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Bone Research
骨稳态与癌症相关骨病治疗靶点:未折叠蛋白反应通路的作用

2025-09-28

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本文系统性地综述了未折叠蛋白反应(UPR)通路在骨稳态中的作用及其在癌症相关骨病中的治疗潜力。文章不仅揭示了UPR在骨细胞分化和功能中的关键调控机制,还探讨了其作为抗肿瘤治疗靶点的可能性,为开发新型骨疾病治疗策略提供了重要理论依据。

 

文献概述
本文《The role of the unfolded protein response pathway in bone homeostasis and potential therapeutic target in cancer-associated bone disease》,发表于《Bone Research》杂志,回顾并总结了未折叠蛋白反应(UPR)通路在骨稳态调节中的作用,以及其在癌症相关骨病中的潜在治疗应用。研究指出,UPR不仅在维持骨细胞稳态中发挥关键作用,其持续激活还与多种骨转移性癌症(如骨髓瘤、乳腺癌、前列腺癌等)的发生及耐药性有关。文章进一步探讨了靶向UPR的治疗策略在癌症相关骨病中的双重作用,即同时调控肿瘤发生和骨代谢异常。

背景知识
骨重塑是一个由破骨细胞、成骨细胞及骨细胞协同调控的复杂生理过程,其失衡可导致骨质疏松、骨硬化等疾病。UPR作为细胞应对内质网(ER)应激的核心机制,由三个主要分支(PERK、IRE1、ATF6)组成,调控蛋白质折叠、自噬、ER相关降解(ERAD)等过程。在癌症中,UPR的慢性激活可促进肿瘤微环境适应性、转移前生态位形成及耐药性。骨转移性肿瘤及骨原发性肿瘤(如多发性骨髓瘤、骨肉瘤)中UPR相关蛋白的异常表达已被证实与疾病进展和治疗预后不良相关。本文综述了UPR在骨细胞分化与功能中的作用,并评估其作为治疗靶点的潜力,特别是在癌症相关骨病中提供双重抗肿瘤和骨保护作用的可能性。

 

基因敲除小鼠:构建全身或特定组织基因敲除模型,用于研究基因在骨发育和癌症相关骨病中的功能。适用于探索UPR通路在骨细胞分化与功能中的作用,以及开发靶向UPR的抗肿瘤和骨保护治疗策略。

 

研究方法与实验
研究通过基因敲除小鼠模型(如EIF2AK3−/−、ATF4−/−、ERN1−/−)及细胞模型(如MC3T3-E1、mEF)评估UPR通路在骨细胞分化中的作用。此外,通过体外培养、骨吸收实验、基因表达分析等方法,研究团队分析了UPR激活对破骨细胞及成骨细胞功能的影响。研究还利用小分子抑制剂(如salubrinal)及ER应激诱导剂(如tunicamycin)评估UPR在骨重塑中的药理调控潜力。

关键结论与观点

  • UPR通路在骨重塑中具有双重作用:在成骨细胞中,UPR通过调节胶原蛋白表达及骨基质分泌影响骨形成;在破骨细胞中,UPR调控NFATC1、TRAF6等关键因子的表达,影响破骨细胞分化与骨吸收。
  • UPR激活剂或抑制剂(如salubrinal)可调节骨代谢:salubrinal通过延长EIF2A抑制及ATF4表达,促进成骨细胞矿化能力,但抑制破骨细胞分化,提示其在骨疾病中的治疗潜力。
  • UPR相关蛋白(如EIF2AK3、ATF4、CREB3L1)基因突变与骨发育缺陷相关:Wolcott-Rallison综合征(EIF2AK3突变)及Coffin-Lowry综合征(RPS6KA3突变)患者均表现出骨质疏松、骨发育异常等表型。
  • UPR在癌症相关骨病中促进肿瘤适应性及转移:研究显示,UPR激活可促进肿瘤微环境适应、转移前生态位形成及治疗耐药性,因此靶向UPR可能提供抗肿瘤与骨保护双重益处。

研究意义与展望
本文系统性地总结了UPR在骨稳态及癌症相关骨病中的作用,并提出靶向UPR的治疗策略可能通过调节骨重塑和抑制肿瘤生长提供双重益处。未来研究可进一步探索UPR调节剂在骨转移模型中的体内疗效,评估其对破骨细胞和成骨细胞的特异性调控机制,并开发针对IRE1/XBP1或PERK/ATF4轴的新型小分子抑制剂或激活剂,以实现精准治疗。

 

基因敲入与人源化小鼠模型:构建携带人类基因或突变的动物模型,用于模拟UPR相关蛋白在癌症骨转移中的功能。适用于研究UPR在骨微环境适应性、肿瘤耐药及破骨细胞功能中的作用。

 

结语
综上所述,未折叠蛋白反应通路在骨稳态调节及癌症相关骨病中发挥关键作用。UPR的异常激活不仅与骨发育障碍和骨代谢紊乱相关,还促进肿瘤适应性及转移。因此,靶向UPR的治疗策略可能通过调节骨重塑和抑制肿瘤进展,为癌症相关骨病提供新的治疗方向。该研究为开发同时具有抗肿瘤和骨保护作用的UPR调节剂提供了理论基础,并为未来药物筛选及临床转化研究提供了重要参考。

 

文献来源:
Molly E Muehlebach and Sarah A Holstein. The role of the unfolded protein response pathway in bone homeostasis and potential therapeutic target in cancer-associated bone disease. Bone Research.
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