Advanced Science (1区) I 靶向胃癌“胆固醇感应器”SCAP：桔梗皂苷D诱导内质网应激依赖性铁死亡！(覃江江/张卫东/陶方方/潘光照团队)

2026年6月29日，中国科学院杭州医学研究所、浙江省肿瘤医院、浙江大学、浙江中医药大学、中国医学科学院药用植物研究所等多家单位联合，在Advanced Science（中科院1区，IF=14.1）在线发表题为 “Functional Suppression of SCAP Triggers Endoplasmic Reticulum Stress-Dependent Ferroptosis by Impairing Cholesterol Metabolism in Gastric Cancer” 的研究论文。该文于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）中的胆固醇代谢重编程，发现固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白（SCAP）在胃癌组织中特异性高表达，并与胆固醇合成增强和不良预后相关。研究团队进一步以 SCAP 的固醇感应结构域（SSD）为靶点进行结构导向筛选，鉴定出天然化合物桔梗皂苷D（Platycodin D，PD）可作为 SCAP 功能性小分子抑制剂。机制上，PD 破坏 SCAP 的固醇感应功能，持续激活 SREBP2 介导的胆固醇新生合成，同时抑制 LXR 相关胆固醇外排，最终造成内质网胆固醇过载、内质网应激，并诱导 GPX4 相关铁死亡。动物移植瘤和患者来源类器官模型进一步支持了这一机制，为胃癌代谢脆弱性干预提供了新的研究思路。

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【摘 要】

胆固醇代谢重编程正逐渐被认为是肿瘤中的一种潜在脆弱性，但由于缺乏可成药化靶点，相关临床转化仍受到限制。本研究将胃癌（GC）中的固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白（SCAP）的固醇感应结构域（SSD）确定为一个潜在治疗靶点。多组学分析证实，SCAP 在胃癌组织中特异性高表达，并与不良预后及胆固醇合成通路过度激活相关。

基于 SSD 结构的高通量筛选，研究发现天然化合物桔梗皂苷D（PD）是 SCAP 的小分子抑制剂。PD 可持续激活 SREBP2，但同时反常地阻断胆固醇外排。其机制在于，PD 特异性破坏 SCAP 的固醇感应功能，使 SREBP2 介导的胆固醇生物合成失去限制。该关键功能障碍导致胆固醇在内质网（ER）中病理性过载，并诱发蛋白毒性应激。

进一步研究显示，这种应激会破坏核因子红系2相关因子1（Nrf1）在内质网中的滞留，迫使其发生核转位，从而削弱肝X受体（LXR）介导的胆固醇外排。研究还证明，靶向 SCAP 可启动 GPX4 级联相关铁死亡，而抑制胆固醇合成或应激反应可逆转这一过程。在体内实验中，PD 表现出较强的抑瘤作用，并且与顺铂相比具有更好的安全性。该研究建立了 SSD 功能破坏、胆固醇失衡与铁死亡之间的因果联系，为利用胃癌代谢脆弱性提供了新的干预范式。

01

研究背景及科学问题

胃癌（GC）是全球常见恶性肿瘤之一，也是癌症相关死亡的重要原因。尽管胃癌诊疗不断进展，但有效靶向治疗的开发仍然面临挑战。代谢重编程是肿瘤的重要特征之一，与肿瘤发生、进展密切相关。在多种代谢异常中，胆固醇稳态紊乱尤为突出，并具有重要功能意义。

胆固醇不仅是细胞膜的重要结构成分，也是一类参与信号转导的关键分子。通过精密调控的生物合成和代谢通路，胆固醇可支持肿瘤细胞持续增殖、信号传递、肿瘤微环境重塑以及治疗抵抗。胆固醇代谢还能与 AKT/FOXO1、Notch、AKT/ERK 等通路相互作用，影响细胞增殖、分化和迁移。近年来，胆固醇与铁死亡之间的关系也受到关注：胆固醇合成末端代谢物 7-脱氢胆固醇（7-DHC）被认为具有抑制铁死亡的作用，而过量胆固醇积累也可能促进细胞死亡。这提示胆固醇稳态是维持细胞正常生理状态的重要因素，靶向胆固醇代谢可能成为胃癌治疗的潜在策略。

