二型神经纤维瘤病是一种常染色体显性疾病，其特征在于中枢神经系统中多种肿瘤的发展，最显着的是神经鞘瘤和脑膜瘤。在大多数散发性和遗传性神经鞘瘤中发现了编码蛋白质的二型神经纤维瘤病基因的突变失活，但神经鞘瘤细胞中肿瘤变化的分子机制尚不清楚。研究员们在此报道，二型神经纤维瘤病缺陷细胞显示出参与脂肪生成的关键酶的表达水平升高，并且这种上调是由活性增加引起的。抑制或敲低脂肪酸合成酶，催化丙二酰辅酶形成棕榈酸的酶，使二型神经纤维瘤病缺陷细胞进入细胞凋亡。治疗二型神经纤维瘤病具有抑制丙二酰辅酶产生的药剂的突变细胞降低了它们对敲低脂肪酸合成酶抑制剂的敏感性。总的来说，这些结果表明，在发现改变脂质代谢二型神经纤维瘤病细胞使他们提高水平丙二酰辅酶的敏感性，如发生敲低脂肪酸合成酶的封锁之后，提示治疗新的有针对性的战略二型神经纤维瘤病缺陷型肿瘤。癌症调查。二型神经纤维瘤病的特征在于沿周围神经和中枢神经系统形成多个低度恶性肿瘤，并且与包括良性神经鞘瘤，脑膜瘤和脑膜瘤的疾病表现相关。室管膜瘤。尽管这些病变具有良性，但由于不能手术的颅内肿瘤的发展，二型神经纤维瘤病通常是致命的。此外，二型神经纤维瘤病基因的体细胞突变也有助于恶性间皮瘤和其他肿瘤。迄今为止，对于二型神经纤维瘤病没有有效的药物治疗，并且该遗传性疾病的发病率和死亡率仍然很高。
　　 二型神经纤维瘤病基因产物，梅林，是埃兹蛋白膜突蛋白，根蛋白蛋白质家族和功能的构件，以调节通过受体酪氨酸激酶和整联，增殖和存活经由酶，的损失二型神经纤维瘤病基因导致精神无法细胞形成的稳定细胞：细胞结，和缺乏二型神经纤维瘤病缺陷的细胞没有显示出接触生长抑制。相反，梅林过度表达阻碍了增殖。目前，正在研究三种靶向治疗方法用于二型神经纤维瘤病的潜在用途：血管生成抑制剂如贝伐单抗，虽然这些靶向药物的使用在早期试验中显示出前景，存活和运动信号级联的冗余表明需要鉴定该病症中的其他治疗概念和靶标。最近，人们对各种恶性肿瘤中靶向代谢酶的兴趣重新燃起。大多数这些努力都试图利用癌症中糖代谢的独特方面，即所谓的效应。然而，癌细胞还需要大量脂质用于膜生物合成，能量和信号转导，并且这种脂质通过从头脂肪酸合成提供。因此，参与脂肪酸代谢的酶，例如脂肪酸合酶，通常在癌细胞中上调，并且抑制敲低脂肪酸合成酶或参与脂肪生成的其他酶可以在这些细胞中诱导细胞凋亡。这些数据表明，参与脂质代谢的酶是针对癌症的潜在治疗靶标。
　　 在本报告中，研究员们使用二型神经纤维瘤病缺陷与细胞来筛选由二型神经纤维瘤病基因缺失引起的代谢变化。研究员们发现二型神经纤维瘤病缺陷的成纤维细胞和施万细胞显示出涉及脂质代谢的各种代谢紊乱，特别是脂肪酸水平的显着升高。进一步的研究表明，二型神经纤维瘤病缺陷细胞对敲低脂肪酸合成酶抑制剂具有选择性敏感性。研究员们报道，敲低脂肪酸合成酶的或小分子抑制剂对二型神经纤维瘤病-有毒缺乏细胞，并且该毒性似乎与促凋亡代谢中间体，特别是丙二酰辅酶的累积有关。研究员们的研究结果定义了二型神经纤维瘤病病理生物学的一个新方面，可用于鉴定该综合征中的治疗药物。代谢物分析显示二型神经纤维瘤病缺陷细胞的广谱变化。具体而言，研究员们观察到二型神经纤维瘤病中的三碳酸循环代谢物水平升高，并且施万细胞和二型神经纤维瘤病中的长链和支链脂肪酸水平升高，与这些细胞中能量需求的增加一致。还观察到维生素和辅因子水平的增加，特别是参与电子链转运的烟酸代谢物和参与辅酶周转的泛酸代谢物，与增加的能量产生一致。二型神经纤维瘤病缺陷细胞系。此外，以及氨基酸的下降，尤其包括谷氨酰胺代谢物，表明上调的谷氨酸分解支持更活跃的三碳酸循环。
