E2F1-自噬-ALDH1A1轴通过p53依赖性机制增强肺癌干细胞样细胞的自我更新与耐药性

本研究针对肺腺癌(LUAD)中癌症干细胞(CSCs)自我更新和耐药机制不明的关键问题，通过整合生物信息学分析和体内外实验，首次揭示了转录因子E2F1通过激活自噬促进ALDH1A1表达，以p53依赖性方式增强肺癌干细胞(LCSCs)的干性特征。研究发现E2F1可作为LUAD潜在生物标志物，为靶向CSCs的治疗策略提供了新靶点。

　　

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中肺腺癌(LUAD)作为非小细胞肺癌的主要亚型，因其高转移性和治疗耐药性导致患者5年生存率不足20%。癌症干细胞(CSCs)理论为解释肿瘤复发和耐药提供了新视角，但调控LCSCs干性特征的关键分子机制仍不明确。在这项发表于《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》的研究中，Jingyuan Li团队揭示了E2F1-自噬-ALDH1A1轴在p53依赖条件下调控LCSCs特性的新机制。

研究采用生物信息学分析结合实验验证的策略，关键技术包括：基于TCGA数据库构建干细胞评分模型；建立A549/H1299球状体细胞模型模拟LCSCs；通过shRNA干扰和过表达进行基因功能研究；采用免疫荧光、透射电镜和LC3双标系统检测自噬流；利用裸鼠移植瘤模型验证体内致瘤性；临床样本通过IHC和ELISA分析靶点表达。

研究结果部分：

1. 1.

   高干性LCSCs的特征：通过无血清培养获得具有高自我更新能力、耐药性和自噬活性的LCSCs。球状体细胞显示ALDH1A1表达升高，在体内仅需10⁴个细胞即可成瘤，且自噬相关蛋白LC3B-II和Beclin1表达显著上调。

1. 1.

   自噬对干性的调控：在p53野生型的A549球状体细胞中，自噬抑制剂3-MA和BafA1显著降低干性基因SOX2表达和克隆形成能力，而自噬激活剂Rapamycin产生相反效果。但在p53缺失的H1299细胞中未观察到类似现象。

2. 2.

   E2F1的核心作用：生物信息学筛选发现E2F1表达与干细胞评分高度相关(r=0.54)。实验证实E2F1通过上调自噬关键蛋白促进A549球状体细胞干性，这种效应可被自噬抑制剂逆转。

3. 3.

   ALDH1A1的下游机制：ALDH1A1作为自噬下游效应分子，其过表达能挽救自噬抑制导致的干性丧失。临床数据分析显示ALDH1A1高表达与LUAD不良预后显著相关。

4. 4.

   p53依赖性机制：E2F1通过促进p53泛素化降解解除其对自噬的抑制作用。蛋白酶体抑制剂Bortezomib可抑制p53降解，恢复其对自噬和ALDH1A1的调控。

研究结论与意义：

该研究首次阐明E2F1通过"自噬-p53-ALDH1A1"级联反应调控LCSCs特性的分子机制。在p53野生型背景下，E2F1诱导的自噬促进p53降解，形成正反馈循环持续激活自噬并上调ALDH1A1，最终增强干性和耐药性。临床意义在于：1) 血清E2F1检测(AUC=0.90)为LUAD诊断提供新型无创标志物；2) 提出靶向E2F1-自噬-p53轴的多重干预策略，为克服CSCs耐药提供新思路；3) 揭示p53状态决定自噬对干性调控的双重作用，解释不同细胞模型的异质性。该发现为理解肿瘤干细胞微环境调控网络提供了重要理论依据。