Advanced Science (1區) I 靶向胃癌“膽固醇感應器”SCAP：桔梗皂苷D誘導內質網應激依賴性鐵死亡！(覃江江/張衛東/陶方方/潘光照團隊)

2026年6月29日，中國科學院杭州醫學研究所、浙江省腫瘤醫院、浙江大學、浙江中醫藥大學、中國醫學科學院藥用植物研究所等多家單位聯合，在Advanced Science（中科院1區，IF=14.1）在線發表題為 “Functional Suppression of SCAP Triggers Endoplasmic Reticulum Stress-Dependent Ferroptosis by Impairing Cholesterol Metabolism in Gastric Cancer” 的研究論文。該文于2026年1月5日投稿，2026年5月8日修回，2026年6月11日接收。

本研究聚焦胃癌（GC）中的膽固醇代謝重編程，發現固醇調節元件結合蛋白裂解激活蛋白（SCAP）在胃癌組織中特異性高表達，并與膽固醇合成增強和不良預后相關。研究團隊進一步以 SCAP 的固醇感應結構域（SSD）為靶點進行結構導向篩選，鑒定出天然化合物桔梗皂苷D（Platycodin D，PD）可作為 SCAP 功能性小分子抑制劑。機制上，PD 破壞 SCAP 的固醇感應功能，持續激活 SREBP2 介導的膽固醇新生合成，同時抑制 LXR 相關膽固醇外排，最終造成內質網膽固醇過載、內質網應激，并誘導 GPX4 相關鐵死亡。動物移植瘤和患者來源類器官模型進一步支持了這一機制，為胃癌代謝脆弱性干預提供了新的研究思路。

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【摘 要】

膽固醇代謝重編程正逐漸被認為是腫瘤中的一種潛在脆弱性，但由于缺乏可成藥化靶點，相關臨床轉化仍受到限制。本研究將胃癌（GC）中的固醇調節元件結合蛋白裂解激活蛋白（SCAP）的固醇感應結構域（SSD）確定為一個潛在治療靶點。多組學分析證實，SCAP 在胃癌組織中特異性高表達，并與不良預后及膽固醇合成通路過度激活相關。

基于 SSD 結構的高通量篩選，研究發現天然化合物桔梗皂苷D（PD）是 SCAP 的小分子抑制劑。PD 可持續激活 SREBP2，但同時反常地阻斷膽固醇外排。其機制在于，PD 特異性破壞 SCAP 的固醇感應功能，使 SREBP2 介導的膽固醇生物合成失去限制。該關鍵功能障礙導致膽固醇在內質網（ER）中病理性過載，并誘發蛋白毒性應激。

進一步研究顯示，這種應激會破壞核因子紅系2相關因子1（Nrf1）在內質網中的滯留，迫使其發生核轉位，從而削弱肝X受體（LXR）介導的膽固醇外排。研究還證明，靶向 SCAP 可啟動 GPX4 級聯相關鐵死亡，而抑制膽固醇合成或應激反應可逆轉這一過程。在體內實驗中，PD 表現出較強的抑瘤作用，并且與順鉑相比具有更好的安全性。該研究建立了 SSD 功能破壞、膽固醇失衡與鐵死亡之間的因果聯系，為利用胃癌代謝脆弱性提供了新的干預范式。

01

研究背景及科學問題

胃癌（GC）是全球常見惡性腫瘤之一，也是癌癥相關死亡的重要原因。盡管胃癌診療不斷進展，但有效靶向治療的開發仍然面臨挑戰。代謝重編程是腫瘤的重要特征之一，與腫瘤發生、進展密切相關。在多種代謝異常中，膽固醇穩態紊亂尤為突出，并具有重要功能意義。

膽固醇不僅是細胞膜的重要結構成分，也是一類參與信號轉導的關鍵分子。通過精密調控的生物合成和代謝通路，膽固醇可支持腫瘤細胞持續增殖、信號傳遞、腫瘤微環境重塑以及治療抵抗。膽固醇代謝還能與 AKT/FOXO1、Notch、AKT/ERK 等通路相互作用，影響細胞增殖、分化和遷移。近年來，膽固醇與鐵死亡之間的關系也受到關注：膽固醇合成末端代謝物 7-脫氫膽固醇（7-DHC）被認為具有抑制鐵死亡的作用，而過量膽固醇積累也可能促進細胞死亡。這提示膽固醇穩態是維持細胞正常生理狀態的重要因素，靶向膽固醇代謝可能成為胃癌治療的潛在策略。

