《Hepatology》解讀：STK24-MASTL-YBX1-PAK4軸——肝細胞癌侖伐替尼耐藥的新機制

? 研究背景

肝細胞癌（HCC）是全球最常見且致死率最高的惡性腫瘤之一，主要由慢性肝病和肝硬化引起。盡管系統治療取得了進展，但晚期HCC的預后仍然很差。侖伐替尼（Lenvatinib）作為一種多激酶抑制劑，通過靶向VEGFR、FGFR、PDGFR和RET等多種激酶發揮抗腫瘤作用，已成為HCC的一線治療藥物。然而，侖伐替尼的療效常因腫瘤產生耐藥性而受限，僅能延長患者數月的生存期。因此，闡明侖伐替尼耐藥的分子機制對于改善臨床結局和發現潛在治療靶點至關重要。

微管相關絲氨酸/蘇氨酸激酶樣蛋白（MASTL）是一種AGC家族激酶，最初在果蠅中被發現，通過抑制蛋白磷酸酶2A復合物（PP2A）調控細胞周期進程和有絲分裂。近年研究表明，MASTL在多種癌癥中促進腫瘤進展和治療耐藥，如乳腺癌的放射耐藥、結腸癌的化療耐藥以及口腔鱗狀細胞癌的順鉑耐藥。然而，MASTL作為激酶在耐藥相關信號通路中的作用研究較少。本研究旨在探索MASTL在HCC侖伐替尼耐藥中的具體機制，并尋找克服耐藥的新策略。

? 研究結果

2.1 整合轉錄組學和蛋白質組學分析揭示MASTL在侖伐替尼耐藥的HCC細胞和組織中高表達

研究者建立了兩株侖伐替尼耐藥細胞系（PLC/PRF/5-R和MHCC97H-R），通過IC50測定、克隆形成實驗和細胞活力檢測確認其耐藥性。同時，獲取了6例侖伐替尼耐藥或敏感患者的活檢樣本。轉錄組測序和蛋白質組測序分析顯示，在耐藥細胞和組織中有7個共同上調基因，其中MASTL因其與多種治療耐藥相關而被選為研究對象。進一步驗證表明，MASTL在耐藥細胞和組織中表達顯著升高。研究者還構建了獨特的藥物治療組織芯片，包含52例侖伐替尼治療患者的手術樣本，免疫組化結果顯示MASTL高表達的患者中疾病穩定（SD）比例更高，且分層生存分析顯示MASTL高表達的侖伐替尼治療患者預后更差。這些結果突出了MASTL在侖伐替尼耐藥中的潛在重要性。

2.2 MASTL過表達與HCC患者不良預后相關

利用TCGA數據庫分析，研究者發現包括HCC在內的多種癌癥中MASTL在腫瘤組織中的表達高于正常組織。HCC患者中MASTL高表達與更短的總生存期（OS）相關。這一發現通過5對HCC樣本及配對正常組織的qRT-PCR和免疫印跡實驗得到驗證。在TMA1和TMA2隊列中，MASTL高表達與惡性表型和不良預后相關，AUC值為0.836，表明其具有較高的診斷準確性。多變量Cox回歸分析顯示，MASTL高表達是OS和無病生存期（DFS）的獨立預測因子。因此，MASTL成為與HCC不良預后相關的關鍵基因。

2.3 MASTL促進HCC細胞侖伐替尼耐藥和體內外進展

MASTL在不同HCC細胞系中的表達水平與侖伐替尼IC50值呈強正相關。通過構建MASTL過表達和敲低的慢病毒載體，研究者發現MASTL過表達降低細胞對侖伐替尼的敏感性，而MASTL敲低則增強敏感性。MASTL過表達還促進細胞遷移、侵襲和自我更新能力。體內成瘤實驗表明，MASTL敲低顯著抑制腫瘤生長和侖伐替尼耐藥，而MASTL過表達則增強腫瘤生長和耐藥。RNA測序的KEGG分析顯示MASTL高表達激活MAPK信號通路，GO分析顯示其與細胞生長調控相關。這些發現表明MASTL通過調控MAPK信號通路顯著促進腫瘤生長并賦予侖伐替尼耐藥。

