Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the paramount causes of cancer-related death worldwide. Despite recent advances have been made in clinical treatments of HCC, the general prognosis of patients remains poor. Therefore, it is imperative to develop a less toxic and more effective therapeutic strategy. Currently, series of cellular, molecular, and pharmacological experimental approaches were utilized to address the unrecognized characteristics of disulfiram (DSF), pursuing the goal of repurposing DSF for cancer therapy. We found that DSF/Cu selectively exerted an efficient cytotoxic effect on HCC cell lines, and potently inhibited migration, invasion, and angiogenesis of HCC cells. Importantly, we confirmed that DSF/Cu could intensively impair mitochondrial homeostasis, increase free iron pool, enhance lipid peroxidation, and eventually result in ferroptotic cell death. Of note, a compensatory elevation of NRF2 accompanies the process of ferroptosis, and contributes to the resistance to DSF/Cu. Mechanically, we found that DSF/Cu dramatically activated the phosphorylation of p62, which facilitates competitive binding of Keap1, thus prolonging the half-life of NRF2. Notably, inhibition of NRF2 expression via RNA interference or pharmacological inhibitors significantly facilitated the accumulation of lipid peroxidation, and rendered HCC cells more sensitive to DSF/Cu induced ferroptosis. Conversely, fostering NRF2 expression was capable of ameliorating the cell death activated by DSF/Cu. Additionally, DSF/Cu could strengthen the cytotoxicity of sorafenib, and arrest tumor growth both in vitro and in vivo, by simultaneously inhibiting the signal pathway of NRF2 and MAPK kinase. In summary, these results provide experimental evidence that inhibition of the compensatory NRF2 elevation strengthens HCC cells more vulnerable to DSF/Cu induced ferroptosis, which facilitates the synergistic cytotoxicity of DSF/Cu and sorafenib.

肝细胞癌 (HCC) 是全球癌症相关死亡的主要原因之一。尽管最近在 HCC 的临床治疗方面取得了进展，但患者的总体预后仍然很差。因此，开发一种毒性更小、更有效的治疗策略势在必行。目前，一系列细胞、分子和药理学实验方法被用来解决双硫仑（DSF）未被识别的特征，追求将 DSF 重新用于癌症治疗的目标。我们发现 DSF/Cu 选择性地对 HCC 细胞系发挥有效的细胞毒作用，并有效抑制 HCC 细胞的迁移、侵袭和血管生成。重要的是，我们证实 DSF/Cu 可以严重损害线粒体稳态，增加游离铁库，增强脂质过氧化，并最终导致铁死亡细胞死亡。值得注意的是，NRF2 的补偿性升高伴随着铁死亡过程，并有助于对 DSF/Cu 的抗性。在机械上，我们发现 DSF/Cu 显着激活了 p62 的磷酸化，从而促进了 Keap1 的竞争性结合，从而延长了 NRF2 的半衰期。值得注意的是，通过 RNA 干扰或药理学抑制剂抑制 NRF2 表达显着促进了脂质过氧化的积累，并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 NRF2 的补偿性升高伴随着铁死亡过程，并有助于对 DSF/Cu 的抗性。机械上，我们发现 DSF/Cu 显着激活了 p62 的磷酸化，从而促进了 Keap1 的竞争性结合，从而延长了 NRF2 的半衰期。值得注意的是，通过 RNA 干扰或药理学抑制剂抑制 NRF2 表达显着促进了脂质过氧化的积累，并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 NRF2 的补偿性升高伴随着铁死亡过程，并有助于对 DSF/Cu 的抗性。机械上，我们发现 DSF/Cu 显着激活了 p62 的磷酸化，从而促进了 Keap1 的竞争性结合，从而延长了 NRF2 的半衰期。值得注意的是，通过 RNA 干扰或药理学抑制剂抑制 NRF2 表达显着促进了脂质过氧化的积累，并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 我们发现 DSF/Cu 显着激活了 p62 的磷酸化，从而促进了 Keap1 的竞争性结合，从而延长了 NRF2 的半衰期。值得注意的是，通过 RNA 干扰或药理学抑制剂抑制 NRF2 表达显着促进了脂质过氧化的积累，并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 我们发现 DSF/Cu 显着激活了 p62 的磷酸化，从而促进了 Keap1 的竞争性结合，从而延长了 NRF2 的半衰期。值得注意的是，通过 RNA 干扰或药理学抑制剂抑制 NRF2 表达显着促进了脂质过氧化的积累，并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长 并使 HCC 细胞对 DSF/Cu 诱导的铁死亡更敏感。相反，促进 NRF2 表达能够改善 DSF/Cu 激活的细胞死亡。此外，DSF/Cu 可以增强索拉非尼的细胞毒性，并阻止肿瘤生长在体外和体内，通过同时抑制 NRF2 和 MAPK 激酶的信号通路。总之，这些结果提供了实验证据，即抑制补偿性 NRF2 升高增强了更容易受到 DSF/Cu 诱导的铁死亡的 HCC 细胞，这促进了 DSF/Cu 和索拉非尼的协同细胞毒性。