細胞膽固醇穩態依賴新生合成、脂蛋白介導的攝取、外排和酯化等過程的動態平衡。在生理狀態下，膽固醇水平受到固醇響應轉錄因子和代謝感受器的反饋調控。固醇調節元件結合蛋白（SREBPs）是脂質代謝調控的核心因子。其中，SREBP-1a 主要激活廣泛脂質生成程序，SREBP-1c 更偏向促進脂肪酸合成，而 SREBP-2 則主要調控膽固醇生物合成和低密度脂蛋白（LDL）受體表達。所有 SREBP 亞型均需要與位于內質網的膽固醇感受器 SCAP 相互作用，才能完成蛋白水解激活和核轉位。因此，SCAP 是連接細胞固醇水平與 SREBP 介導轉錄反應的關鍵樞紐。

SCAP 蛋白由 1276 個氨基酸組成，包含多個參與膽固醇穩態調控的結構域。其中，固醇感應結構域（SSD）由跨膜螺旋組成，包含膽固醇結合口袋，是固醇識別的關鍵區域。INSIG 結合結構域參與固醇依賴性調控，Loop6 中的 MELADL 基序通過與 Sec24 結合介導 COPII 囊泡裝載，C 端 WD40 重復結構域則有助于 SREBP2 復合物組裝。作為固醇響應性生物傳感器，SCAP 控制 SREBP2 從內質網向高爾基體轉運，從而調節膽固醇合成相關基因表達。

目前，圍繞 SCAP-SREBP 軸的治療策略主要包括阻斷內質網-高爾基體轉運、干擾高爾基體加工、促進 SCAP 泛素-蛋白酶體降解、抑制 SREBP 轉錄、解離 COPII 被膜復合物以及減弱脂質激酶信號等。盡管已有一些 SCAP 抑制劑顯示出一定活性，但 SSD 作為治療靶點仍未被充分開發。基于此，作者提出假設：如果利用小分子靶向 SCAP 的 SSD，就可能破壞固醇感應功能，并通過擾亂膽固醇代謝產生抗腫瘤效應。

在本研究中，作者發現 SCAP 在胃癌組織中過表達，并與膽固醇水平升高和預后不良相關。隨后，研究團隊鑒定出一種靶向 SSD 的新型功能性 SCAP 抑制劑。該抑制劑不會降解 SCAP，而是激活膽固醇新生合成，導致內質網膽固醇病理性過載。機制上，這一過程破壞了內質網駐留轉錄因子和膽固醇感受器 Nrf1/NFE2L1 的功能，引發其蛋白水解激活和核轉位，進而損害 LXR 介導的膽固醇外排。最終，極端內質網膽固醇過載誘導胃癌細胞發生鐵死亡。該脆弱性在患者來源移植瘤和類器官模型中得到驗證，提示膽固醇穩態可作為胃癌細胞中的可靶向代謝弱點。

02

重要發現及亮點

SCAP 在胃癌中特異性高表達，并與不良預后相關

研究首先評估了 SCAP 在胃癌中的臨床特征。對 75 對胃癌組織及鄰近正常組織進行分析后發現，腫瘤組織中的 SCAP mRNA 和蛋白水平均顯著高于鄰近正常組織。TCGA 數據也支持這一結果，并顯示 SCAP 表達隨腫瘤分級升高而增加。

在研究團隊自建的 48 例手術切除胃癌患者隊列中，按 SCAP 表達中位數進行分組后，SCAP 高表達患者（SCAP+，n=26）的總生存期顯著短于 SCAP 低表達患者（SCAP?，n=22；p=0.0404）。此外，膽固醇生物合成關鍵轉錄因子 SREBP2 在腫瘤組織中上調，并與 SCAP mRNA 水平呈正相關。

為了進一步驗證臨床樣本中的膽固醇代謝改變，研究者又分析了 15 例胃癌患者樣本中的膽固醇水平及 SCAP、INSIG1、SREBP2、HMGCR 等關鍵調控蛋白。多重免疫組化顯示，與鄰近正常組織相比，原發腫瘤中 Filipin 染色標記的膽固醇沉積以及膽固醇合成相關蛋白明顯升高。獨立患者隊列的 Western blot 結果進一步支持了這一發現。隨著疾病進展，從鄰近正常組織到腹膜轉移灶，這些蛋白表達水平呈逐步升高趨勢，提示胃癌進展過程中可能存在適應性膽固醇代謝重編程。