细胞胆固醇稳态依赖新生合成、脂蛋白介导的摄取、外排和酯化等过程的动态平衡。在生理状态下，胆固醇水平受到固醇响应转录因子和代谢感受器的反馈调控。固醇调节元件结合蛋白（SREBPs）是脂质代谢调控的核心因子。其中，SREBP-1a 主要激活广泛脂质生成程序，SREBP-1c 更偏向促进脂肪酸合成，而 SREBP-2 则主要调控胆固醇生物合成和低密度脂蛋白（LDL）受体表达。所有 SREBP 亚型均需要与位于内质网的胆固醇感受器 SCAP 相互作用，才能完成蛋白水解激活和核转位。因此，SCAP 是连接细胞固醇水平与 SREBP 介导转录反应的关键枢纽。

SCAP 蛋白由 1276 个氨基酸组成，包含多个参与胆固醇稳态调控的结构域。其中，固醇感应结构域（SSD）由跨膜螺旋组成，包含胆固醇结合口袋，是固醇识别的关键区域。INSIG 结合结构域参与固醇依赖性调控，Loop6 中的 MELADL 基序通过与 Sec24 结合介导 COPII 囊泡装载，C 端 WD40 重复结构域则有助于 SREBP2 复合物组装。作为固醇响应性生物传感器，SCAP 控制 SREBP2 从内质网向高尔基体转运，从而调节胆固醇合成相关基因表达。

目前，围绕 SCAP-SREBP 轴的治疗策略主要包括阻断内质网-高尔基体转运、干扰高尔基体加工、促进 SCAP 泛素-蛋白酶体降解、抑制 SREBP 转录、解离 COPII 被膜复合物以及减弱脂质激酶信号等。尽管已有一些 SCAP 抑制剂显示出一定活性，但 SSD 作为治疗靶点仍未被充分开发。基于此，作者提出假设：如果利用小分子靶向 SCAP 的 SSD，就可能破坏固醇感应功能，并通过扰乱胆固醇代谢产生抗肿瘤效应。

在本研究中，作者发现 SCAP 在胃癌组织中过表达，并与胆固醇水平升高和预后不良相关。随后，研究团队鉴定出一种靶向 SSD 的新型功能性 SCAP 抑制剂。该抑制剂不会降解 SCAP，而是激活胆固醇新生合成，导致内质网胆固醇病理性过载。机制上，这一过程破坏了内质网驻留转录因子和胆固醇感受器 Nrf1/NFE2L1 的功能，引发其蛋白水解激活和核转位，进而损害 LXR 介导的胆固醇外排。最终，极端内质网胆固醇过载诱导胃癌细胞发生铁死亡。该脆弱性在患者来源移植瘤和类器官模型中得到验证，提示胆固醇稳态可作为胃癌细胞中的可靶向代谢弱点。

02

重要发现及亮点

SCAP 在胃癌中特异性高表达，并与不良预后相关

研究首先评估了 SCAP 在胃癌中的临床特征。对 75 对胃癌组织及邻近正常组织进行分析后发现，肿瘤组织中的 SCAP mRNA 和蛋白水平均显著高于邻近正常组织。TCGA 数据也支持这一结果，并显示 SCAP 表达随肿瘤分级升高而增加。

在研究团队自建的 48 例手术切除胃癌患者队列中，按 SCAP 表达中位数进行分组后，SCAP 高表达患者（SCAP+，n=26）的总生存期显著短于 SCAP 低表达患者（SCAP−，n=22；p=0.0404）。此外，胆固醇生物合成关键转录因子 SREBP2 在肿瘤组织中上调，并与 SCAP mRNA 水平呈正相关。