2.4 MASTL通過促進YBX1的磷酸化和核轉位促進侖伐替尼耐藥

通過免疫共沉淀和質譜分析，研究者在耐藥細胞中鑒定了MASTL的相互作用蛋白，并與已發表的MASTL相互作用數據集交叉比對，最終確定Y-box結合蛋白1（YBX1）為關鍵底物。LC-MS/MS數據、銀染和免疫印跡驗證了MASTL與YBX1的結合。通過構建截短質粒，發現YBX1的Ala/Pro富集N端（AP）結構域和冷休克結構域（CSD）負責與MASTL相互作用。鑒于YBX1在S102位點的磷酸化（p-YBX1）是其活性形式，研究者發現MASTL表達變化直接影響p-YBX1水平和YBX1穩定性。耐藥細胞中YBX1磷酸化顯著增加，免疫熒光顯示MASTL與p-YBX1在MASTL過表達細胞的細胞核中強烈共定位。核質分離實驗進一步證實MASTL過表達與YBX1在細胞核中的過度磷酸化相關。通過敲除YBX1并轉染S102突變體（YBX1-S102A），發現MASTL誘導的侖伐替尼耐藥在YBX1敲除后降低，且不能被突變YBX1的重新表達所逆轉，表明YBX1的磷酸化對MASTL介導的耐藥至關重要。

2.5 磷酸化YBX1通過轉錄激活PAK4促進侖伐替尼耐藥

為鑒定YBX1的靶基因，研究者進行了RNA測序和染色質免疫共沉淀（ChIP）實驗。結果顯示MASTL高表達激活YBX1的轉錄功能，在基因組轉錄起始位點附近鑒定出更多YBX1結合區域。通過RNA-seq與ChIP-seq數據交叉，獲得28個重疊基因，其中p21激活激酶4（PAK4）因其在調控細胞存活和耐藥中的作用被選為研究對象。ChIP-seq結果顯示YBX1在PAK4啟動子區域顯著富集。熒光素酶報告基因實驗表明PAK4啟動子的-1500至-1000區域足以介導YBX1的轉錄激活，該區域內4個推定的YBX1結合位點中，a、b、c位點的突變部分降低YBX1介導的PAK4啟動子活性，而聯合突變完全消除該活性。在YBX1敲除的MASTL過表達細胞中恢復PAK4表達，部分挽救了侖伐替尼耐藥的降低，并幫助MASTL重新激活MAPK信號通路。這些結果表明PAK4是MASTL介導侖伐替尼耐藥的關鍵效應分子。

2.6 應激激活的STK24導致MASTL在S875位點的磷酸化和激活

MASTL在T194、T299和S875位點存在保守的磷酸化位點。通過丙氨酸突變實驗，發現S875突變顯著損害MASTL磷酸化YBX1的能力，表明S875對MASTL的激酶活性至關重要。S875突變還降低細胞對侖伐替尼的耐藥性，并阻止MASTL的核轉位。將LC-MS/MS免疫共沉淀數據與常見人類絲氨酸/蘇氨酸激酶列表交叉比對，鑒定出絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶24（STK24，也稱MST3）是唯一候選激酶。免疫熒光和免疫共沉淀顯示MASTL與STK24存在結合相互作用。STK24在氧化應激和缺氧條件下被磷酸化激活，而侖伐替尼處理以劑量和時間依賴的方式激活STK24磷酸化。由于缺乏MASTL S875位點的磷酸化特異性抗體，研究者通過監測MASTL的核定位間接評估其磷酸化程度。STK24敲低顯著降低MASTL核轉位的效率，表明STK24確實影響MASTL S875的磷酸化。這些發現突出了S875對MASTL功能的關鍵重要性，并提示侖伐替尼可能通過STK24調控MASTL磷酸化。