圖1：SCAP 在胃癌中高表達并與不良預后相關。（A）分析胃癌患者中 SCAP 臨床特征的工作流程。該策略包括兩個主要部分：（1）利用自建數據庫評估 SCAP 的臨床相關性，包括組織表達差異和患者預后；（2）對 15 對腫瘤組織、鄰近正常組織和腹膜轉移灶進行病理分析，重點關注膽固醇水平及膽固醇合成關鍵調控因子。（B，C）自建數據庫中配對胃癌樣本的 SCAP mRNA 表達（B，n=75）和配對胃癌組織中的 SCAP 蛋白水平（C，n=53）。（D）基于 The Cancer Genome Atlas（TCGA）數據庫分析正常組織（n=34）和胃癌組織（n=415）中的 SCAP mRNA 水平。（E）TCGA 數據庫中不同腫瘤分級胃癌樣本的 SCAP mRNA 表達。正常組織（n=34）；1級（n=12）；2級（n=148）；3級（n=246）。（F）自建胃癌隊列中 SCAP 表達與患者生存的相關性。（G）基于 TCGA 數據庫分析 SCAP 與 SREBP2 mRNA 水平的相關性。（H，I）患者1和患者2配對胃癌組織中 SCAP、SREBP2、HMGCR、INSIG1 和 Filipin 染色的代表性多重免疫組化圖像。比例尺：H 為 100 μm，I 為 200 μm。AT，鄰近正常組織；PR，原發腫瘤組織。（J）患者3不同胃癌病理亞型中 SCAP、SREBP2、HMGCR 和 INSIG1 表達的代表性圖像。比例尺=100 μm。

靶向 SCAP-SSD 的高通量篩選鑒定出 PD

SCAP 可通過其 SSD 感知膽固醇水平，并與 INSIG1/2 相互作用，從而調節膽固醇合成和攝取相關基因的轉錄。作者認為，用小分子靶向 SSD 可能破壞細胞膽固醇感應，進而影響膽固醇合成、代謝和腫瘤生長。

研究團隊以 SSD 作為候選藥物結合口袋，進行了多輪虛擬篩選和功能篩選。由于天然產物來源脂肪酸類化合物構象靈活性較高，容易產生旋轉鍵過多且活性較低的化合物，作者首先篩選保留旋轉鍵數≤12的分子，共 2981 個。隨后使用結構導向虛擬篩選，選取得分較高的化合物，并從前 50 個候選分子中根據結合構象和化學多樣性人工篩選出 10 個候選化合物進行實驗驗證。

二級篩選采用高內涵成像、Western blot 和免疫熒光檢測。研究目標是尋找能夠誘導膽固醇合成通路持續激活的抑制劑，檢測指標包括成熟型 SREBP2（mSREBP2）和膽固醇水平。Filipin 染色高內涵篩選顯示，桔梗皂苷D（PD）、macranthoside B（MB）和 digitonin（DGT）可顯著誘導細胞內膽固醇積累。Western blot 結果進一步顯示，PD 在 NUGC4 和 MKN1 兩種細胞中均能明顯促進 SREBP2 成熟，是最突出的候選化合物之一。Golgin 97 共定位實驗也證實，PD 可促進 SREBP2 向高爾基體轉運。

分子動力學模擬顯示，PD-SCAP 復合物由多種分子間作用力穩定，包括氫鍵、C–H 相互作用、Pi-Sigma 相互作用和疏水相互作用。這些相互作用主要集中在 SCAP 的 SSD 區域，提示 PD 可特異性結合 SSD。細胞熱轉變實驗（CETSA）進一步表明，PD 可提高全長 SCAP 及 SCAP-SSD 的熱穩定性。功能驗證顯示，在 SCAP 敲低的胃癌細胞中表達缺失 SSD 的 SCAP 突變體后，細胞內膽固醇水平升高，但 PD 進一步誘導膽固醇積累的能力消失，說明 PD 的作用依賴 SCAP 的 SSD。

