《Cellular Signalling》：CST1 suppresses ferroptosis and restricts CD8+ T-cell infiltration and effector function in lung adenocarcinoma via activation of the WNT/β-catenin signaling pathway
编辑推荐：
摘要背景铁死亡失调与免疫逃逸是肺腺癌进展的关键特征，但调控这两者的分子机制目前仍不明确。本研究旨在识别肺腺癌中与铁死亡相关的基因，并阐明其在肿瘤进展及抗肿瘤免疫中的作用。方法从两个GEO微阵列数据集（GSE32863和GSE118370）中筛选出差异表达基因，并与GeneCard
摘要 背景 铁死亡失调与免疫逃逸是肺腺癌进展的关键特征，但调控这两者的分子机制目前仍不明确。本研究旨在识别肺腺癌中与铁死亡相关的基因，并阐明其在肿瘤进展及抗肿瘤免疫中的作用。
方法 从两个GEO微阵列数据集（GSE32863和GSE118370）中筛选出差异表达基因，并与GeneCards中的铁死亡相关基因集进行交叉分析。利用基于TCGA的GEPIA和KM Plotter数据库进行基因表达及预后分析。通过CCK-8实验、集落形成实验、ROS/Fe2+ /GSH/MDA检测以及CD8+ T细胞共培养实验，在体外评估CST1的功能作用。机制研究则采用IWR-1抑制WNT通路。在免疫功能正常的C57BL/6小鼠中建立同基因LLC肿瘤模型，进行体内验证。
结果 在肺腺癌中发现了9个与铁死亡相关的差异表达基因，其中CST1的上调最为显著，且与患者无进展生存期缩短密切相关。CST1敲低可抑制肺腺癌细胞增殖，引发铁死亡——表现为Fe2+ 、ROS和MDA水平升高，同时GSH含量下降——并增强CD8+ T细胞的趋化能力及效应细胞因子的分泌。而CST1过表达则会产生相反效应。从机制上来看，CST1可激活WNT/β-catenin通路，IWR-1对其的抑制剂作用可逆转其促肿瘤、抑制铁死亡及免疫抑制的效应。在C57BL/6小鼠中，CST1缺失可降低肿瘤生长速度，恢复肿瘤组织内的铁死亡标志物水平，并增加CD8+ T细胞的浸润。
结论 CST1通过激活WNT/β-catenin通路，同时抑制铁死亡并削弱CD8+ T细胞介导的免疫反应，从而促进肺腺癌的进展。这些发现表明CST1–WNT/β-catenin轴是肺腺癌潜在的治疗靶点。
引言 肺腺癌仍是全球最常见的肺癌组织类型，也是导致癌症相关死亡的首要原因[1]。尽管靶向治疗和手术技术有所进步，但由于多数患者在疾病晚期才被诊断出来，且易出现治疗耐药性，肺腺癌患者的五年生存率依然较低[1][2]。因此，寻找既能预测预后又能作为治疗靶点的新型分子生物标志物，是目前亟需解决的重要临床问题。
铁死亡是一种受调控的铁依赖性细胞死亡形式，其特征为脂质过氧化物积累和谷胱甘肽耗竭，已被证实是影响肿瘤进展和治疗敏感性的关键因素[3][4]。在肺腺癌中，铁死亡失调与顺铂耐药有关，而药物诱导铁死亡则被视为克服这种耐药性的有效策略[5][6]。更重要的是，铁死亡并非单纯的细胞自主过程，越来越多的证据表明它在肿瘤微环境中具有显著的免疫调节作用[7][8]。铁死亡的癌细胞可通过改变CD8+ T淋巴细胞的浸润程度及其细胞毒性活性，来重塑肿瘤的免疫环境。CD8+ T细胞需要浸润到肿瘤组织中，通过T细胞受体识别肽类MHC I类复合物，进而释放IFN-γ、TNF-α、颗粒酶B和穿孔素等效应物质来消灭恶性细胞[9]。然而，肿瘤细胞常常能够抑制CD8+ T细胞的招募和功能，从而实现免疫逃逸。目前，肺腺癌中铁死亡调控与CD8+ T细胞介导的免疫反应之间的分子关联尚未明确，这是该疾病病理生物学研究中的重要空白。
