Gli inibitori di mTOR inducono vulnerabilità alla ferroptosi attraverso la perdita dell'assorbimento di vitamina E mediato da HDL

La via PI3K/AKT/mTOR è iperattivata nella maggior parte dei tumori umani, eppure gli inibitori di mTOR — dai rapalogi di prima generazione ai composti bi-sterici di nuova generazione — rimangono in larga misura citostatici piuttosto che citotossici, limitandone il valore clinico. Comprendere perché le cellule sopravvivono all'inibizione di mTOR e quali co-vulnerabilità essa crei rappresenta quindi una questione terapeutica critica, con dirette implicazioni per la longevità e l'oncologia.

Per affrontare questa domanda, O'Loughlin et al. hanno condotto screen chemogenomici su scala genomica con CRISPRi (perdita di funzione) in cellule di glioblastoma LN229 trattate con l'inibitore bi-sterico di mTORC1 RMC-6272 (RM-006) a dosi citostatiche e inibitrici della crescita. Tra le migliaia di geni analizzati, GPX4 — la selenoproteina che detossifica gli idroperossidi lipidici ed è il principale guardiano contro la ferroptosi — è emerso come il principale hit sensibilizzante. La perdita di GPX4, o la sua inibizione farmacologica con RSL3, ML210, FIN56 o erastin, ha sinergizzato potentemente con l'inibizione di mTOR nell'indurre la morte cellulare, rescissione ottenuta con il ferroptotico Ferrostatin-1. Il fenomeno è stato riprodotto in molteplici linee tumorali e con inibitori alternativi di mTOR (rapamicina, INK128), confermando una rilevanza ampia.

Per comprendere il meccanismo, il gruppo ha condotto screen complementari su scala genomica con CRISPRa (guadagno di funzione). La sovraespressione di SCARB1 — un recettore scavenger noto principalmente per mediare l'uptake selettivo del colesterolo HDL — è risultata uno dei più potenti soppressori della ferroptosi nelle cellule inibite da mTOR e sfidare da GPX4. L'RNA-seq ha confermato che il trattamento con RM-006 riduce l'espressione di SCARB1, collegando l'attività di mTORC1 ai livelli di SCARB1. Il gruppo ha poi scoperto che l'HDL stesso sopprime potentemente la ferroptosi con un EC50 di circa 7,6 μg/mL, mentre LDL offriva una protezione trascurabile. Questo effetto protettivo richiedeva SCARB1 ed è stato ricondotto meccanicisticamente alla cessione di tocoferoli (forme di vitamina E), antiossidanti radical-scavenger trasportati dall'HDL. L'HDL delipidato perdeva gran parte dell'attività protettiva, e la supplementazione di tocoferolo fenocopiava la protezione da HDL, mentre il knockdown di SCARB1 aboliva il recupero mediato da HDL.

Lo studio definisce quindi un asse mTORC1→SCARB1→uptake di tocoferoli da HDL come sistema di difesa dalla ferroptosi fino ad ora non riconosciuto. Quando mTORC1 è inibito, l'espressione di SCARB1 diminuisce, l'importazione di tocoferoli dall'HDL si riduce, il carico di perossidi lipidici aumenta e le cellule diventano acutamente dipendenti da GPX4 per sopravvivere. La combinazione dell'inibizione di mTORC1 e GPX4 converte quindi la citostatsi in morte ferroptosica citotossica in diversi contesti tumorali.

Per il campo della longevità, i risultati sono notevoli poiché sia la segnalazione mTOR sia la ferroptosi sono centrali nella biologia dell'invecchiamento. L'inibizione di mTOR prolunga l'aspettativa di vita in organismi modello, e la ferroptosi è stata implicata nella neurodegenerazione legata all'età e nel deterioramento dei tessuti. L'identificazione della vitamina E veicolata dall'HDL come input anti-ferroptosico regolato suggerisce che la qualità delle lipoproteine circolanti, lo stato dietetico dei tocoferoli e l'espressione di SCARB1 possano interagire nel determinare le soglie di ferroptosi nei tessuti che invecchiano.