圖2：PD 被鑒定為 SCAP 固醇感應結構域的功能性抑制劑。（A）SCAP 固醇感應結構域（SSD）活性口袋示意圖。（B）篩選 SCAP SSD 功能性抑制劑的工作流程。初篩包括將 SCAP-SSD 與含 4260 個化合物的藥物庫進行虛擬對接。功能篩選結合高內涵成像、免疫印跡和 SREBP2 內質網-高爾基體轉運實驗。ER，內質網。（C）按對接得分排序的前 10 個 SCAP SSD 相互作用化合物。（D）高內涵成像檢測前 10 個候選化合物誘導的細胞膽固醇水平變化。Ctrl，對照；Chol，膽固醇。（E）NUGC4 和 MKN1 細胞經前 10 個化合物處理 24 h 后，SCAP、前體 SREBP2（pSREBP2）和成熟型 SREBP2（mSREBP2）的免疫印跡分析。（F）代表性免疫熒光圖像顯示，經 PD、DGT 或 Chol 處理后，SREBP2 與高爾基體標志物 Golgin 97 的共定位，以及細胞內膽固醇水平（Filipin 染色）。比例尺=50 μm。（G）SCAP SSD（青色）與 PD（紫色）在 200 ns 時相互作用的動力學模擬。SCAP 蛋白晶體結構文件（PDB ID：7ETW）下載自 RCSB。（H，I）穩定表達 His-SCAP SSD（氨基酸 284–422）的 HEK293T 細胞，經 20 μm PD 處理后，在不同溫度下（H）或在 37℃、50℃下隨 PD 濃度遞增處理（I）的免疫印跡結果。圖中展示定量后的蛋白水平。（J）SCAP 敲低 MKN1 細胞重新表達 SCAP-WT 或 SCAP-ΔSSD（缺失氨基酸 284–442）后，經載體或 10 μm PD 處理 24 h，Filipin 染色顯示膽固醇的代表性圖像。比例尺=50 μm。NS，無顯著性差異。

PD 通過影響膽固醇新生合成和外排造成代謝失衡

為了闡明 PD 靶向 SCAP-SSD 后的功能影響，作者進行了蛋白組學和轉錄組學聯合分析。PD 處理后，固醇/膽固醇生物合成通路及 HMGCR、FDFT1、CYP51A1、LSS、SQLE 等關鍵酶顯著上調。RT-qPCR 進一步驗證了膽固醇合成級聯中多個酶基因的 mRNA 上調，包括 HMGCR、FDFT1、SQLE、LSS、CYP51A1、MSMO1、EBP、SC5D 和 DHCR7。

為了區分細胞內膽固醇積累來源于新生合成還是血清來源攝取，研究者在 PD 處理前對細胞進行 24 h 血清饑餓。結果顯示，即使在去除血清來源膽固醇后，PD 處理細胞仍大量積累膽固醇，甚至超過膽固醇轉運抑制劑 U-18666A 誘導的水平。Amplex Red 檢測也顯示 PD 可提高細胞總膽固醇水平，而 HMGCR 抑制劑辛伐他汀（SIM）可逆轉該效應。這說明 PD 誘導的膽固醇積累主要來自內源性新生合成，而非外源攝取。

值得注意的是，PD 誘導的膽固醇積累并不是正常代謝激活，而是固醇穩態被破壞后的結果。多組學結果顯示，PD 同時激活膽固醇合成及代謝相關通路，但功能層面的代謝流動并未正常推進，反而出現明顯脂質代謝紊亂。進一步分析發現，膽固醇外排相關基因受到顯著抑制。正常情況下，細胞內膽固醇升高會促進氧固醇生成，激活 LXR 轉錄網絡，以促進膽固醇外排并抑制合成和攝取。然而，PD 干預后 LXR 通路被抑制，RT-qPCR 證實 ABCA1、ABCG1 等膽固醇外排轉運體以及 LXRα 等脂質激活轉錄因子下調，提示膽固醇代謝調控出現廣泛失衡。

