ATG7通过诱导自噬抑制铁死亡促进结直肠腺癌进展

《Hormones & Cancer》：ATG7-induced autophagy inhibits ferroptosis and promotes the progression of colorectal adenocarcinoma

本研究聚焦于结直肠腺癌(COAD)治疗中面临的挑战，旨在阐明自噬相关蛋白ATG7在调控铁死亡(Ferroptosis)及促进肿瘤进展中的关键作用。研究人员通过体外实验发现，ATG7过表达通过激活自噬，下调ACSL4并上调GPX4，从而抑制铁死亡，增强COAD细胞的增殖和迁移能力。该研究揭示了ATG7介导的自噬是COAD细胞抵抗铁死亡的重要机制，为开发靶向ATG7以增强铁死亡敏感性的治疗策略提供了理论依据。

　　

结直肠腺癌(COAD)是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤，对公共卫生构成了严峻挑战。尽管近年来治疗手段不断进步，但肿瘤的复发、转移以及化疗耐药等问题依然是提高患者生存率的主要障碍。因此，深入探索COAD发生发展的分子机制，寻找新的治疗靶点，是当前肿瘤研究领域的热点。

在细胞死亡方式中，铁死亡(Ferroptosis)作为一种铁依赖性的、非凋亡形式的程序性细胞死亡，因其在肿瘤发生和耐药中的独特作用而备受关注。诱导铁死亡被认为是克服肿瘤耐药、抑制肿瘤生长的潜在策略。与此同时，自噬(Autophagy)作为一种细胞自我降解和循环利用的过程，在肿瘤中扮演着复杂的“双刃剑”角色。自噬相关蛋白ATG7是自噬启动和延伸过程中的关键调控因子，但其在COAD中是否通过调控铁死亡来影响肿瘤进展，其具体分子机制尚不明确。

为了回答这些问题，来自温州医科大学附属第二医院的研究团队在《Discover Oncology》杂志上发表了一项研究，旨在揭示ATG7诱导的自噬在调控铁死亡及促进COAD进展中的具体作用，为开发新的治疗策略提供理论依据。

主要技术方法

本研究主要采用体外细胞实验进行机制探索。研究人员利用UALCAN数据库分析了ATG7在COAD组织中的表达及其与患者预后的关系。在细胞水平，通过慢病毒转染技术构建了ATG7过表达的COAD细胞系(HCT8和SW620)，并利用CCK-8和Transwell实验评估了细胞增殖和迁移能力。通过检测Fe²⁺、MDA和GSH水平，以及ACSL4和GPX4蛋白表达，评估了细胞铁死亡状态。此外，研究还利用自噬抑制剂3-MA和铁死亡诱导剂Erastin进行干预，以阐明ATG7、自噬与铁死亡三者之间的调控关系。

研究结果

ATG7促进COAD细胞的增殖和迁移

研究人员首先通过数据库分析发现，ATG7在COAD组织中的表达显著高于正常组织，且高表达ATG7的患者预后更差。在细胞实验中，与正常肠上皮细胞HIEC-6相比，COAD细胞系HCT8和SW620中ATG7的表达水平也显著升高。为了验证ATG7的功能，研究人员在HCT8和SW620细胞中过表达了ATG7，结果发现，过表达ATG7显著增强了细胞的增殖和迁移能力。同时，自噬相关蛋白LC3II、Beclin 1和p62的表达也相应增加，表明ATG7在COAD中通过调控自噬发挥了促癌作用。

ATG7参与COAD中的铁死亡过程

为了探究ATG7是否参与调控铁死亡，研究人员检测了过表达ATG7的COAD细胞中铁死亡相关指标的变化。结果显示，过表达ATG7显著降低了细胞内Fe²⁺和MDA的水平，同时增加了GSH的含量。在蛋白水平上，过表达ATG7下调了铁死亡促进蛋白ACSL4的表达，而上调了铁死亡抑制蛋白GPX4的表达。这些结果表明，ATG7在COAD中抑制了细胞铁死亡的发生。

ATG7通过介导细胞自噬调控COAD中的铁死亡

为了阐明ATG7调控铁死亡的机制，研究人员进行了蛋白质相互作用网络分析，发现ATG7与铁死亡相关蛋白通过Beclin1相互连接。随后，他们使用自噬抑制剂3-MA处理过表达ATG7的COAD细胞，发现3-MA能够逆转ATG7过表达对铁死亡的抑制作用，即3-MA处理导致Fe²⁺和MDA水平升高，GSH水平降低，同时ACSL4表达上调，GPX4表达下调。这证实了ATG7是通过诱导自噬来抑制铁死亡的。

Erastin逆转ATG7对COAD细胞铁死亡的抑制作用

为了进一步验证上述结论，研究人员使用铁死亡诱导剂Erastin处理细胞。结果显示，Erastin能够显著抑制COAD细胞的活力，并诱导铁死亡的发生。在Erastin存在的情况下，过表达ATG7能够部分抵抗Erastin诱导的铁死亡，表现为细胞增殖和迁移能力的恢复，以及铁死亡指标的改善。然而，当同时加入自噬抑制剂3-MA时，ATG7对铁死亡的抵抗作用被消除。这再次证实了ATG7通过自噬途径抑制铁死亡，从而促进了COAD的恶性进展。

研究结论与讨论

本研究系统性地揭示了ATG7在COAD中的促癌作用及其分子机制。研究结果表明，ATG7在COAD中高表达，并通过诱导自噬，下调ACSL4和上调GPX4，从而抑制了铁死亡的发生。这种对铁死亡的抑制作用，使得COAD细胞获得了更强的增殖和迁移能力，最终促进了肿瘤的进展。

该研究的发现具有重要的理论意义和临床转化价值。首先，它阐明了ATG7介导的自噬是COAD细胞抵抗铁死亡的重要机制，为理解COAD的发病机制提供了新的视角。其次，该研究将ATG7、自噬和铁死亡这三个关键生物学过程联系起来，揭示了它们之间复杂的调控网络。最重要的是，该研究提示，靶向ATG7介导的自噬通路，可能是一种有效的治疗策略，通过增加COAD细胞对铁死亡的敏感性，从而抑制肿瘤生长并克服耐药。这为开发针对COAD的新型靶向治疗药物提供了重要的理论依据和潜在的干预靶点。