研究背景:骨肉瘤(osteosarcoma,OS),是青少年及儿童中最常见的原发恶性骨肿瘤。骨肉瘤治疗的关键环节是化疗,接受手术联合化疗的骨肉瘤者5年生存率达61%,,而接受单纯手术治疗的骨肉瘤患者5年生存率仅为11%。骨肉瘤化疗的关键则在于化疗反应,接受新辅助化疗后肿瘤坏死率超90%的患者,5年生存率超过90%;肿瘤坏死率低于90%者5年生存率仅为50%-60%。然而,由于化疗药物具有生物毒性,单纯增加化疗强度对延长患者的生存期并无帮助。因此,研发新的低毒高效的化疗药物是骨肉瘤治疗领域的重要研究方向。EF24作为一种代表性的姜黄素类似物,具有良好的生物安全性,广谱的抗肿瘤活性,并且改善了姜黄素生物利用度差的缺陷。然而,EF24是否通过诱导铁死亡而产生抗肿瘤活性、EF24在骨肉瘤细胞中诱导细胞毒性的相关机制尚不清楚。铁死亡是一种由铁催化的,以膜脂质过氧化为特征的调节性细胞死亡(regulated cell death,RCD)。铁死亡诱导剂可通过抑制细胞过氧化损伤保护机制,或增加细胞内铁离子来诱导铁死亡。肿瘤细胞由于需要迅速增殖,比正常细胞对铁有更高的需求。这使得肿瘤细胞在铁稳态失衡时,比正常细胞对铁死亡更加敏感。因此铁死亡诱导剂在抗肿瘤应用方面具有潜在的优势。在本研究中,我们使用EF24处理骨肉瘤细胞,对其诱导的细胞毒性,基因表达谱变化进行检测,对铁死亡相关表型进行系统的表征,构建体外细胞模型,揭示EF24介导骨肉瘤细胞死亡的类型与机制,为EF24后期的临床转化提供科学理论依据。目的:探究EF24介导骨肉瘤细胞死亡的类型与机制。方法:(1)通过CCK-8法和荧光染色流式分析检测EF24在骨肉瘤细胞中诱导的细胞毒性,并和姜黄素对比;(2)利用转录组测序技术检筛查EF24介导的骨肉瘤细胞基因表达谱变化;(3)将EF24与RCD抑制剂联用,测定骨肉瘤细胞内铁离子,活性氧(reactive oxygen species,ROS)及脂质氧化水平变化,对EF24介导的骨肉瘤细胞死亡类型进行表征;(4)通过qRT-PCR和WB检测EF24对HMOX-1基因表达水平的影响;(5)慢病毒转染构建HMOX-1过表达骨肉瘤细胞模型,利用CCK-8检测其对EF24诱导铁死亡的敏感性、骨肉瘤细胞增殖能力的影响;(6)通过qRT-PCR和WB检测骨肉瘤及其匹配正常组织中HMOX-1的表达水平。结果:(1)EF24在骨肉瘤细胞中显著诱导细胞毒性,且高于相同浓度的姜黄素;(2)转录组测序后差异表达基因分析结果显示EF24诱导的细胞毒性与铁死亡相关;(3)EF24诱导的骨肉瘤细胞死亡可被铁死亡抑制剂逆转,而无法被细胞凋亡、细胞焦亡、细胞自噬抑制剂逆转;(4)EF24上调骨肉瘤细胞的细胞内铁离子、ROS、脂质氧化水平,且这种效应可被铁死亡抑制剂逆转;(5)EF24呈剂量依赖性上调骨肉瘤细胞HMOX-1基因表达;(6)过表达HMOX-1增加骨肉瘤细胞对EF24诱导铁死亡的敏感性;(7)骨肉瘤标本中HMOX-1表达相对升高。结论:本研究发现,EF24可以作为铁死亡诱导剂在骨肉瘤细胞中介导细胞铁死亡,并呈剂量依赖性地上调骨肉瘤细胞HMOX-1表达。通过构建HMOX-1过表达骨肉瘤细胞模型,我们证实这种高表达水平的HMOX-1会促进EF24诱导的铁死亡。而且骨肉瘤患者中存在肿瘤组织HMOX-1相对高表达的现象,这可能使其对EF24的治疗更敏感,从而揭示了 EF24这种对正常细胞低毒、具广谱抗肿瘤活性的姜黄素类似物,将来应用于骨肉瘤治疗的潜能。