J Exp Clin Cancer Res：王华芹/都镇先揭示ISG15-HMGCR轴调控胰腺癌发病新机制并建立纳米技术代谢靶向治疗策略

同时靶向抑制ISG15和HMGCR通过代谢崩溃破坏癌症干性，并诱导胰腺导管腺癌的合成致死性

2025年12月，中国医科大学、中国医科大学附属第一医院、南京中医药大学等单位的相关研究人员在《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》（IF: 12.8）上发表了题为“The simultaneous targeted Inhibition of ISG15 and HMGCR disrupts cancer stemness through metabolic collapse and induces synthetic lethality in pancreatic ductal adenocarcinoma”的研究论文，揭示了ISG15-HMGCR调控轴在胰腺癌发病机制中的作用，建立了纳米技术介导的代谢靶向策略，为精准肿瘤学中侵袭性恶性肿瘤的合成致死疗法提供了转化基础。

  亮点概述：

• 首次发现ISG15与HMGCR在胰腺癌中存在合成致死相互作用，双靶向抑制可显著清除癌症干细胞并阻断肿瘤进展。
• ISG15通过K48泛素-蛋白酶体途径调控HMGCR稳定性的新机制，且该过程不依赖 ISG15的ISGylation修饰功能。
• 脂质体纳米平台可实现ISG15-siRNA与他汀类药物的高效共递送，靶向性强且系统毒性低。
• 双靶向治疗可诱导胰腺癌细胞胆固醇代谢流崩溃，通过代谢脆弱性杀伤肿瘤细胞。

  研究背景：

胰腺癌（PC）是最致命的恶性肿瘤之一，由于诊断延迟、侵袭性进展和治疗耐药，其五年存活率低于10%。癌症干细胞 (CSCs) 是一种驱动肿瘤发生、转移、复发和化学耐药的亚群，是这些挑战的核心，也是一个关键的治疗靶点。合成致死性是一种策略，其中两个基因同时失活诱导细胞死亡，已经成为一种有前景的方法，可以在保留正常细胞的同时根除 CSCs。然而，在PC中识别可行的合成致死对及其机制仍待探索。

干扰素刺激基因15（ISG15）在正常组织中低表达，经病毒感染或干扰素刺激后显著上调，可通过ISGylation修饰（类泛素化）调控底物蛋白功能，同时以单体形式存在于细胞内外。已有研究表明ISG15在PC中高表达并维持CSC表型，但对其调控代谢脆弱性的作用知之甚少。代谢脆弱性指肿瘤细胞代谢重编程后对特定代谢通路的依赖性，靶向该特性可创建致死性代谢陷阱，是极具潜力的抗癌策略。

FDA药物库筛选显示，在ISG15敲低后，PC细胞中他汀类药物敏感性增强。为了验证这种关联，研究人员使用慢病毒载体构建了ISG15敲除模型。集落形成试验表明，ISG15耗竭或他汀类单药治疗适度降低了肿瘤细胞存活率，而它们的组合协同抑制了增殖。引人注目的是，尽管单独的ISG15沉默或他汀类药物治疗部分减弱了CSC的产生（通过球体形成评估），但双重靶向几乎消除了球体形成能力，表明合成杀伤性。这些结果将ISG15-他汀轴定位为根除PC中CSC驱动耐药性的新治疗策略。

ISG15敲低联合他汀类药物治疗可诱导胰腺癌细胞的合成致死

临床相关性分析显示，胰腺癌组织芯片中ISG15与HMGCR均高表达，但呈现互斥表达模式：ISG15高表达的肿瘤细胞中HMGCR水平低，反之亦然；KRAS/p53驱动的小鼠胰腺癌（KPC）模型中，二者表达均上调且空间异质性分布，分别定位于肿瘤微环境的不同生态位，与人类胰腺癌观察结果一致。机制探究发现，ISG15敲低不影HMGCR mRNA 水平，但显著升高其蛋白丰度，提示存在翻译后调控。

随后，研究人员通过分子对接预测及免疫共沉淀（Co-IP）实验验证ISG15与HMGCR是否存在直接相互作用。研究人员构建了缺乏ISGylation修饰功能的ISG15突变体（G156/157A），发现其不影响HMGCR表达，表明ISG15对HMGCR的调控不依赖 ISGylation修饰。环己酰亚胺（CHX）追踪实验显示，ISG15缺失显著延长HMGCR蛋白半衰期，增强其稳定性，而蛋白酶体抑制剂MG132可消除ISG15敲低细胞中HMGCR 的积累，证实ISG15缺失通过泛素-蛋白酶体途径调控HMGCR降解。进一步研究表明，ISG15敲低可抑制HMGCR的K48位泛素化修饰，而不影响K63位泛素化，明确其通过K48泛素-蛋白酶体途径调控HMGCR 稳定性。

ISG15缺失通过阻止泛素蛋白酶体降解来稳定HMGCR蛋白，与ISGylation无关

为了解析ISG15敲低的代谢后果，研究人员对PC细胞进行了甾醇组学分析。结果显示，ISG15敲低组与对照组在主成分分析（PCA）中明显分离，热图分析发现ISG15敲低虽全局降低脂质含量，但悖论性升高胆固醇水平；靶向定量检测证实，胆固醇合成关键中间产物显著下调。这表明ISG15沉默导致胆固醇生物合成在HMGCR依赖步骤停滞，前体物质耗竭而终产物胆固醇积累，形成代谢脆弱性—稳定的HMGCR维持基础胆固醇以保障膜完整性，但中间产物耗竭限制了细胞的适应性可塑性，为他汀类药物介导的合成致死提供了治疗窗口。

ISG15敲低逆转胆固醇代谢，诱导胰腺癌症代谢脆弱性

为了验证体内协同致死作用，研究人员使用纳米平台进行了验证通过薄膜水合-超声法构建透明质酸（HA）修饰的脂质体纳米平台（LNP-Kd/Statin），通过将他汀类药物包封于HA功能化的LNP中形成LNP-Statin，随后LNP-Statin通过静电相互作用与靶向ISG15的siRNA质粒自组装，得到LNP-Kd/Statin。

研究人员进一步评估LNP Kd/Statin的治疗效果，对照组、ISG15敲低组、他汀单药组、LNP-Kd/Statin联合组。类器官实验中，联合治疗组生长抑制效果显著优于单药组，HE染色显示类器官结构崩解，上皮完整性丧失且核碎裂；免疫荧光证实联合治疗可同时沉默ISG15蛋白并抑制HMGCR表达。体内实验中，皮下异种移植模型显示，LNP-Kd/Statin联合治疗使肿瘤体积减少65%、重量降低58%，且小鼠体重稳定，无明显系统毒性；肿瘤组织 Ki67检测证实联合组增殖抑制效果最佳，器官毒性评估未发现明显异常。

LNP-Kd/他汀类纳米疗法通过ISG15和HMGCR的双重靶向抑制癌症类器官和异种移植物

总之，该研究不仅重新定义了ISG15作为胰腺癌代谢的关键因子，而且为旨在克服治疗耐药性的下一代纳米疗法奠定了基础。