激光共聚焦显微镜助力肿瘤抑制剂研究——Phase separation of FSP1 promotes ferroptosis
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06255-6
01 文章内容
文章聚焦于铁死亡抑制蛋白FSP1（ferroptosis suppressor protein-1）的研究。研究人员通过筛选小分子库发现icFSP1这一新型 FSP1 抑制剂，它能诱导铁死亡，且作用机制不同于以往的iFSP1，不直接抑制FSP1酶活性，而是使FSP1发生亚细胞重定位并凝聚，进而促进FSP1相分离，引发脂质过氧化和铁死亡。这一过程依赖FSP1的N端肉豆蔻酰化、特定氨基酸残基及相关结构区域。体内实验显示icFSP1能抑制肿瘤生长，通过诱导FSP1从膜上解离和相分离形成凝聚物，引发脂质过氧化和铁死亡。文章中利用激光共聚焦显微镜为探究icFSP1诱导铁死亡机制提供关键依据：
1.icFSP1对hFSP1亚细胞定位的影响：
展示了对稳定过表达FSP1–EGFP–Strep的野生型细胞用2.5μM的icFSP1处理后立即采集的代表性时间推移荧光图像1（下图c）。结果显示，icFSP1处理后，细胞出现明显焦点和凝聚物，而iFSP1处理组无此现象，表明icFSP1显著改变hFSP1亚细胞定位，此变化先于脂质过氧化和铁死亡。
2.FSP1凝聚物形成过程及特性：
对稳定过表达hFSP1-EGFP-Strep的Pfa1细胞用 icFSP1处理，在不同时间点拍摄荧光图像2（下图d），观察到凝聚物数量随时间增加，体现其形成的时间依赖性。用铁死亡标记物（Liperfluo）与碘化丙啶（PI）对稳定过表达hFSP1-BFP的细胞进行共染色处理，标记脂质过氧化和细胞死亡情况（下图e）。碘化丙啶具有特殊的染色特性，只有当细胞膜出现破损，其才能进入细胞并对细胞核进行染色。使用icFSP1处理表达hFSP1-BFP的细胞后，细胞内迅速诱导产生凝聚物。紧接着，Liperfluo发生氧化，这意味着细胞内脂质过氧化反应开始启动。此后，细胞内的脂质过氧化物信号持续增强，直至细胞对碘化丙啶染色呈现阳性，这一现象表明细胞膜已破裂，细胞走向死亡。从整个过程可以清晰地看到，FSP1亚细胞定位的改变发生在脂质过氧化和铁死亡之前，这一结果为深入理解铁死亡的发生机制提供了重要线索。
> Tip1,2：
中心（公司）超高分辨率激光共聚焦显微镜平台，提供配套细胞培养箱，可以供即时或不同时间点采集图像的实验，可确保实验的时效性。
3.FSP1凝聚物的动态变化及相分离特性：
观察稳定过表达hFSP1-EGFP-Strep的Pfa1细胞，发现icFSP1处理后凝聚物动态自由移动并融合（下图a），洗脱抑制剂后凝聚物变化可逆（下图b）。进行荧光漂白恢复（FRAP）分析3（下图 c、d），发现早期凝聚物有FRAP现象，晚期无，结合其类似液滴的特性，表明hFSP1凝聚物可能涉及相分离。
> Tip3：
中心（公司）超高分辨率激光共聚焦显微镜平台配备有荧光漂白恢复（FRAP）功能，可进行样本定点光照射，并提供光漂白恢复实验数据（时长、图像等）。
4.FSP1凝聚物与亚细胞结构的关系：
对稳定过表达hFSP1-EGFP-Strep的细胞用icFSP1处理后，与多种细胞器特异性标记物共染4（下图b），结果显示hFSP1凝聚物不与内质网、高尔基体、脂质滴、内体、溶酶体等细胞器共定位，表明其并非定位于特定细胞器。
> Tip4：
中心（公司）超高分辨率激光共聚焦显微镜平台可进行多通道（410-850nm）同时成像，同时提供单通道和多通道合并数据，多通道样本可根据客户要求提供个性化通道合并数据。
5.体内实验中FSP1凝聚物检测：
对肿瘤组织进行免疫荧光染色，用抗HA（hFSP1）抗体标记（下图g、h），在icFSP1处理的肿瘤组织中，观察到hFSP1凝聚物信号增强，表明icFSP1在体内可诱导FSP1相分离，促进脂质过氧化。对过表达不同FSP1突变体的肿瘤组织染色（下图h），发现Q319K突变体在icFSP1处理后无凝聚物，细胞对icFSP1耐药，验证特定氨基酸残基在FSP1相分离和药物敏感性中的重要性。
02 文章总结
该研究揭示了icFSP1独特的作用机制，即通过诱导FSP1从膜上解离和相分离形成凝聚物，引发脂质过氧化和铁死亡。这为理解FSP1的调控机制提供了新视角，也为开发新型抗癌疗法提供了潜在的药物靶点和理论依据，未来应进一步开发同时靶向cyst(e)ine–GSH–GPX4节点和FSP1系统的药物，以更有触发肿瘤细胞铁死亡，为攻克癌症这一医学难题带来新的曙光。
03 平台介绍
中心（公司）超高分辨率激光共聚焦显微镜平台搭建的Leica Stellaris 5超高分辨率激光共聚焦系统，具有22mm均匀大视场及8K超高清扫描分辨率两大优势，同时搭载Power HyD检测器，可实现更高的光子探测效率。整合的多层智能模块体系，包含精准自聚焦、全景拼图、多维时序成像以及光谱解码等功能组件，尤其配备专业级共定位分析与智能三维重构系统，通过模组化扩展设计持续赋能生命科学探索新边界。