圖3：PD 通過擾亂膽固醇新生合成和外排損害膽固醇代謝。（A）PD 處理細胞與載體處理細胞之間差異表達蛋白的火山圖（每組 n=3 個重復）。粉色點表示參與膽固醇合成的蛋白；灰色點表示無顯著變化。UP，上調；DOWN，下調。（B）基于蛋白組學的類固醇/膽固醇生物合成通路分析，顯示 PD 組相較對照組的蛋白富集情況。矩形代表蛋白水平；紅色表示上調；灰色表示無變化（每組 n=3 個細胞重復）。（C）載體處理和 PD 處理 MKN1 細胞中類固醇/膽固醇生物合成基因的相對 mRNA 水平（n=3 個生物學重復）。（D）經載體、PD（5 或 10 μm）或 U-18666A 處理細胞中的細胞內膽固醇水平（Filipin 染色）。U-18666A 作為膽固醇轉運抑制劑。（E）MKN1 和 NUGC4 細胞經載體或 PD（5 或 10 μm）處理 24 h 后，使用 Amplex Red Cholesterol Assay Kit 檢測細胞內總膽固醇水平（n=3 個生物學重復）。（F）經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合辛伐他汀（SIM，HMGCR 抑制劑）處理細胞中的細胞內膽固醇水平。（G）載體組與 PD 組的通路富集圖譜（蛋白組學）。（H）載體組與 PD 組中膽固醇代謝過程的基因集富集分析（GSEA，RNA-seq）。（I）腫瘤細胞膽固醇代謝示意圖。（J）載體組與 PD 組中膽固醇代謝通路差異表達蛋白的熱圖（蛋白組學）。（K）載體處理和 PD 處理 MKN1 細胞中膽固醇外排基因的相對 mRNA 水平（n=3 個生物學重復）。NS，無顯著性差異。

PD 促進 SCAP-SREBP2 復合物向高爾基體轉運并激活 SREBP2

在低膽固醇狀態下，SCAP 可將 SREBP2 通過 COPII 囊泡轉運至高爾基體，隨后 S1P 和 S2P 蛋白酶依次切割 SREBP2，釋放具有轉錄活性的成熟片段，使其進入細胞核并激活脂質生成相關基因。相反，在高固醇狀態下，SCAP 與 INSIG1/2 結合，使 SCAP-SREBP2 復合物滯留于內質網，從而抑制脂質生物合成。

研究顯示，PD 不改變總 SCAP 或 INSIG1 水平，但顯著提高 mSREBP2 水平。Co-IP 實驗證實，PD 處理削弱 SCAP-INSIG1 相互作用，同時增強 SCAP-SREBP2 復合物形成。免疫熒光結果顯示，PD 處理后 SCAP 與高爾基體標志物 Golgin 97 的共定位增加。更重要的是，PD 以劑量依賴方式促進 SREBP2 核轉位，說明 PD 通過促進 SREBP2 蛋白水解成熟來激活膽固醇新生合成。

為了進一步證明 PD 通過 SCAP-SSD 激活 SREBP2，作者關注了 SSD 中進化保守的 Tyr298（Y298）。在酵母系統中，Y298 位于 SSD 變構網絡樞紐，參與 SCAP-INSIG1/2 復合物組裝，該位點突變可導致固醇不敏感和 SREBP 持續激活。研究構建了 SSD 缺失突變體以及 Y298C、D428A、Q432A 點突變體。結果顯示，SSD 缺失和 Y298C 突變均削弱 SCAP-INSIG1 結合并增強 SCAP-SREBP2 相互作用，但 PD 無法進一步增強這些突變體中的 SCAP-SREBP2 結合。Y298C 突變還提高了核內 SREBP2 和膽固醇水平，說明 Y298 是 PD 通過 SCAP-SSD 激活膽固醇合成的關鍵位點。相比之下，D428A 和 Q432A 突變雖增強 SCAP-INSIG1 結合并降低 SCAP-SREBP2 相互作用，但 PD 仍可部分恢復 SCAP-SREBP2 結合和膽固醇水平，提示 SSD 內可能存在多個調控節點。

圖4：PD 與 SSD 結合促進 SCAP-SREBP2 復合物向高爾基體轉運并促進 SREBP2 蛋白水解激活。（A，B）MKN1 和 NUGC4 細胞中內源性 SCAP-INSIG1（A）和 SCAP-SREBP2（B）復合物的共免疫沉淀。細胞裂解液用抗 INSIG1 或抗 SCAP 抗體免疫沉淀 12 h，隨后進行免疫印跡。（C）穩定表達 GFP-SCAP 的 HEK293T 細胞經載體或 10 μm PD 處理 6 h 后，代表性免疫熒光圖像顯示 SCAP 與高爾基體共定位。比例尺=50 μm。（D）SREBP2 核轉位強度的定量。（E）免疫印跡檢測 PD 處理后 MKN1 和 NUGC4 細胞中細胞核和細胞質 SREBP2 水平。（F）SCAP SSD 內突變位點的生物信息學預測。（G，H）SCAP 敲低 MKN1 細胞重新表達 Flag-SCAP WT、ΔSSD（G）或 Y298C（H）突變體后，經 PD 處理并進行 Flag 免疫沉淀，檢測 Flag、SREBP2 和 INSIG1 的免疫印跡結果。（I，J）SCAP 敲低 MKN1 細胞表達 Flag-SCAP WT 或 Y298C 突變體，并經載體或 10 μM PD 處理 24 h 后，SREBP2 核轉位的代表性免疫熒光圖像（I）和定量結果（J）。比例尺=50 μm。（K）SCAP 敲低 MKN1 細胞重新表達 Flag-SCAP WT 或 D428A 突變體后，經 PD 處理并進行 Flag 免疫沉淀，檢測 Flag、SREBP2 和 INSIG1 的免疫印跡結果。（L）SCAP 敲低 MKN1 細胞表達 WT 或突變型 Flag-SCAP（Y298C、D428A、Q432A），并經載體或 10 μM PD 處理 24 h 后，Filipin 強度的定量。WT，野生型；NS，無顯著性差異。

