Journal of Experimental & Clinical Cancer Research
USP43通过稳定E2F1调控胆固醇稳态促进膀胱癌吉西他滨耐药

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该研究揭示了USP43/E2F1/NSDHL信号轴通过调控胆固醇代谢促进膀胱癌吉西他滨耐药的全新机制，为克服化疗耐药提供了潜在干预靶点。

 

文献概述

本文《USP43 promotes gemcitabine resistance by regulating cholesterol homeostasis through E2F1 stabilization in bladder cancer》，发表于《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》杂志，回顾并总结了膀胱癌中吉西他滨耐药的分子机制，重点探讨了USP43/E2F1/NSDHL信号通路在调控胆固醇稳态及促进化疗耐药中的关键作用。研究通过整合基因表达谱、生化实验和异种移植模型，系统揭示了USP43通过去泛素化稳定E2F1，进而转录激活NSDHL，增强胆固醇合成，最终导致吉西他滨耐药。该机制为靶向胆固醇代谢克服膀胱癌耐药提供了新思路。

背景知识

膀胱癌（BLCA）是全球第九大常见恶性肿瘤，其中肌层浸润性膀胱癌常采用吉西他滨联合顺铂（GC）化疗方案，但耐药现象严重影响治疗效果。化疗耐药的形成涉及多种机制，包括药物外排增强、DNA损伤修复激活以及代谢重编程等。近年来，脂质代谢重编程被广泛认为是肿瘤耐药的重要驱动因素，尤其是胆固醇代谢在调控细胞膜流动性、信号转导和药物外排中发挥关键作用。E2F1作为经典转录因子，参与细胞周期、凋亡及代谢调控，其在肿瘤中的双重角色备受关注。NSDHL是胆固醇生物合成通路中的关键酶，其异常表达与多种肿瘤进展相关。USP43属于去泛素化酶家族，可稳定靶蛋白，但其在膀胱癌中的功能尚不明确。尽管已有研究提示E2F1和胆固醇代谢在肿瘤中存在关联，但其在吉西他滨耐药中的具体机制仍不清楚。本研究聚焦于USP43/E2F1/NSDHL轴，系统解析其在BLCA耐药中的作用，填补了该领域的空白，并为开发新型治疗策略提供了理论依据。

 

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研究方法与实验

研究团队首先通过RNA-seq数据分析吉西他滨耐药与亲本BLCA细胞的基因表达差异，结合GSEA分析发现E2F靶基因通路在耐药细胞中显著富集。通过构建T24GemR耐药细胞系，验证E2F1在mRNA和蛋白水平的上调，并检测其在不同吉西他滨浓度下的表达变化。利用慢病毒系统构建稳定敲低或过表达E2F1、USP43和NSDHL的细胞系，进行体外功能实验，包括MTT、克隆形成和流式凋亡检测，评估对吉西他滨敏感性的影响。体内实验采用裸鼠异种移植模型，监测肿瘤生长对吉西他滨治疗的响应。通过qRT-PCR、Western blot、免疫荧光、Co-IP、ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因等技术，系统验证USP43与E2F1的相互作用、USP43对E2F1的去泛素化作用以及E2F1对NSDHL的转录调控。同时，采用胆固醇检测试剂盒测定细胞内胆固醇水平，并通过外源补充胆固醇或2,3-氧代羊毛甾醇验证其对耐药表型的挽救作用。此外，利用shRNA文库筛选USP43在E2F1稳定性调控中的作用，并结合临床组织微阵列分析E2F1、USP43和NSDHL的表达与患者预后的关系。

关键结论与观点

• E2F1在吉西他滨耐药膀胱癌细胞中高表达，且其表达水平与患者不良预后相关，提示其在耐药中的潜在作用
• 敲低E2F1显著增强膀胱癌细胞对吉西他滨的敏感性，抑制肿瘤生长，而过表达则促进耐药，表明E2F1是吉西他滨耐药的关键驱动因子
• E2F1通过直接结合NSDHL启动子区域，转录激活NSDHL表达，从而促进胆固醇生物合成，维持细胞内胆固醇稳态
• NSDHL的上调导致胆固醇积累，增强ABC转运蛋白介导的药物外排，并抑制铁死亡，从而促进吉西他滨耐药
• USP43作为去泛素化酶，与E2F1相互作用并去泛素化E2F1，增强其蛋白稳定性，是吉西他滨诱导E2F1上调的关键调控因子
• 在耐药细胞中，USP43表达上调，其敲低可降低E2F1蛋白水平，恢复吉西他滨敏感性，提示USP43是潜在的治疗靶点
• 体内实验证实，靶向USP43/E2F1/NSDHL轴可显著抑制肿瘤生长并增强吉西他滨疗效，且未见明显毒性，具有良好的治疗窗口

研究意义与展望

本研究首次系统阐明了USP43/E2F1/NSDHL信号轴在膀胱癌吉西他滨耐药中的作用机制，揭示了去泛素化修饰与胆固醇代谢重编程之间的功能联系，拓展了对化疗耐药分子网络的理解。该通路不仅为预测吉西他滨治疗反应提供了潜在生物标志物，也为开发新型联合治疗策略提供了理论基础。例如，靶向USP43或NSDHL的小分子抑制剂可能与吉西他滨联用，以克服耐药。

未来研究可进一步探索USP43的上游调控机制，如其转录或翻译水平如何响应化疗压力。此外，该通路在其他化疗药物或免疫治疗中的作用尚待验证。临床前研究应评估靶向该通路的抑制剂在PDX模型中的疗效，并探索其与现有疗法的协同作用。同时，开发高特异性USP43或NSDHL抑制剂，并评估其药代动力学和安全性，将是推动该发现向临床转化的关键步骤。

 

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结语

本研究系统揭示了USP43/E2F1/NSDHL信号轴在膀胱癌吉西他滨耐药中的关键作用。USP43通过去泛素化稳定E2F1蛋白，增强其转录活性，进而上调NSDHL表达，促进胆固醇生物合成。胆固醇积累通过增强药物外排和抑制铁死亡，最终导致吉西他滨耐药。该机制在体外和体内实验中均得到验证，并与患者预后密切相关。研究不仅深化了对膀胱癌耐药机制的理解，也提出了USP43、E2F1和NSDHL作为潜在治疗靶点的可能性。靶向该通路可能成为克服吉西他滨耐药的新型策略，尤其在耐药患者中具有重要临床价值。未来需进一步开发特异性抑制剂，并探索其在联合治疗中的应用前景，为膀胱癌患者提供更有效的治疗方案。该工作为代谢重编程在肿瘤耐药中的作用提供了有力证据，也为其他癌症的耐药研究提供了借鉴。

 

Mingxing Li, Tianyun Liu, Jiageng Shi, Tongzu Liu, and Lingao Ju. USP43 promotes gemcitabine resistance by regulating cholesterol homeostasis through E2F1 stabilization in bladder cancer. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research : CR.