“NCS”一直是科研人的殿堂追求，最高目标也不过如此了，但是发一篇“NCS”与其说极其困难不如说需要极致的巧思妙想。今天给大家带来一篇数据量不算大、篇幅不算长、基本靠idea取胜的Nature大作——Lymph protects metastasizing melanoma cells from ferroptosis（淋巴保护转移性黑色素瘤细胞免受铁死亡），从收稿到刊登历时将近8个月。
文章速读
文章试图阐明这几件事：
首先，癌细胞（包括黑素瘤细胞）通常会先通过淋巴系统局部转移，然后通过血液全身转移。然后，淋巴中的黑素瘤细胞比血液中的黑素瘤细胞经历较少的氧化应激且形成更多的转移。通过血液转移的细胞和通过淋巴转移的细胞依赖的途径不相同。最后淋巴环境中，油酸以ACSL3依赖性方式保护黑素瘤细胞免于铁死亡，并增加其形成转移性肿瘤的能力，使其在随后通过血液转移的过程中存活的能力增加。文章的内容不多，但是切入点较巧妙，而且逻辑非常清晰，所以有机会登上Nature。
研究背景
1.黑色素瘤在形成远处转移之前先在引流淋巴结中形成转移，淋巴结中的癌细胞可以移入血管，然后通过血液转移。在皮肤黑色素瘤患者中，区域淋巴结转移是远处转移和死亡最重要的预测因子之一。
2.淋巴系统促进癌细胞的迁移和存活。血管内皮生长因子C (VEGF-C)和各种趋化因子促进癌细胞向淋巴管转移。代谢脂肪酸的能力促进淋巴系统癌细胞的存活和转移性肿瘤的形成。
3.脂质氧化可诱导铁死亡，这是磷脂中的多不饱和脂肪酸被氧化还原活性的铁氧化的细胞死亡模式。
科学问题
体内发生的铁死亡如何影响癌症发展。
结果展示
1.淋巴增加黑色素瘤细胞的存活率
实验发现，人和小鼠的黑色素瘤细胞在淋巴注射比静脉注射后更容易发生远处转移；且通过淋巴结转移的黑色素瘤细胞存活率更高。通过研究不同转移小鼠体内的黑色素瘤细胞数量、谷胱甘肽浓度、GSSG（氧化型谷胱甘肽）浓度、谷胱甘肽-GSSG比率和8-OHdG（DNA被损害标志物-8-羟化脱氧鸟
苷）浓度等，发现淋巴中的黑色素瘤细胞比血液中的黑色素瘤细胞经历更少的氧化应激。
2.黑素瘤在血液中
铁死亡增多
通过研究不同转移小鼠体内的黑色素瘤细胞中脂质ROS的水平，分别用铁死亡增强剂erastin和抑制剂liproxstatin-1培养检测脂质过氧化物，研究发现血浆中游离铁的浓度比淋巴液中高得多，且铁螯合剂去铁胺的处理阻断了erastin消耗培养的黑色素瘤细胞的能力，血液中有效转移的黑素瘤的生存期似乎受到铁死亡的限制，而淋巴黑色素瘤细胞的存活不受铁死亡的限制。用CRISPR Cas9删除了两个小鼠黑色素瘤中编码谷胱甘肽过氧化物酶4 (Gpx4)的基因，Gpx4缺失对培养小鼠黑素瘤存活和增殖的影响：GPX4是血液中转移细胞存活所必需的，但在淋巴中则不需要，提示铁死亡限制了血液中黑色素瘤细胞的存活。
3.油酸可防止铁死亡
黑素瘤皮下移植自发转移，进行代谢组学分析，结果发现来自淋巴的黑色素瘤细胞与来自血液的黑色素瘤细胞分别聚集在一起，进行途径富集分析发现前5个通路中有3个与脂质代谢相关，磷脂的脂肪酸组成影响培养的癌细胞对铁死亡的敏感性。在检测到的57种脂类中，黑色素瘤细胞在淋巴和血液中的脂类差异最大的是油酸。油酸是一种单不饱和脂肪酸，它通过减少膜内可氧化的多不饱和脂肪酸的数量或密度来抑制培养物中的铁死亡。用油酸处理小鼠和人类黑色素瘤细胞12小时，然后用erastin处理24小时，结果发现油酸可以保护黑素瘤细胞免受铁死亡，油酸预处理促进了大多数黑素瘤通过血液转移期间的生存能力。