膽固醇過載驅動內質網應激，促使 Nrf1 核轉位并削弱膽固醇外排

細胞承載膽固醇的能力有限，內質網中的膽固醇通常不足細胞總固醇的 5%，因此對膽固醇過載極為敏感。過量膽固醇進入內質網會損害內質網膜流動性，影響內質網駐留酶功能，并誘發異常適應性應答。

研究發現，PD 靶向 SCAP-SSD 后會抑制 LXR 驅動的膽固醇外排程序，提示其上游可能涉及內質網膽固醇積累。Nrf1/NFE2L1 是一種位于內質網膜上的固醇感受器，可通過調節 CD36/LXR 網絡維持膽固醇穩態。作者推測，PD 誘導的內質網膽固醇積累會破壞 Nrf1 協同功能，使其無法在代謝應激下維持膽固醇穩態。

Filipin 與 ER-tracker 共定位實驗顯示，PD 處理后膽固醇大量沉積于內質網。Western blot 顯示，PD 可劑量依賴性激活 IRE1α/XBP-1 內質網應激通路，而 SIM 聯合處理可有效抵消該效應，證明 PD 誘導的是膽固醇依賴性內質網應激。

隨后，研究者分析 Nrf1 的表達和亞細胞定位。PD 處理后，全長 Nrf1（FL.Nrf1）減少，而切割型 Nrf1（CL.Nrf1）增加。免疫熒光顯示，PD 處理后 Nrf1 明顯向細胞核積累，且其在內質網中的滯留減少。細胞核/細胞質分離實驗進一步證實 PD 顯著增加核內 CL.Nrf1 水平，而 SIM 可明顯逆轉這一核轉位過程。ER 應激誘導劑 tunicamycin（TM）和 IRE1α 抑制劑 4μ8C 的實驗進一步表明，膽固醇過載依賴性內質網應激是 Nrf1 核轉位的重要驅動因素，也可解釋 PD 處理后 LXR 介導膽固醇外排受損的機制。

圖5：PD 介導膽固醇依賴性內質網應激，迫使 Nrf1 發生核轉位。（A）提出的模型：病理性膽固醇積累誘導內質網應激/未折疊蛋白反應（UPR），損害內質網錨定 Nrf1 的功能及其對膽固醇外排的協調作用。ER，內質網。（B）膽固醇（Filipin）與 ER-Tracker 共定位的定量。利用 ImageJ 對白色箭頭所示區域進行共定位分析。比例尺=20 μm。（C，D）MKN1 細胞經載體、PD 單獨處理（C）或 PD 聯合辛伐他汀（SIM）處理（D）后，IRE1α/XBP-1 通路蛋白的免疫印跡結果。（E）MKN1 和 NUGC4 細胞經載體或指定濃度 PD 處理后，Nrf1 的免疫印跡結果。FL.Nrf1，全長 Nrf1 蛋白；CL.Nrf1，切割型 Nrf1 蛋白。（F）代表性免疫熒光圖像顯示 Nrf1 與內質網的共定位，內質網由 calnexin 標記。柱狀圖定量核內 Nrf1 強度。共定位分析在白色箭頭所示區域進行。比例尺=50 μm。（G）MKN1 和 NUGC4 細胞經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合 SIM 處理后，細胞核和細胞質中的 Nrf1 水平。（H）SCAP 敲低 MKN1 細胞表達 Flag-SCAP WT 或 Y298C 突變體，并經載體或 tunicamycin（TM）處理 24 h 后，Nrf1 與內質網的共定位。圖中顯示核內 Nrf1 強度；白色虛線圓圈表示細胞核。比例尺=50 μm。（I）MKN1 細胞經 PD、4μ8C（IRE1α 抑制劑）或二者聯合處理后，Nrf1 與內質網的共定位；柱狀圖定量核內 Nrf1 強度。白色虛線圓圈表示細胞核。比例尺=50 μm。NS，無顯著性差異。

