RSL3鐵死亡激動(dòng)劑誘導(dǎo)機(jī)制及其在抗腫瘤研究中的應(yīng)用

在細(xì)胞程序性死亡的研究領(lǐng)域中，鐵死亡作為一種獨(dú)特的細(xì)胞死亡方式，多年來受到持續(xù)關(guān)注。RSL3（AbMole，M9060）是目前廣泛應(yīng)用的鐵死亡激動(dòng)劑，RSL3通過共價(jià)抑制谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）的活性，阻斷脂質(zhì)過氧化物的還原過程，進(jìn)而觸發(fā)細(xì)胞鐵死亡。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、RSL3 誘導(dǎo)鐵死亡的機(jī)制

1. 對(duì)谷胱甘肽過氧化物酶 4（GPX4）的抑制作用
GPX4是細(xì)胞內(nèi)抵抗脂質(zhì)過氧化、維持氧化還原平衡的關(guān)鍵酶。RSL3（AbMole，M9060）的核心作用機(jī)制之一是直接結(jié)合并抑制GPX4的活性。當(dāng)RSL3與GPX4相互作用后，GPX4的催化活性中心被破壞，導(dǎo)致其無法有效地將脂質(zhì)過氧化物還原為相應(yīng)的醇，使得細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化物大量積累。這種積累打破了細(xì)胞內(nèi)氧化與抗氧化的平衡，引發(fā)一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致細(xì)胞走向鐵死亡[1]。例如，在多種細(xì)胞系的研究中發(fā)現(xiàn)，RSL3處理后，細(xì)胞內(nèi)GPX4蛋白的活性顯著降低，同時(shí)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物如丙二醛（MDA）等水平明顯升高[2]。

圖 1. The core mechanism of ferroptosis[1]

2. 與其他信號(hào)通路的關(guān)聯(lián)
除了直接作用于 GPX4以及影響鐵代謝和脂質(zhì)過氧化外，RSL3（AbMole，M9060）誘導(dǎo)鐵死亡的過程還會(huì)涉及其他多個(gè)信號(hào)通路。例如，有研究表明 RSL3處理細(xì)胞后，會(huì)引起Nrf2（核因子E2相關(guān)因子 2）信號(hào)通路的改變。正常情況下，Nrf2與Keap1（Kelch 樣 ECH 相關(guān)蛋白1）結(jié)合存在于細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)細(xì)胞受到氧化應(yīng)激等刺激時(shí)，Nrf2與Keap1解離并進(jìn)入細(xì)胞核，啟動(dòng)一系列抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，以增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化防御能力。然而，RSL3處理后，可引起Nrf2的泛素化降解，使得細(xì)胞內(nèi)抗氧化基因的表達(dá)減少，從而削弱了細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的抵抗能力，促進(jìn)鐵死亡的發(fā)生[3]。

圖 2. RSL3通過抑制 USP11 活性，進(jìn)而誘導(dǎo)NRF2蛋白的泛素化和降解[3]

二、RSL3在科研中的應(yīng)用

1. RSL3可誘導(dǎo)多種細(xì)胞系的鐵死亡
RSL3（AbMole，M9060）能夠誘導(dǎo)多種細(xì)胞系的鐵死亡。例如，在攜帶RAS突變基因的HT-1080纖維肉瘤細(xì)胞模型中，RSL3通過直接抑制谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）的活性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）水平上升和脂質(zhì)過氧化，從而誘導(dǎo)鐵死亡[4]。此外，在肺腺癌（LUAD）細(xì)胞系中，RSL3以劑量依賴性方式誘導(dǎo)A549、H2122、H23和H1299細(xì)胞死亡，且這種死亡可以通過鐵死亡抑制劑去鐵胺（DFO）部分挽救[5]。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤N2A細(xì)胞中，RSL3誘導(dǎo)ROS水平上升和細(xì)胞鐵死亡，降低了細(xì)胞的存活率。這些研究表明RSL3在多種細(xì)胞系中均能誘導(dǎo)鐵死亡[6]。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