　　 因为代谢分析表明二型神经纤维瘤病细胞中脂肪酸代谢升高，研究员们询问这些细胞是否对敲低脂肪酸合成酶的小分子抑制剂敏感。研究员们发现敲低脂肪酸合成酶抑制剂蓝藻素对二型神经纤维瘤病缺陷型具有一致的选择性毒性，在细胞中重新表达使得这些细胞对浅蓝菌素不敏感，表明对浅蓝菌素的敏感性与表达有关。为了确保观察到的效果与敲低脂肪酸合成酶抑制有关，研究员们询问二型神经纤维瘤病是否比二型神经纤维瘤病更敏感地敲除敲低脂肪酸合成酶。用合并的抗敲低脂肪酸合成酶或对照非沉默转染二型神经纤维瘤病二型神经纤维瘤病。在研究员们观察到抗敲低脂肪酸合成酶转染的二型神经纤维瘤病切割显着增加，但在类似处理的二型神经纤维瘤病中未观察到。低剂量的蓝藻素处理也在一定程度上降低了敲低脂肪酸合成酶的水平，并且在二型神经纤维瘤病中观察到切割的增加的相同趋势。当使用针对敲低脂肪酸合成酶和抑制剂的单独寡核苷酸时观察到相同的模式。
　　 研究员们接下来使用细胞对雌性小鼠进行异种移植研究。将异种移植物置于侧腹中，并用浅蓝菌素或载体处理小鼠几天。导致肿瘤生长减少近两倍，并且浅蓝菌素处理导致几倍减少。在剂量给予小鼠耐受良好的治疗并且没有经历体重减轻或皮肤干燥。值得注意的是，低得多的蓝藻素也有效减缓了肿瘤的生长。如先前已报道的，用浅蓝菌素处理与通过肿瘤样品的免疫印迹检测到显着的敲低脂肪酸合成酶表达降低相关。为了测试正常的敲低脂肪酸合成酶功能是否对人类神经鞘瘤和脑膜瘤以及小鼠肿瘤至关重要，研究员们测试了一系列浓度对原发性人类神经鞘瘤和脑膜瘤细胞的影响，这些细胞是从正常人类施万细胞和脑膜细胞中获得的。与原代人神经鞘瘤细胞显示出相似的敏感性。值得注意的是，正常施万细胞对几乎不敏感。原代人脑膜瘤细胞也显示出与化合物相似的敏感性，而正常的敏感性则低得多。为了评估蓝藻素对二型神经纤维瘤病细胞的影响可能与棕榈酸利用率降低有关，研究员们用棕榈酸补充了二型神经纤维瘤病和二型神经纤维瘤病细胞的生长培养基。这种添加不会逆转浅蓝菌素的毒性。研究员们接下来考虑了缺乏脂肪酸前体或丙二酰辅酶的积累是否可能促进浅蓝菌素处理的二型神经纤维瘤病细胞中的细胞死亡。因此，研究员们敲除乙酰辅酶羧化酶，与蓝藻素一起治疗。相反，研究员们测试了丙二酰辅酶脱羧酶的效应和敲低，催化丙二酰辅酶转化为乙酰辅酶。对乙酰辅酶羧化酶的化学灭活具有与敲低相似的效果与丙二酰辅酶水平升高对这些细胞有毒的观点一致，并表明二型神经纤维瘤病细胞比二型神经纤维瘤病细胞产生更多的丙二酰辅酶.用激活剂碘替鲁西汀治疗，阻断激酶介导的乙酰辅酶羧化酶抑制性磷酸化，导致二型神经纤维瘤病细胞中的浅蓝菌素毒性增加，但对二型神经纤维瘤病中的浅蓝菌素毒性几乎没有影响细胞。为了确定丙二酰水平是否实际上根据二型神经纤维瘤病状态不同，研究员们进行了细胞内乙酰辅酶和丙二酰测量在二型神经纤维瘤病和二型神经纤维瘤病细胞。这些研究显示，未处理的二型神经纤维瘤病细胞中乙酰辅酶水平比未处理的二型神经纤维瘤病细胞高，乙酰辅酶显着增加和丙二酰辅酶，但在用浅蓝菌素处理的二型神经纤维瘤病细胞中则不然。在这项研究中，研究员们表明，作为脂肪酸合成抑制剂的浅蓝菌素在缺乏表达的细胞系中具有选择性毒性。但也显示出针对结肠，乳腺和前列腺癌细胞的增殖的体外功效。某些癌细胞对该药物的这种敏感性可能是由于与正常细胞相比较高的脂肪酸合成水平。研究员们的研究结果表明，尽管它们具有良性，但细胞的脂肪酸合成水平显着升高。这些细胞显示出显着更高水平的敲低脂肪酸合成酶以及乙酰辅酶羧化酶，催化从乙酰生丙二酰辅酶的酶。此外，二型神经纤维瘤病缺陷细胞具有低水平的磷酸化，表明该酶具有高活性。先前已经证明敲低脂肪酸合成酶抑制剂可以减少人恶性间皮瘤细胞的增殖，其特征通常在于二型神经纤维瘤病中功能突变的丧失。与包括间皮细胞在内的正常组织相比，敲低脂肪酸合成酶在个人间皮瘤组织样本中的几个中过表达。他们发现在用敲低脂肪酸合成酶抑制剂治疗的小鼠中，恶性间皮瘤细胞的原位异种移植物的生长受到强烈抑制。