PD 誘導胃癌細胞發生內質網應激依賴性鐵死亡

蛋白組學分析顯示，PD 處理細胞中鐵死亡相關通路顯著富集。形態學和超微結構分析發現，PD 可誘導明顯線粒體異常，包括線粒體縮小、嵴消失和外膜碎裂，這些均是鐵死亡的典型特征。C11-BODIPY 流式檢測顯示，PD 處理后脂質活性氧（lipid ROS）劑量依賴性升高，而鐵死亡抑制劑 Ferrostatin-1（Fer-1）可明顯減弱這一變化。丙二醛（MDA）檢測進一步證明 PD 可劑量依賴性增強脂質過氧化。二價鐵檢測也顯示，PD 可誘導 Fe2? 劑量依賴性升高，并可被 Fer-1 部分逆轉。

此外，PD 還以劑量依賴方式降低鐵死亡關鍵抑制因子 GPX4 的蛋白水平。Fer-1 與 PD 聯合處理可挽救 PD 誘導的細胞死亡，說明靶向 SCAP-SSD 可觸發胃癌細胞鐵死亡。為了判斷這一過程是否依賴膽固醇代謝紊亂和內質網應激，作者聯合使用 SIM 和 PD，結果發現 SIM 可有效逆轉 PD 對細胞活力的抑制。IRE1α 抑制劑 4μ8C 與 PD 聯合處理則可抑制 XBP-1s，并恢復 GPX4 表達，表明 SCAP-SSD 抑制觸發的鐵死亡依賴病理性膽固醇積累引發的內質網應激。

圖6：PD 通過內質網膽固醇積累在胃癌中誘導內質網應激依賴性鐵死亡。（A）代表性透射電子顯微鏡圖像顯示 PD 處理后 MKN1 和 NUGC4 細胞中的線粒體形態。粉色箭頭表示線粒體縮小和嵴丟失。比例尺=5 μm。（B）MKN1 細胞經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合 5 μm ferrostatin-1（Fer-1）處理后，脂質 ROS 水平的代表性流式細胞術圖和定量結果（n=3 個生物學重復）。（C）MKN1 和 NUGC4 細胞經 PD 處理 24 h 后的相對 MDA 水平。（D）MKN1 細胞經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合 5 μm Fer-1 處理后，Fe2? 水平的代表性流式細胞術圖和定量結果（n=3 個生物學重復）。（E）MKN1 和 NUGC4 細胞經載體或指定濃度 PD 處理 24 h 后，GPX4 表達的免疫印跡結果。（F，G）MKN1 和 NUGC4 細胞經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合 2 μm Fer-1（F）或 1 μm 辛伐他汀（SIM）（G）處理指定時間后的增殖情況（n=3 個生物學重復）。（H）MKN1 細胞經載體、PD 單獨處理或 PD 聯合 IRE1α 抑制劑 4μ8C 處理后，IRE1α/XBP-1 通路激活和 GPX4 表達的免疫印跡結果。NS，無顯著性差異。

PD 在體內通過誘導內質網應激依賴性鐵死亡抑制胃癌生長

為了評價靶向 SCAP-SSD 在胃癌中的治療潛力，研究團隊建立了細胞系來源異種移植瘤（CDX）模型。小鼠隨機分為生理鹽水組、順鉑組以及兩個劑量 PD 組。結果顯示，與載體組相比，PD 以劑量依賴方式顯著抑制腫瘤生長（p<0.001）。

隨后，作者利用來自未經治療的原發胃癌患者腫瘤組織構建患者來源異種移植瘤（PDX）模型。植入 15 天后，小鼠隨機接受生理鹽水、順鉑或 PD 治療 4 周，并以腫瘤體積和重量作為終點。PD 同樣表現出明顯且劑量依賴的抑瘤作用，其中高劑量 PD 療效較佳，同時保持小鼠一般生理狀態。相比之下，順鉑引起明顯體重下降和腎損傷。

對移植瘤組織進行分子分析后發現，PD 增加 SREBP2 和 HMGCR 等膽固醇生物合成調控蛋白表達，提高總膽固醇水平，但不改變 SCAP 表達。多重免疫組化進一步顯示，PD 可上調內質網應激標志物 XBP-1 和 HSPA5，同時下調 GPX4。這與體外實驗結果一致，支持 PD 通過膽固醇代謝誘導內質網應激并進一步觸發鐵死亡，從而抑制胃癌腫瘤生長。

