癌症细胞通过脂肪酸结合蛋白7逃避免疫细胞诱导的铁死亡

背景介绍

癌症通过创建免疫抑制环境来阻碍免疫反应，从而使肿瘤能够生长并对治疗产生抵抗。免疫系统通过CD8+ T细胞诱导肿瘤细胞发生铁死亡（ferroptosis），这是一种依赖铁离子的脂质过氧化和活性氧（ROS）积累的细胞死亡方式。然而，癌症细胞如何逃避免疫治疗诱导的铁死亡机制尚不明确。本文揭示了癌症细胞通过上调脂肪酸结合蛋白7（FABP7）来逃避铁死亡和抗肿瘤免疫的机制。

FABP7是一种主要在大脑中表达的蛋白质，参与脂肪酸代谢和运输，尤其在神经干细胞和神经发生中发挥重要作用。此前的研究表明，FABP7在多种癌症中高表达，并与不良预后相关。然而，FABP7在调节铁死亡中的具体作用及其对免疫治疗的影响尚未得到充分研究。本文旨在揭示FABP7在肿瘤细胞逃避免疫介导铁死亡中的具体机制，并为增强免疫治疗效果提供新的治疗靶点。

论文来源

本文由Maria Angelica Freitas-Cortez等二十余位作者共同完成，主要来自UT Southwestern Medical Center和MD Anderson Cancer Center等研究机构。研究结果于2025年发表在Molecular Cancer期刊上，题目为《Cancer cells avoid ferroptosis induced by immune cells via fatty acid binding proteins》。

研究流程与实验设计

研究流程概述

本研究分为多个步骤，通过体外细胞实验和体内小鼠模型，结合高通量测序、脂质组学分析、免疫组化等多种技术，系统地探讨了FABP7在肿瘤细胞逃避铁死亡中的作用机制。以下是具体流程：

1. 细胞系与小鼠模型的建立
   研究使用了PD1敏感（PD1-sensitive, Sen）和PD1抵抗（PD1-resistant, Res）的肿瘤细胞系，以及B16F10黑色素瘤细胞和QPP7胶质母细胞瘤细胞。小鼠模型中使用了129 Sv/Ev和C57BL/6品系，并通过基因编辑技术构建了CD8+ T细胞特异性敲除Rora基因的小鼠模型。

2. 脂质组学分析
   使用质谱技术对Sen和Res肿瘤的脂质代谢进行全面分析，揭示了Res肿瘤在PD1抑制剂处理下的脂质代谢变化。通过油红O染色验证了Res肿瘤中脂质积累的增加。

3. 靶向脂质组学与脂肪酸氧化分析
   通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）定量检测肿瘤中的类二十烷酸（eicosanoids）和脂肪酸代谢物，并结合Seahorse分析仪评估线粒体脂肪酸氧化（FAO）功能。

4. 组学分析与表观遗传学研究
   通过RNA测序（RNA-seq）和染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）分析Res和Sen肿瘤的基因表达和表观遗传修饰变化，揭示了FABP7对铁死亡相关基因（如Lpcat3和Bmal1）的调控机制。

5. 免疫细胞与肿瘤细胞共培养实验
   通过体外共培养实验，研究FABP7对CD8+ T细胞凋亡和昼夜节律基因表达的影响，并结合ATAC-seq和RNA-seq分析FABP7对T细胞转录组的调控。

6. 流式细胞术与免疫组化分析
   通过流式细胞术检测CD8+ T细胞的凋亡率，并结合免疫组化验证FABP7对肿瘤微环境中脂质过氧化和免疫细胞浸润的影响。

7. 体内实验验证
   在129 Sv/Ev和C57BL/6小鼠模型中，通过注射Res和Res-shFABP7细胞，评估FABP7敲除对肿瘤生长和免疫治疗敏感性的影响。

主要结果与逻辑关系

1. PD1抵抗肿瘤的脂质代谢重编程
   脂质组学分析显示，Res肿瘤在PD1抑制剂处理后，甘油三酯（TGs）和单不饱和脂肪酸（MUFAs）水平显著升高，而多不饱和脂肪酸（PUFAs）水平降低。这种脂质代谢变化使肿瘤细胞对铁死亡更具抵抗力。Seahorse分析进一步表明，Res细胞的线粒体脂肪酸氧化能力增强，ATP生成率提高。

2. FABP7的上调与表观遗传调控
   RNA-seq和ChIP-seq分析显示，Res肿瘤中FABP7显著上调，并通过表观遗传修饰调控铁死亡相关基因的表达。具体而言，FABP7降低了Lpcat3的转录，同时增加了Bmal1的表达，从而抑制了铁死亡。

3. FABP7对免疫细胞的影响
   共培养实验发现，Res肿瘤中的FABP7通过上调CD8+ T细胞中FABP7的表达，破坏了昼夜节律基因的表达，并促进了T细胞的凋亡。ATAC-seq和RNA-seq分析进一步揭示了FABP7通过调控Rora和p53通路诱导T细胞凋亡的机制。

4. FABP7敲除增强免疫治疗敏感性
   在129 Sv/Ev和C57BL/6小鼠模型中，FABP7敲除显著增强了肿瘤对PD1抑制剂的敏感性，并增加了肿瘤微环境中CD8+ T细胞的浸润，减少了T细胞的凋亡。

结论与意义

本研究揭示了FABP7在肿瘤细胞逃避免疫介导铁死亡中的关键作用。通过脂质代谢重编程、表观遗传调控和免疫微环境重塑，FABP7促进了肿瘤细胞的存活和免疫治疗抵抗。研究结果为开发针对FABP7的靶向治疗提供了理论依据，有望通过抑制FABP7来增强免疫治疗的疗效，特别是在PD1抵抗的肿瘤中。

研究亮点

1. 创新性地揭示了FABP7在肿瘤免疫逃逸中的多重作用
   首次系统阐明了FABP7通过脂质代谢、表观遗传和免疫调控等多重机制帮助肿瘤细胞逃避免疫介导的铁死亡。

2. 多组学结合的高通量分析
   通过RNA-seq、ChIP-seq、ATAC-seq和脂质组学等多组学技术，全面解析了FABP7的分子机制。

3. 新型治疗靶点的发现
   研究提出FABP7作为潜在的治疗靶点，为克服肿瘤免疫治疗抵抗提供了新的方向。

其他有价值的信息

本研究还发现了FABP7通过调控昼夜节律基因影响CD8+ T细胞功能的机制，为理解肿瘤微环境中免疫细胞的生物学行为提供了新的视角。这一发现可能为开发基于昼夜节律调节的癌症免疫治疗策略提供启示。