这篇文档属于类型a，是一篇关于天然化合物acevaltrate（ACE）通过双重靶向机制诱导结直肠癌细胞铁死亡（ferroptosis）的原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
作者与发表信息
本研究由Dianping Yu、Hongmei Hu、Qing Zhang等来自上海中医药大学、上海实验室动物研究中心、北京中医药大学等多家机构的团队合作完成，通讯作者为Sheng Lin、Qun Wang、Weidong Zhang和Sanhong Liu。论文发表于Signal Transduction and Targeted Therapy（2025年6月接受，卷10，文章编号211），标题为《Acevaltrate as a novel ferroptosis inducer with dual targets of PCBP1/2 and GPX4 in colorectal cancer》。
学术背景
研究领域：肿瘤治疗中的铁死亡机制与药物开发。
科学问题：传统化疗药物因肿瘤细胞凋亡（apoptosis）耐药性而疗效受限，而铁死亡（一种依赖铁离子和脂质过氧化的新型细胞死亡形式）可能克服这一瓶颈。然而，现有铁死亡诱导剂（如RSL3、erastin）多为单靶点策略，易受肿瘤细胞抗氧化系统补偿机制的影响。
研究目标：筛选天然化合物库，发现能通过双重靶向（铁代谢与抗氧化系统）高效诱导铁死亡的分子，并验证其在结直肠癌治疗中的潜力。
研究流程与方法
1. 化合物筛选与初步验证
- 对象：420种天然化合物，以结直肠癌细胞系（RKO、HCT116等）和正常肠上皮细胞（NCM460）为模型。
- 方法：
- 初筛：10 μM浓度处理24小时，CCK-8法检测细胞活力，筛选出13种候选化合物（抑制率>80%）。
- IC50测定：ACE在结直肠癌细胞中IC50为1.4–1.9 μM，且对正常细胞毒性极低（图1）。
- 功能验证：通过克隆形成实验、EdU染色、流式细胞术证实ACE抑制增殖、诱导G2/M期阻滞和细胞死亡（非凋亡途径）。
2. 铁死亡机制解析
- 多组学分析：
- 蛋白质组/转录组：KEGG富集显示铁死亡通路显著激活（图2a-c），脂质代谢相关基因（如HO-1、GCLM）上调。
- 代谢组：ACE显著增加氧化多不饱和脂肪酸（如花生四烯酸AA）和脂质过氧化产物（MDA）。
- 实验验证：
- 脂质过氧化：BODIPY-C11和Liperfluo荧光探针显示ACE诱导的脂质过氧化强于RSL3/erastin，且可被铁螯合剂DFO或抑制剂Lip-1逆转（图3a-d）。
- 铁离子积累：FerroOrange探针和Fe²⁺比色法证实ACE快速（12分钟内）升高细胞内Fe²⁺水平，且不依赖HO-1（图3g-i）。
- 线粒体形态：电镜观察到铁死亡特征——线粒体萎缩、嵴减少（图3e）。
3. 靶点鉴定与分子机制
- 靶点预测：
- DARTS/MS：筛选出240个潜在结合蛋白，其中PCBP1/2（铁伴侣蛋白）和GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）与铁死亡直接相关（图5c）。
- CETSA：ACE降低PCBP1/2的热稳定性，提示直接结合（图6a-b）。
- 功能实验：
- PCBP1/2敲低：siRNA敲低后，Fe²⁺和ROS水平升高，且ACE无法进一步增加Fe²⁺（图5e-i）。
- GPX4抑制：ACE直接结合GPX4的硒代半胱氨酸（U46），抑制其酶活性，并通过泛素-蛋白酶体途径降解（图7i-n）。
4. 体内实验与临床前评估
- 动物模型：
- 皮下移植瘤：ACE（25–50 mg/kg口服）显著抑制HCT116和RKO肿瘤生长（体积减少57.5–63.05%），效果优于临床一线药物卡培他滨（图4, 8a-d）。
- 安全性：急性毒性实验显示ACE对心、肝、肾无显著损伤（图8e-f）。
- 类器官模型：ACE对患者来源的结直肠癌类器官IC50低至58–340 nM（图8g-h）。
主要结果与逻辑关联
ACE的双重作用机制：
- 靶向PCBP1/2：通过结合Cys54位点，阻断铁离子存储和转运，导致Fe²⁺释放（非经典铁死亡途径）。
- 靶向GPX4：结合U46位点抑制酶活性，并促进其泛素化降解，阻断脂质过氧化物清除（经典铁死亡途径）。
- 协同效应：双重靶向克服单一路径的补偿性耐药（如GPX4抑制剂引发的FSP1上调）。
数据支持：
- 体外：PCBP1/2过表达可逆转ACE的Fe²⁺升高和细胞毒性（图5k-o）；GPX4突变体（U46A）丧失ACE结合能力（图7i）。
- 体内：肿瘤组织中PCBP1/2和GPX4蛋白水平下降，伴随Fe²⁺和MDA升高（图4l-n）。
结论与价值
科学意义：
- 首次发现天然化合物ACE能同时靶向PCBP1/2和GPX4，提出“铁代谢-抗氧化系统”双重干预的铁死亡诱导策略。
- 揭示了PCBP1/2作为铁死亡调控新靶点的潜力，补充了现有铁离子代谢理论（如HO-1/NCOA4途径的局限性）。
应用价值：
- ACE在结直肠癌（尤其是耐药性肿瘤）中展现高效低毒特性，优于临床一线药物。
- 为开发基于天然产物的多靶点抗肿瘤药物提供范例。
研究亮点
- 创新性靶点：首次报道PCBP1/2的小分子抑制剂，并阐明其通过铁离子释放诱导铁死亡的机制。
- 双重靶向设计：ACE通过协同作用克服单靶点药物的耐药性，为组合靶向策略提供实验依据。
- 转化医学潜力：类器官模型证实ACE对患者样本的有效性，且安全性良好，具备临床转化前景。
其他有价值内容
- 局限性：ACSL4/LOX在脂质代谢中的协同作用、GPX4降解的具体E3连接酶尚未解析。
- 未来方向：探索ACE与免疫治疗（如PD-1抑制剂）的联合应用，以及缺氧微环境（HIF-1α信号）对ACE敏感性的影响。
此研究通过多学科交叉方法，为结直肠癌治疗提供了新的理论和实践基础，相关数据已开源共享（ProteomeXchange: PXD064773）。