The ferroptosis-cuproptosis crosstalk in hematological malignancies: multi-omics insights into gene-regulated cell death and emerging therapeutic opportunities.

چکیده اصلی

The broadening field of regulated cell death (RCD) has shown a complex, intertwined web of pathways that are not confined to apoptosis but also to ferroptosis, cuproptosis, necroptosis, and other non-canonical mechanisms, especially in haematological malignancies (HMs). Out of these, ferroptosis and cuproptosis stand out as metabolic-based forms of death that are regulated by iron-dependent and copper-dependent processes, respectively. This review presents the notion of a single ferroptosis-cuproptosis axis, a Metallo-redox network that encompasses lipid peroxidation, mitochondrial dysfunction, and proteotoxic stress to control cell fate decisions. We underscore the fact that haematological cancers use metal ion flux, redox homeostasis, and metabolic plasticity to bypass apoptosis, but are susceptible to other RCD pathways. This work, based on multi-omics methods, such as genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, and metal omics, describes how integrative modelling can unravel RCD susceptibility landscapes and discover context-specific therapeutic targets. The single-cell and spatial analyses further demonstrate intra-tumoral heterogeneity and switching between death pathways in response to therapeutic pressure. New treatment options that are being developed to address this axis such as ferroptosis inducers, copper ionophores, and complex nanomedicine systems with the ability to deliver therapeutics and modify pathways. The review also covers such challenges of translation as the lack of standardization of biomarkers, clinical trial design, and dynamic stratification of patients. Lastly, suggest an outlook system combining artificial intelligence, synthetic biology, and organoid-based systems to permit precision cell death engineering. Together, this literature makes the ferroptosis-cuproptosis axis a novel change in the outlook of future therapies in haematological cancers.

ترجمه فارسی چکیده

حوزه وسیعی از مرگ سلولی تنظیم‌شده (RCD) نشان‌دهنده شبکه‌ای پیچیده و درهم‌تنیده از مسیرهاست که محدود به آپوپتوز نیست، بلکه شامل فروپاتوز، کاپروپاتوز، نکروپاتوز و سایر مکانیزم‌های غیرکلاسیک به‌ویژه در سرطان‌های خونی (HMs) می‌شود. از این میان، فروپاتوز و کاپروپاتوز به عنوان اشکال مرگ مبتنی بر متابولیسم که به ترتیب توسط فرآیندهای وابسته به آهن و مس تنظیم می‌شوند، برجسته‌اند. این مرور، مفهوم محور فروپاتوز-کاپروپاتوز را به عنوان یک شبکه فلزی-اکسیدردوکسی که شامل پراکسیداسیون لیپیدی، اختلال میتوکندریایی و استرس پروتوتوکسیک برای کنترل تصمیمات سرنوشت سلولی است، ارائه می‌دهد. ما بر این واقعیت تأکید می‌کنیم که سرطان‌های خونی از جریان یون فلزی، هموستازی اکسیدردوکسی و پلاستیسیسم متابولیکی برای دور زدن آپوپتوز استفاده می‌کنند، اما در برابر مسیرهای RCD دیگر حساس هستند. این کار، مبتنی بر روش‌های چند-اومیکس مانند ژنومیکس، ترنسکریپتومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس و فلز-اومیکس، توصیف می‌کند که مدل‌سازی یکپارچه چگونه می‌تواند پهنه‌های حساسیت به RCD را آشکار کند و اهداف درمانی خاص بافت را کشف کند. تحلیل‌های تک‌سلولی و مکانیکی نیز همگونی درون‌توموری و سوئیچ بین مسیرهای مرگ را در پاسخ به فشار درمانی نشان می‌دهند. گزینه‌های درمانی جدیدی که برای دسترسی به این محور در حال توسعه هستند شامل محرک‌های فروپاتوز، یونوفورهای مس و سیستم‌های نانومدیکین پیچیده با قابلیت تحویل دارو و اصلاح مسیرها هستند. این مرور همچنین چالش‌های ترجمه مانند نبود استانداردسازی نشانگرها، طراحی آزمایش‌های بالینی و طبقه‌بندی پویا بیماران را پوشش می‌دهد. در نهایت، پیشنهاد یک چشم‌انداز سیستم ترکیبی هوش مصنوعی، زیست‌سنتز و سیستم‌های مبتنی بر اورگانوئید را برای امکان‌پذیری مهندسی مرگ سلولی دقیق ارائه می‌دهد. به طور کلی، این ادبیات محور فروپاتوز-کاپروپاتوز را به عنوان یک تغییر نوظهور در چشم‌انداز درمان‌های آینده در سرطان‌های خونی معرفی می‌کند.

متن کامل اصلی