　　 诸如浅蓝菌素的抑制剂也已显示出在体外和临床前模型中在许多非二型神经纤维瘤病相关癌细胞类型中具有功效。在某些情况下，有人提出这些效应是由敲低脂肪酸合成酶以外的目标介导的。例如，蓝藻素诱导细胞凋亡，但这些效应似乎与敲低脂肪酸合成酶抑制无关，而是被认为是由氧化应激相关机制介导的，最终导致线粒体功能障碍。然而，在研究员们对缺乏症的研究中，其他三种不同的小分子敲低脂肪酸合成酶抑制剂以及敲低脂肪酸合成酶也观察到了类似的细胞和代谢作用。作为临床试剂，蓝藻素具有相对较差的生物利用度。此外，这种化合物以及合成类似物具有不良副作用，包括厌食和体重减轻，最可能是由于对下丘脑神经肽产生的影响以及线粒体脂肪酸氧化的激活。在研究员们的实验中，小鼠耐受良好的治疗，并没有体重减轻。仍然，蓝藻素处理的肿瘤的敲低脂肪酸合成酶水平降低表明该药物在体内达到其目标学习。不幸的是，针对脂肪生成酶的抗体的质量不能证实它们在异种移植实验中的下调，并且治疗的肿瘤的大小对于分析而言太小。将敲低脂肪酸合成酶抑制剂与丙二酰辅酶脱羧酶抑制剂或激酶抑制剂组合可能在体内显示出加和或协同作用。研究员们发现在二型神经纤维瘤病空细胞中活化是这种细胞中脂肪生成上调的关键因素。如敲低脂肪酸合成酶表达通过经途径，这些信号通路的调节剂也可能是与敲低脂肪酸合成酶抑制剂结合的合理候选者。
　　虽然研究员们的研究结果表明，上调脂肪酸合成是蓝藻素对二型神经纤维瘤病缺陷细胞系选择性的关键因素，但研究员们也发现其他代谢变化可能有助于设计靶向治疗。例如，研究员们发现细胞和二型神经纤维瘤病中线粒体呼吸速率和糖酵解代谢物的显着增加。因此，与典型的恶性癌细胞相比，二型神经纤维瘤病缺陷型肿瘤细胞的葡萄糖利用不同，典型的恶性癌细胞通常以有氧糖酵解为特征。有趣的是，二型神经纤维瘤病对蓝藻素处理的反应不同。虽然浅蓝菌素导致正常细胞中三碳酸代谢物水平增加，但二型神经纤维瘤病缺陷细胞保留相同水平的三碳酸代谢物。研究员们推测，正常细胞通过上调克雷布斯循环来弥补在浅蓝菌素存在下脂肪酸氧化产生的能量减少。由于二型神经纤维瘤病没有表现出这样的补偿，它表明这些细胞中可能存在初始脂肪酸氧化损伤。这种假设也通过二型神经纤维瘤病中脂肪酸氧化基因表达的减少间接证实缺陷细胞。此外，研究员们注意到氨基酸水平的显着下降，特别是在二型神经纤维瘤病-空细胞中的谷氨酸代谢物，二肽和多肽水平。氨基酸和肽水平的这种普遍降低可能表明对蛋白质合成的构件的需求增加，这可能与二型神经纤维瘤病缺陷细胞的生长速率增加有关。同样，谷氨酰胺水平的下降可能是谷氨酰胺酶增加的证据，支持增加的能量需求。二型神经纤维瘤病缺陷细胞显示增加的辅酶水平也具有潜在的意义。这种变化特别影响泛酸和磷酸泛酰巯基乙胺水平，以及级别。泛酸和磷酸泛酰巯基乙胺对辅酶合成至关重要，其水平升高表明脂质，碳水化合物和氨基酸代谢率较高。水平的这种增加可能是支持二型神经纤维瘤病缺陷细胞中更大能量代谢所必需的。总之，研究员们首次证明二型神经纤维瘤病缺乏与细胞代谢的深度重编程相关，有利于生物合成过程和限制催化过程，并且这种改变的代谢可能在治疗上被利用。特别地，二型神经纤维瘤病缺陷细胞对脂质合成的依赖性增加表明敲低脂肪酸合成酶抑制剂单独或与增加丙二酰辅酶水平的其他试剂组合可能可用于治疗二型神经纤维瘤病相关疾病。