圖7：PD 通過重塑體內膽固醇代謝抑制胃癌腫瘤生長。（A）在細胞系來源異種移植瘤（CDX）模型中評估 PD 的實驗設計。將 NUGC4-luciferase 細胞皮下注射至裸鼠。7 d 后，小鼠接受載體、PD（2.5 或 5.0 mg kg?1）或順鉑（Cis，1.5 mg kg?1）腹腔注射，每周 3 次，持續 2 周。（B）NUGC4 CDX 腫瘤生長曲線。（C）各治療組小鼠的體內生物發光成像（每組 n=5 只小鼠）。（D）體內成像生物發光強度的定量。（E）在患者來源異種移植瘤（PDX）模型中評估 PD 的實驗設計。攜帶 PDX 腫瘤的 NOD/SCID 小鼠接受載體、PD（2.5 或 5.0 mg kg?1）或 Cis（1.5 mg kg?1）腹腔注射，每周 3 次，持續 4 周。（F，G）PDX 腫瘤的腫瘤生長曲線（F）和最終腫瘤重量（G）（每組 n=5 只小鼠）。（H）代表性多重免疫組化圖像顯示 PDX 腫瘤組織中 SCAP、SREBP2、HMGCR、INSIG1 和 Filipin 染色。比例尺=500 μm。（I）代表性多重免疫組化圖像顯示 PDX 腫瘤組織中 HSPA5、XBP-1 和 GPX4。比例尺=500 μm。NS，無顯著性差異。

患者來源類器官模型進一步支持 PD 的作用機制

為了進一步評估 SCAP-SSD 靶向策略的臨床轉化潛力，作者使用來自兩名未經治療胃癌患者的患者來源類器官（PDOs）進行藥物測試。PD 顯著抑制類器官生長和球體形成，表現為球體數量和直徑均明顯下降。SIM 或 4μ8C 雖不能完全恢復球體數量，但可部分逆轉球體直徑下降，說明內質網膽固醇積累及其后續內質網應激是 SCAP-SSD 靶向抗腫瘤效應的重要組成部分。

進一步實驗顯示，Fer-1 聯合處理可顯著挽救 PD 抑制的類器官生長和球體形成，證明在這些更接近臨床樣本的模型中，鐵死亡是 PD 介導細胞死亡的主要方式。

圖8：PD 在患者來源類器官模型中通過內質網應激依賴性鐵死亡抑制胃癌腫瘤生長。（A）使用兩名未經治療胃癌患者來源類器官（PDOs）評估 PD 的實驗流程。首先在體外評估 PDOs 以盡量減少混雜因素，隨后進行藥物干預，包括載體、PD 單獨處理（5 μm），或 PD 聯合 2 μm 4μ8C、0.5 μm SIM 或 2 μm Fer-1。（B–M）PDOs 經指定化合物處理后的代表性明場圖像（B、E、H、K）。圖中顯示每組類器官數量（C、F、I、L）和直徑（D、G、J、M）的定量結果。P1，患者1；P2，患者2。比例尺=200 μm。NS，無顯著性差異。

【貢獻】★★★★★

本研究表明，靶向膽固醇代謝是一種具有可行性的抗腫瘤研究策略，而深入解析 SCAP 在膽固醇感應和代謝平衡中的作用，可能為胃癌治療靶點發現提供新的方向。作者發現，SCAP 在胃癌中呈腫瘤特異性高表達，并與不良預后及膽固醇代謝重編程相關。基于 SCAP-SSD 的結構導向篩選鑒定出天然化合物 PD，可通過破壞 SCAP 固醇感應功能，使 SREBP2 介導的膽固醇新生合成持續激活，同時削弱 LXR 相關膽固醇外排，造成內質網膽固醇過載。

這種膽固醇過載進一步誘導內質網應激，促進 Nrf1 核轉位，并最終通過 GPX4 相關途徑觸發鐵死亡。該機制在胃癌細胞、動物異種移植瘤以及患者來源類器官模型中均得到支持。總體而言，該研究建立了 SCAP-SSD 功能破壞、膽固醇穩態失衡、內質網應激和鐵死亡之間的機制聯系，為胃癌代謝脆弱性的靶向干預提供了新的實驗依據。

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