肝细胞癌(HCC)是最常见的癌症之一，与不良的患者预后有关，靶向细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)的小分子药物可抑制其发展，但治疗耐药性的出现会降低肝癌患者靶向治疗的有效性。最近有研究发现PSTK抑制剂可克服肝癌耐药，PSTK是何方神圣？又是如何克服肝癌耐药的呢？
医院梁军教授团队通过CRISPR筛选，得到了一种驱动HCC细胞对治疗药物产生耐药机制的方法。并通过这种方法发现PSTK（磷酸丝氨酰-tRNA激酶）是一种重要的RNA依赖性激酶，也是HCC细胞对靶向治疗产生抗性的关键介导因子，可通过抑制铁死亡诱导起作用。
铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。其的本质是谷胱甘肽的耗竭、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX4）活性下降、脂质氧化物不能通过GPX4催化的谷胱甘肽还原酶反应代谢，之后二价的铁离子氧化脂质产生活性氧，从而促使铁死亡的发生。
因癌细胞比正常细胞利用更高水平的铁以促进其更具侵袭性的生长，且对铁诱导剂更敏感，因此，铁诱导物有望治疗肿瘤耐药，特别是在HCC中。
CRISPR筛选结果PSTK抑制铁死亡诱导
谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)是铁中毒的中心调节因子，可减轻铁中毒过程的毒性。PSTK是参与硒代半胱氨酸生物合成的关键激酶，而硒代半胱氨酸是GPX蛋白的活性中心，因此PSTK的调控可以使HCC对靶向治疗诱导的铁离子中毒产生抗性。
肝癌患者PSTK过度表达与Gpx4表达例如，在使用Abemaciclib、Sorafenib或Erastin进行靶向治疗时，会导致HCC细胞中产生明显的铁离子信号(图AC)，且PSTK-KOHCC细胞会显示较低的GPXs和GPX4基线活性(图D)、PSTK-KOHep3B细胞会表现出较高的ROS基线水平，并且这些水平在靶向治疗后会进一步放大(图E)，但是PSTK可通过维持GPX4的活性来抑制铁离子的诱导。
同时，作者通过RNA-seq分析，以及对差异表达基因进行KEGG富集分析(图A)发现，敲除PSTK后，磷酸化铁蛋白相关基因表达有明显差异(图B)，嗜铁基因组呈负富集(图C)，与铁卟啉相关的关键保护因子下调(图D)。
细胞内氧化磷脂水平显著增加，GSH（谷胱甘肽）转化为GSSG（氧化型谷胱甘肽）。GSH合成过程中的关键成分，γ-谷氨酰半胱氨酸、半胱氨酸甘氨酸和半胱氨酸水平显著降低，胱氨酸和谷氨酸水平不会明显变化。此外，与叶酸生物合成相关的关键代谢产物水平降低，包括叶酸和5-甲基四氢叶酸。
由此可见，GSH的耗竭和一些直接、间接的靶向机制，都可以导致GPX4失活，而且除抑制体系SystemXc-外，直接抑制GSH的合成也可诱导铁细胞凋亡。因此可通过调控PSTK维持GPX4的活性和GSH的合成来保护HCC细胞免受铁细胞死亡的诱导。
PSTK抑制剂
作者利用TargetMol的化合物库进行了基于结构的虚拟筛选以识别PSTK抑制剂。排名前10的化合物对接得分如图所示。通过结合模式分析，选取了4个具有代表性的化合物，其中两种可水解的单宁(Punicalin和Geraniin)对PSTK活性袋的结合亲和力最高。
这两种单宁直接用于治疗HCC细胞时，会使得HCC细胞对索拉非尼更加敏感，且肿瘤细胞中GPX4蛋白水平会显著降低。
同时，在一项动物研究中发现Punicalin/geraniin与Sorafenib一起口服后，Punicalin与Sorafenib协同作用能够显著抑制肿瘤生长。
因此，使用Punicalin阻断PSTK激酶活性可能是克服肝癌中索拉非尼耐药的一种有效手段。
综上所述，作者的研究首次确定了PSTK是肝癌细胞铁死亡抵抗的关键介质。从机制上讲，PSTK的耗竭与硒代半胱氨酸依赖的Gpx4激活、谷胱甘肽代谢和叶酸合成的抑制有关，并可导致亚致死性铁死亡的诱导，从而使肝癌细胞对能够诱导铁死亡的靶向治疗更加敏感。因此，抑制PSTK可能是克服肝癌患者靶向治疗耐药性的一种新颖可行的方法，该蛋白的抑制剂值得进一步的临床研究。
References
1.Chen,Y.,Li,L.,Lan,J.etal.CRISPRscreensuncoverprotectiveeffectofPSTKasaregulatorofchemotherapy-inducedferroptosisinhepatocellularcarcinoma.MolCancer21,11().