传统癌症疗法旨在根除肿瘤细胞，而再分化治疗则追求一个根本不同的目标：诱导恶性细胞重新获得更良性、分化的状态。通过迫使肿瘤细胞恢复正常分化来治疗癌症的概念早已被设想，其标志性成功案例是在急性早幼粒细胞白血病中使用全反式维甲酸诱导白血病原始细胞成熟。

近期的技术进步，包括基于CRISPR的基因调控，已在实验模型中证明癌细胞确实可以被诱导出更分化的表型。然而，基因治疗方法在临床转化中面临实际挑战（如递送和安全性），而小分子分化诱导剂在给药、可逆性和系统适用性方面具有优势。因此，迫切需要鉴定有效的小分子及其靶点，以实现再分化治疗作为现有癌症治疗的可行补充。

缺氧是实体瘤普遍存在的特征，也是细胞去分化的强效驱动因素。在肝细胞癌（HCC）和其他癌症中，慢性低氧环境稳定了缺氧诱导因子（HIF-1α/2α），后者激活转录程序，使肿瘤细胞获得干细胞样特征、治疗抵抗和转移潜能。

HIF介导的信号诱导上皮-间充质转化和胚胎干细胞转录因子上调等过程，从而促进癌症干细胞表型。相比之下，在正常肝脏中，分化的肝细胞执行对器官稳态至关重要的特化代谢功能——其中许多功能依赖于过氧化物酶体，即关键的氧化细胞器。

过氧化物酶体容纳超过50种酶，并协调超长链脂肪酸（VLCFA）的β-氧化、支链脂质分解代谢、活性氧清除（通过过氧化氢酶）、胆汁酸合成和缩醛磷脂生物合成。值得注意的是，遗传性过氧化物酶体生物合成障碍导致严重的代谢失调，突显了过氧化物酶体在人类生理中的重要性。

在肝脏病理中，过氧化物酶体功能障碍与脂毒性、炎症和系统性代谢紊乱相关。相关地，近期研究揭示了缺氧信号与过氧化物酶体稳态之间的直接分子联系：HIF-2α的激活被证明可增强过氧化物酶体的选择性自噬降解（pexophagy），导致类似于过氧化物酶体疾病表型的脂质组成变化。

综合来看，这些观察提示，缺氧肿瘤微环境可能通过破坏过氧化物酶体维持及其相关的代谢功能来损害肝细胞分化。

图1.抑制RNF126重塑VLCFA代谢并阻止HCC肿瘤生长（摘自PNAS）

在此，作者假设恢复缺氧HCC细胞中的过氧化物酶体完整性可以逆转其恶性去分化状态。为了验证这一点，作者聚焦于缺氧诱导的过氧化物酶体转换调节因子作为潜在的干预靶点。通过在缺氧条件下进行全基因组CRISPR/Cas9敲除筛选和第二轮功能筛选，作者鉴定出RING结构域E3泛素连接酶RNF126作为缺氧驱动的HCC细胞存活和去分化所需的首要候选基因。

作者发现RNF126被HIF-2α转录诱导，并作为缺氧过氧化物酶体清除的关键执行者。机制上，RNF126直接泛素化过氧化物酶体膜蛋白ABCD3（一个已知的过氧化物酶体自噬底物），从而将过氧化物酶体靶向自噬降解。这一HIF-2α–RNF126–ABCD3轴通过一个分子-细胞器级联反应，将“上游”微环境信号（缺氧/HIF-2α）因果性地连接到“下游”分化表型（过氧化物酶体和代谢特化的丧失）。

作者进一步证明，破坏这一轴可以重编程癌细胞代谢和分化状态。在HCC细胞中遗传敲除RNF126阻断了缺氧诱导的过氧化物酶体自噬，保留了过氧化物酶体功能（VLCFA β-氧化和活性氧清除），并在体外和体内显著抑制了肿瘤生长。受这些发现的鼓舞，作者进行了基于结构的虚拟筛选以鉴定小分子RNF126抑制剂。

作者发现了一个先导化合物D665-1412，它能结合RNF126并有效抑制其活性。D665-1412处理稳定了过氧化物酶体蛋白，阻止了ABCD3泛素化，并恢复了缺氧HCC细胞中的过氧化物酶体脂肪酸代谢。

值得注意的是，该化合物在HCC模型中诱导了再分化状态——肿瘤细胞重新获得肝细胞样代谢功能并失去侵袭性特征。在原位HCC小鼠模型中，口服D665-1412给药强效抑制了肿瘤进展，表型复制了遗传性RNF126消除的效果。

总之，这种方法——使用药物逆转癌细胞的“去分化”状态——为细胞毒性疗法提供了引人注目的补充，具有恢复正常组织功能和改善患者预后的潜力。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2535777123