BACH1肺癌特征谱的鉴定：解析BACH1生物学功能及发现新型抑制剂的创新工具

本研究针对转录抑制因子BACH1在肺癌中过表达但缺乏一致性特征谱的难题，通过整合RNA-Seq与ChIP-Seq技术，鉴定出HMOX1/HTRA3/ZNF469组成的特异性BACH1特征基因集，揭示其不受NRF2调控的独特优势，并基于此发现天然化合物芍药苷（paeoniflorin）可通过FBXO22依赖性途径降解BACH1抑制肿瘤侵袭，为肺癌靶向治疗提供新策略。

　　

在肿瘤生物学领域，转录因子BACH1（BTB and CNC homology 1）因其在氧化应激调控和肿瘤转移中的双重作用备受关注。尽管多项研究表明BACH1过表达与肺癌不良预后显著相关，但长期以来缺乏能够准确反映其活性的分子特征谱，这严重阻碍了针对BACH1的靶向药物开发和精准诊疗策略的制定。更棘手的是，BACH1与抗氧化通路关键因子NRF2共享相似的DNA结合序列，使得二者功能区分成为领域内亟待解决的难题。

针对这一科学瓶颈，来自瑞典哥德堡大学（University of Gothenburg）和英国邓迪大学（University of Dundee）的研究团队在《Redox Biology》发表了突破性成果。研究人员创新性地采用多组学整合策略，通过CRISPR-Cas9基因编辑构建BACH1缺陷型肺癌细胞系，结合高通量RNA测序（RNA-Seq）和染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq），首次绘制了肺癌细胞中BACH1的直接靶基因图谱。实验设计巧妙引入KEAP1/NRF2通路调控对照，并利用癌症依赖图谱（DepMap）数据库进行跨癌种验证，最终开发出具有临床应用潜力的生物标志物系统。

关键技术方法包括：1）基于CRISPR的BACH1基因敲除模型构建；2）整合ChIP-Seq（鉴定结合位点）与RNA-Seq（分析差异基因）的多组学分析；3）FBXO22依赖的蛋白降解机制验证；4）三维胶原侵袭实验评估肿瘤转移能力；5）DepMap数据库的跨癌种相关性分析。

【Identification of common BACH1 target genes in lung cancer cells】
研究发现30个已报道的BACH1靶基因在四种癌细胞系中重叠率极低，仅HMOX1稳定表达。通过A549细胞的整合分析，鉴定出1638个BACH1直接调控基因，其中HMOX1、HTRA3、ZNF469、NRCAM和FTH1位列前五。Motif分析揭示这些基因启动子区同时存在BACH1和NRF2结合位点，但功能研究表明BACH1的抑制作用占主导地位。

【Validation of the BACH1 signature】
经多细胞系验证和FBXO22敲除实验，确立HMOX1/HTRA3/ZNF469三基因组合为特异性特征谱。该特征在KEAP1缺失（NRF2激活）条件下无响应，但可灵敏反映BACH1抑制剂TBE56的作用。DepMap分析显示该特征与BACH1蛋白水平呈显著负相关，在NSCLC、PDAC和黑色素瘤中具有普适性。

【Use of the signature to identify novel BACH1 inhibitors】
通过转录组数据库筛选发现传统中药成分芍药苷能诱导特征基因表达。机制研究表明其通过CRL（cullin-RING ligases）泛素化途径促进FBXO22介导的BACH1降解，在3D肿瘤球模型中显著抑制侵袭性伪足形成（p<0.001），且该效应严格依赖FBXO22的存在。

【Relevance of the identified BACH1 target genes】
功能实验证实丝氨酸蛋白酶HTRA3是BACH1调控肿瘤迁移的关键效应物——在BACH1敲除细胞中沉默HTRA3可使迁移能力恢复76%（p<0.01），但过表达HTRA3不足以重现表型，提示BACH1通过多靶点协同调控转移进程。

这项研究首次建立了具有临床转化潜力的BACH1活性特征谱，解决了长期以来缺乏特异性监测工具的困境。特征谱的双重价值体现在：1）作为生物标志物可识别BACH1高活性肿瘤患者；2）为药物筛选提供全新平台。发现的FBXO22-BACH1降解轴为开发抗转移药物开辟了新途径，而HTRA3作为转移抑制因子的鉴定则丰富了肿瘤微环境调控的理论框架。该成果对实现肺癌精准分型和靶向治疗具有重要指导意义。