在文章分析的121种脂质中，有37种在淋巴液和血浆之间存在显著差异。15个在淋巴中更丰富的三酰基甘油和22个在血浆中更丰富的磷脂。大多数循环三酰基甘油包含在ApoB阳性(ApoB+)小泡中，其中包括乳糜微粒。为了测试ApoB+囊泡中是否发现含油酸三酰基甘油，文章从小鼠体内获得血浆或淋巴液，并通过磁选择分离出ApoB+囊泡。几乎所有的三酰基甘油和油酸都包含在ApoB+中，而不是ApoB部分中。与血浆中ApoB+部分相比，淋巴中ApoB+部分中油酸含量更高。
为了确定油酸在黑素瘤细胞中的保护作用是否需要膜结合，测试是否需要酰基辅酶a合成酶长链家族成员3 (ACSL3)。ACSL3将脂肪酸转化为脂肪酸酰基辅酶a酯，并与膜磷脂结合，保护细胞在培养过程中免受铁死亡。结果发现黑素瘤中ACSL3高表达，且对油酸的影响不太敏感。使用CRISPR Cas9从两个小鼠黑色素瘤中删除ACSL3，显著增加皮下肿瘤的脂质ROS水平，但不影响其扩散。
为了验证油酸是否需要ACSL3来保护细胞不受铁亡作用，用油酸处理ACSL3缺失或亲本黑素瘤12h，然后用erastin处理24h，结果表明油酸以ACSL3依赖的方式阻断了erastin对黑色素瘤细胞的作用。还测试了SLC7A11(半胱氨酸和谷氨酸转运体)，ACSL4(酯化长链脂肪酸进行脂质生物合成)和铁作用抑制蛋白1 (FSP1)的表达，结果发现FSP1在黑素瘤的一个子集中表达，但其他黑素瘤表达很少；通过qRT PCR观察到淋巴液和血液中黑色素瘤细胞中FSP1(也称为AIFM2)的转录本水平没有差异。
4.淋巴保护细胞免受铁死亡
从同一供体小鼠的原发性皮下肿瘤和淋巴结转移中分离出小鼠黑色素瘤细胞，并将其静脉移植到次级受体中。与来自皮下肿瘤的黑色素瘤细胞相比，来自淋巴结的黑色素瘤细胞更容易形成转移性肿瘤。为了测试这种差异是否可逆或不可逆，我们将黑色素瘤细胞从原发性皮下肿瘤和淋巴结转移中分离出来，然后连续地将细胞先皮下移植，然后静脉移植。短暂的皮下生长消除了淋巴结来源细胞相对于表皮下肿瘤来源细胞的转移优势。此外，在培养液中，淋巴结转移的黑色素瘤细胞通常比皮下肿瘤细胞对erastin更有抵抗力。
实验表明，癌细胞转移有可能通过血液，独立于淋巴。一些黑素瘤在淋巴中免受氧化应激的机制是独立于外源性油酸的，可能包括其他抗氧化剂水平的增加，内源性脂肪酸的产生或FSP1介导的机制。总的来说，淋巴似乎可以通过减少氧化应激来保护转移细胞，从而在随后的血液迁移过程中增加它们的存活率。
文章感悟
本文的结构很简单，想阐明的事情也只有一个——淋巴中油酸水平的升高抑制了转移黑色素瘤细胞中脂质ROS的积累和铁蛋白的分泌，增加了它们在随后通过血液传播的存活能力。就是这么简单而已，通篇没有赘述，没有分支论点，但从观察到黑色素瘤细胞从淋巴转移和血液转移分别聚在一起这个为切入点，探讨不同转移过程对癌细胞的影响作用非常有趣，思路清晰奇巧，所以能登上Nature期刊。
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