WNT/β-catenin信号通路是已知的致癌驱动因子，可促进多种癌症类型包括肺腺癌的肿瘤细胞增殖、干性特征形成以及凋亡抵抗[10][11]。近期研究还发现，WNT/β-catenin的激活与肿瘤微环境中的免疫排斥现象有关[12][13]，其主要机制是抑制树突状细胞介导的T细胞活化，以及降低趋化因子介导的淋巴细胞招募。有趣的是，还有证据表明WNT信号通路与铁死亡的敏感性之间存在功能关联，因为β-catenin的靶基因可调控SLC7A11和GPX4等关键铁死亡调节因子的表达[14]。这些研究结果表明，可能存在某个上游调控因子通过WNT/β-catenin通路同时抑制肺腺癌中的铁死亡和CD8+ T细胞免疫，但目前尚未有此类因子被系统地识别出来。
在本研究中，我们采用了整合生物信息学方法，结合GEO微阵列数据集与铁死亡相关基因数据库，筛选出肺腺癌中差异表达的铁死亡调节因子。在筛选出的9个候选基因中，基于其在肺腺癌组织中异常高的表达水平以及与患者不良预后的显著关联，我们选择了半胱天冬酶抑制剂家族中的CST1作为进一步研究的对象。通过体外功能实验和体内异种移植模型，我们证明CST1可促进肺腺癌细胞增殖，同时抑制铁死亡，并削弱CD8+ T细胞的趋化能力和效应功能。从机制上看，这些效应是通过激活WNT/β-catenin信号通路实现的，因为抑制WNT信号通路可逆转CST1过表达带来的促肿瘤和免疫抑制效应。综上所述，我们认为CST1是肺腺癌中一种新的与铁死亡和免疫相关的致癌基因，同时提出CST1–WNT/β-catenin轴是值得深入研究的潜在治疗靶点。
章节节选 GEO数据库 我们从基因表达组公共数据库（GEO）中获取了两个微阵列数据集，即GSE32863和GSE118370，用于识别肺腺癌中的差异表达基因
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo ）。GSE32863包含60对肺腺癌肿瘤样本及其对应的正常肺组织样本，GSE118370也包含6对这样的样本。本研究所使用的所有数据均来自公开数据库，因此无需经过伦理委员会审批。
从GEO数据集中识别肺腺癌的差异表达基因 为确定肺腺癌的特征性转录组变化，我们使用R语言中的limma包对两个GEO微阵列数据集GSE32863和GSE118370进行了差异表达分析。在分析之前，首先对这两个数据集的批次效应进行了校正，以确保数据的可比性（图1A–B），随后通过主成分分析确认肿瘤组织与正常组织两组之间存在明显差异（图1C–D）。在GSE32863数据集中，共检测到432个在肺腺癌中上调的差异表达基因和657个下调的差异表达基因。
讨论 肺腺癌仍是全球最具致命性的恶性肿瘤之一，寻找能够同时调控肿瘤细胞存活和免疫逃逸的分子驱动因子，是肺腺癌研究的核心目标之一[16]。本研究通过生物信息学分析结合功能实验验证，证明了2型半胱天冬酶抑制剂家族成员CST1在肺腺癌中异常过表达，且具有双重致癌作用。
结论 综上所述，CST1在肺腺癌中异常过表达，可通过激活WNT/β-catenin信号通路促进肿瘤进展。它通过同时抑制铁死亡以及削弱CD8+ T细胞的招募和效应功能，帮助肿瘤细胞存活并实现免疫逃逸。在免疫功能正常的同基因肿瘤模型中，CST1敲低可恢复铁死亡活性，并增加CD8+ T细胞的浸润，这进一步证明了其在体内的功能重要性。
CRediT作者贡献说明 季竹青： 写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，指导，软件使用，资源获取，项目管理，方法设计，研究实施，资金申请，正式分析，数据整理，概念构建。王岩： 可视化，验证，指导，软件使用，资源获取，项目管理，方法设计，研究实施，资金申请，正式分析，数据整理。徐忠能： 写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写。
伦理审批 本研究已获得南京医科大学附属淮安第一人民医院伦理委员会的批准。
Zhuqing Ji|Yan Wang|Zhongneng Xu|Long Qian
江苏省淮安市223300，南京医科大学附属淮安第一人民医院肿瘤内科