2.7 靶向MASTL的MKI-1通過抑制MASTL/YBX1/PAK4軸增強侖伐替尼的體內療效

臨床樣本證實，野生型YBX1和磷酸化YBX1在HCC組織中顯著高于配對正常組織，且其表達與HCC預后負相關。TMA1隊列中MASTL、YBX1、p-YBX1和PAK4高表達頻繁共存，且疾病進展（PD）患者相比部分緩解（PR）患者呈現過度激活的MASTL/YBX1/PAK4軸。鑒于該軸在侖伐替尼耐藥中的關鍵作用和MASTL的核心調控地位，研究者選擇MASTL抑制劑MKI-1阻斷該軸。免疫印跡顯示MKI-1以劑量和時間依賴的方式抑制MASTL/YBX1/PAK4軸的激活。使用侖伐替尼耐藥患者的腫瘤標本構建PDX模型，MKI-1處理顯著抑制耐藥腫瘤生長。在皮下和原位移植瘤模型中，雖然單用侖伐替尼效果有限，但MKI-1或PAK4抑制劑CZh226聯合侖伐替尼顯著抑制腫瘤生長，且MKI-1聯合侖伐替尼的療效優于其他治療組合。此外，聯合治療未引起體重變化或明顯副作用。在5例MASTL高表達患者來源的PDX模型中，聯合治療同樣顯著抑制腫瘤生長。

? 研究結論

本研究揭示了MASTL/YBX1/PAK4信號軸是驅動HCC侖伐替尼耐藥和腫瘤進展的關鍵機制。侖伐替尼暴露下，應激激活的STK24磷酸化MASTL的S875位點，激活MASTL的激酶功能；活化的MASTL進而磷酸化YBX1的S102位點，促進其核轉位并激活轉錄因子功能；磷酸化YBX1轉錄激活PAK4，通過MAPK信號通路促進細胞存活和增殖，最終導致侖伐替尼耐藥。靶向抑制該軸（特別是使用MASTL抑制劑MKI-1）可在體內外模型中顯著增強侖伐替尼的療效，為克服HCC侖伐替尼耐藥和改善患者臨床結局提供了潛在的新型治療策略。未來研究應聚焦于開發強效MASTL抑制劑，并在臨床環境中評估其療效，以確認其在減輕侖伐替尼耐藥方面的潛力。

? 研究思路

該研究遵循"現象發現→機制探索→功能驗證→轉化應用"的經典研究范式：

1.臨床問題出發：針對HCC侖伐替尼耐藥的臨床難題，建立耐藥細胞系和獲取患者樣本；

2.組學篩選靶點：通過轉錄組學和蛋白質組學整合分析，篩選出關鍵耐藥基因MASTL；

3.臨床相關性驗證：利用TCGA數據庫、臨床樣本和組織芯片，驗證MASTL與HCC預后和侖伐替尼療效的關系；

4.功能機制研究：通過體內外實驗明確MASTL促進耐藥和腫瘤進展的功能，并深入解析其下游分子機制——MASTL→YBX1磷酸化/核轉位→PAK4轉錄激活→MAPK通路激活；

5.上游調控機制：發現STK24作為應激響應激酶，在侖伐替尼刺激下激活并磷酸化MASTL的S875位點，啟動整個信號軸；

6.轉化應用驗證：使用MASTL抑制劑MKI-1和PAK4抑制劑CZh226，在多種體內模型（皮下瘤、原位瘤、PDX模型）中驗證聯合用藥克服耐藥的效果，為臨床應用提供實驗依據。

Liang BG, Zheng YM, Xu MH, Gao C, Xu WX, Chen JB, Wang SW, Zhao LT, Yang GH, Yuan L, Ma AY, Dong ZN, Cai JB, Sun HC, Ke AW, Shen YH. The MASTL/YBX1/PAK4 axis regulated by stress-activated STK24 triggers lenvatinib resistance and tumor progression in HCC. Hepatology. 2026 Apr 1;83(4):771-788. doi: 10.1097/HEP.0000000000001392.