显示，CTPS1敲除后“甘油磷脂代谢”通路显著改变，磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）水平显著下降。单细胞RNA测序（scRNA-seq）进一步证实，高表达CTPS1的DLBCL细胞中磷脂代谢和线粒体自噬通路同时激活。这些结果提示CTPS1可能通过重塑磷脂代谢影响线粒体功能。

5. CTPS1通过上调CEPT1介导磷脂代谢重塑（Fig5）

整合分析筛选出CEPT1作为CTPS1调控磷脂代谢的关键下游效应分子。CTPS1敲除后CEPT1的mRNA和蛋白水平均显著下降，而外源性补充CTP可恢复CEPT1表达及PC/PE水平。CEPT1敲除同样抑制DLBCL细胞增殖并诱导凋亡，而高度同源的CHPT1敲除无此效应。因此，CTPS1通过“CTPS1-CTP-CEPT1”轴调控磷脂合成。

6. CTPS1通过CEPT1促进BNIP3介导的线粒体自噬（Fig6）

CTPS1过表达可上调LC3-II和BNIP3，而CEPT1敲除可逆转这一效应。CEPT1缺失导致线粒体膜中PC和PE含量下降，引起线粒体氧化应激、膜电位丧失及脂质过氧化增加，同时线粒体分裂/融合蛋白失衡、BNIP3减少。外源性补充PC和PE可显著修复上述线粒体功能缺陷和线粒体自噬障碍。这证明CEPT1通过维持磷脂稳态支持BNIP3介导的线粒体自噬。

7. 选择性CTPS1抑制剂R80降低DLBCL细胞活力（Fig7）

CTPS1选择性抑制剂R80以浓度依赖性方式抑制DLBCL细胞增殖、诱导凋亡，并降低CEPT1表达及PC/PE水平。R80处理同样引起线粒体ROS升高、膜电位下降及LC3-II/BNIP3表达降低。在SUDHL8异种移植小鼠模型中，R80显著抑制肿瘤生长，且肿瘤组织中CEPT1表达及血清PC/PE水平均下降。这表明靶向CTPS1是一种有潜力的DLBCL治疗策略。

总结

本研究首次揭示了CTPS1在DLBCL中通过“CTPS1-CTP-CEPT1”轴重塑甘油磷脂代谢，进而促进BNIP3介导的线粒体自噬，驱动肿瘤进展。CTPS1高表达是DLBCL患者不良预后的独立危险因素。研究还证实，选择性CTPS1抑制剂R80在体内外均表现出显著的抗肿瘤活性。这些发现为DLBCL的精准治疗提供了新的理论依据和潜在靶点。

材料与方法

• 实验动物：NOD/SCID雄性小鼠（用于皮下异种移植模型）。

• 细胞系：DLBCL细胞系FARAGE、SUDHL4、SUDHL8（来自ATCC）及U2932（来自DSMZ）。

• 主要技术方法：

• CRISPR/Cas9基因敲除（靶向CTPS1、CEPT1等）。

• 免疫组化（IHC）、免疫印迹（Immunoblot）、流式细胞术（凋亡、线粒体ROS、膜电位）。

• RNA测序（RNA-seq）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）。

• 液相色谱-质谱联用（LC-MS）检测核苷酸代谢物、非靶向代谢组学、脂质组学。

• Seahorse分析线粒体呼吸功能（OCR）。

• 透射电子显微镜（TEM）观察线粒体超微结构。

• 临床样本：111例DLBCL患者的原发性肿瘤组织（来自南京医科大学第一附属医院）。