2. RSL3誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡的形態(tài)學(xué)及生化指標(biāo)的變化
RSL3（AbMole，M9060）誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生鐵死亡時(shí)，細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)一系列獨(dú)特的形態(tài)學(xué)和生化指標(biāo)變化，有多種方法可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。首先是細(xì)胞活力的降低，一般采用CCK-8（AbMole，M4839）或ATP細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒（AbMole，M55403）等進(jìn)行檢測(cè)。在形態(tài)學(xué)上，細(xì)胞鐵死亡表現(xiàn)為體積縮小，線粒體體積變小、膜密度增加，外膜破裂等，這些變化可以使用生物電鏡技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)。而在生化指標(biāo)方面，最顯著的變化是谷胱甘肽（GSH）耗竭和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的大量積累�？梢圆捎肎SH探針和脂質(zhì)過氧化探針進(jìn)行顯微成像分析，如GSHtracer（AbMole，M25392）、ABDP 581/591 C11（AbMole，M29325）。此外，細(xì)胞內(nèi)鐵離子濃度也會(huì)升高，可通過檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)總鐵離子含量或使用鐵離子特異性熒光探針FeRhoNox-1（AbMole，M21552）來觀察鐵離子的濃度和分布變化。

3. 在動(dòng)物模型中對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的影響
在腫瘤動(dòng)物模型中，RSL3（AbMole，M9060）展現(xiàn)出抑制腫瘤生長(zhǎng)的潛力。對(duì)BJeLR細(xì)胞異種移植的無胸腺裸鼠給予RSL3處理后，其腫瘤生長(zhǎng)受到顯著抑制，腫瘤體積明顯減小[7]。這表明RSL3 在體內(nèi)環(huán)境中同樣能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)和發(fā)展。進(jìn)一步對(duì)腫瘤組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，RSL3處理組腫瘤組織中GPX4活性降低，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物增多，并且觀察到腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)典型的鐵死亡形態(tài)學(xué)特征[7]。

三、范例詳解
廈門大學(xué)的研究團(tuán)在上述文章中發(fā)現(xiàn)H2S使非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞對(duì)鐵死亡更加敏感，特別是當(dāng)半胱氨酸水平較低時(shí)。H2S聯(lián)合胱氨酸耗竭可顯著提高以鐵死亡為基礎(chǔ)的腫瘤抑制效率。從機(jī)制上講，H2S使S-腺苷型同型半胱氨酸水解酶(SAHH)上的第195個(gè)半胱氨酸過硫，因此可降低其酶活性。這導(dǎo)致半胱氨酸水平下降，和鐵死亡負(fù)調(diào)因子GSH水平的降低。上述這些變化最終增加了NSCLC細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。在實(shí)驗(yàn)中，科研人員使用了由AbMole提供的鐵死亡激動(dòng)劑RSL3（AbMole，M9060）和鐵死亡抑制劑Deferoxamine（DFO，AbMole，M5129）處理NSCLC細(xì)胞（H1299，A549等），以闡明H2S在鐵死亡過程中的作用[8]。

圖 3.  SAHH acts as a target of H2S during H2S-promoted ferroptosis[8]

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參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Jiao Liu, Daolin Tang, Rui Kang, Targeting GPX4 in ferroptosis and cancer: chemical strategies and challenges, Trends in pharmacological sciences 45(8) (2024) 666-670.
[2] Pao Jen Kuo, Cheng Shyuan Rau, Yi Chan Wu, et al., Translational Potential of Baicalein in Mitigating RSL3-Induced Ferroptosis in Fibroblasts: Implications for Therapeutic Interventions, 21(7) (2024).
[3] W. Zhang, X. Li, J. Xu, et al., The RSL3 Induction of KLK Lung Adenocarcinoma Cell Ferroptosis by Inhibition of USP11 Activity and the NRF2-GSH Axis, Cancers 14(21) (2022).
[4] L. Pedrera, L. Prieto Clemente, A. Dahlhaus, et al., Ferroptosis triggers mitochondrial fragmentation via Drp1 activation, Cell death & disease 16(1) (2025) 40.
[5] R. Srinivasan, H. S. Han, P. Subramanian, et al., Lipid ROS- and Iron-Dependent Ferroptotic Cell Death in Unicellular Algae Chlamydomonas reinhardtii, Cells 12(4) (2023).
[6] R. Lu, Y. Jiang, X. Lai, et al., A Shortage of FTH Induces ROS and Sensitizes RAS-Proficient Neuroblastoma N2A Cells to Ferroptosis, International journal of molecular sciences 22(16) (2021).
[7] S. Li, Y. He, K. Chen, et al., RSL3 Drives Ferroptosis through NF-κB Pathway Activation and GPX4 Depletion in Glioblastoma, Oxidative medicine and cellular longevity 2021 (2021) 2915019.
[8] Hualei Zheng, Huidi Chen, Yunjie Cai, et al., Hydrogen sulfide-mediated persulfidation regulates homocysteine metabolism and enhances ferroptosis in non-small cell lung cancer, Molecular cell 84(20) (2024) 4016-4030.e6.