基于单细胞和转录组分析的肝细胞癌中线粒体自噬机制及小檗碱治疗靶点的发现

《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》：Mitochondrial autophagy mechanism and berberine therapeutic target discovery in hepatocellular carcinoma based on single-cell and transcriptome analysis

肝癌进展与线粒体自噬相关机制研究，通过整合GEO数据、单细胞测序及体外实验，发现132个自噬相关基因和20个核心调控基因，揭示Autophagy other、Mitophagy animal及HIF-1信号通路的关键作用，证实黄连素通过靶向BECN1、ATG5等基因逆转肝癌恶性表型。

　　

摘要

肝细胞癌（HCC）是全球范围内一种高发的恶性肿瘤，其进展与线粒体损伤密切相关，但其具体机制尚未明确。天然化合物小檗碱具有多靶点的抗肿瘤潜力，但需要进一步研究以确定它是否能够调控线粒体自噬。本研究旨在探索肝细胞癌的分子机制，并评估小檗碱干预的可能性，为其治疗提供新的研究方向和理论基础。研究整合了GEO数据、单细胞测序和体外细胞实验，通过筛选与自噬基因相关的核心靶点，并结合单细胞数据，系统分析了肝细胞癌的差异基因表达特征和信号通路调控网络，揭示了恶性细胞与免疫细胞之间的相互作用。此外，通过体外实验验证了小檗碱的潜在治疗靶点，并通过生物信息学分析了其作用机制。研究通过GEO数据库分析筛选出5700个差异表达基因和4515个模块基因，与自噬数据集进行交叉后，获得了132个与肝细胞癌自噬相关的基因。进一步鉴定出20个关键基因，这些基因主要参与自噬的调控和自噬体的形成。富集分析显示，Autophagy other、Mitophagy animal和HIF-1信号通路在肝细胞癌中显著激活。单细胞免疫微环境分析表明，肿瘤组织中巨噬细胞和中性粒细胞的浸润显著增加，而NK细胞的功能可能受到抑制。此外，小檗碱通过靶向BECN1、HSP90AA1、ATG5、PINK1、HIF1A和GSK3B等基因，调控Autophagy other、Mitophagy animal和HIF-1信号通路，从而逆转肝细胞癌的恶性表型。本研究揭示了肝细胞癌中线粒体自噬的核心机制，并提出了小檗碱靶向治疗的新策略，为肝细胞癌的分子分型和联合治疗开发奠定了理论基础。