为了进一步验证临床样本中的胆固醇代谢改变，研究者又分析了 15 例胃癌患者样本中的胆固醇水平及 SCAP、INSIG1、SREBP2、HMGCR 等关键调控蛋白。多重免疫组化显示，与邻近正常组织相比，原发肿瘤中 Filipin 染色标记的胆固醇沉积以及胆固醇合成相关蛋白明显升高。独立患者队列的 Western blot 结果进一步支持了这一发现。随着疾病进展，从邻近正常组织到腹膜转移灶，这些蛋白表达水平呈逐步升高趋势，提示胃癌进展过程中可能存在适应性胆固醇代谢重编程。

图1：SCAP 在胃癌中高表达并与不良预后相关。（A）分析胃癌患者中 SCAP 临床特征的工作流程。该策略包括两个主要部分：（1）利用自建数据库评估 SCAP 的临床相关性，包括组织表达差异和患者预后；（2）对 15 对肿瘤组织、邻近正常组织和腹膜转移灶进行病理分析，重点关注胆固醇水平及胆固醇合成关键调控因子。（B，C）自建数据库中配对胃癌样本的 SCAP mRNA 表达（B，n=75）和配对胃癌组织中的 SCAP 蛋白水平（C，n=53）。（D）基于 The Cancer Genome Atlas（TCGA）数据库分析正常组织（n=34）和胃癌组织（n=415）中的 SCAP mRNA 水平。（E）TCGA 数据库中不同肿瘤分级胃癌样本的 SCAP mRNA 表达。正常组织（n=34）；1级（n=12）；2级（n=148）；3级（n=246）。（F）自建胃癌队列中 SCAP 表达与患者生存的相关性。（G）基于 TCGA 数据库分析 SCAP 与 SREBP2 mRNA 水平的相关性。（H，I）患者1和患者2配对胃癌组织中 SCAP、SREBP2、HMGCR、INSIG1 和 Filipin 染色的代表性多重免疫组化图像。比例尺：H 为 100 µm，I 为 200 µm。AT，邻近正常组织；PR，原发肿瘤组织。（J）患者3不同胃癌病理亚型中 SCAP、SREBP2、HMGCR 和 INSIG1 表达的代表性图像。比例尺=100 µm。

靶向 SCAP-SSD 的高通量筛选鉴定出 PD

SCAP 可通过其 SSD 感知胆固醇水平，并与 INSIG1/2 相互作用，从而调节胆固醇合成和摄取相关基因的转录。作者认为，用小分子靶向 SSD 可能破坏细胞胆固醇感应，进而影响胆固醇合成、代谢和肿瘤生长。

研究团队以 SSD 作为候选药物结合口袋，进行了多轮虚拟筛选和功能筛选。由于天然产物来源脂肪酸类化合物构象灵活性较高，容易产生旋转键过多且活性较低的化合物，作者首先筛选保留旋转键数≤12的分子，共 2981 个。随后使用结构导向虚拟筛选，选取得分较高的化合物，并从前 50 个候选分子中根据结合构象和化学多样性人工筛选出 10 个候选化合物进行实验验证。

二级筛选采用高内涵成像、Western blot 和免疫荧光检测。研究目标是寻找能够诱导胆固醇合成通路持续激活的抑制剂，检测指标包括成熟型 SREBP2（mSREBP2）和胆固醇水平。Filipin 染色高内涵筛选显示，桔梗皂苷D（PD）、macranthoside B（MB）和 digitonin（DGT）可显著诱导细胞内胆固醇积累。Western blot 结果进一步显示，PD 在 NUGC4 和 MKN1 两种细胞中均能明显促进 SREBP2 成熟，是最突出的候选化合物之一。Golgin 97 共定位实验也证实，PD 可促进 SREBP2 向高尔基体转运。

分子动力学模拟显示，PD-SCAP 复合物由多种分子间作用力稳定，包括氢键、C–H 相互作用、Pi-Sigma 相互作用和疏水相互作用。这些相互作用主要集中在 SCAP 的 SSD 区域，提示 PD 可特异性结合 SSD。细胞热转变实验（CETSA）进一步表明，PD 可提高全长 SCAP 及 SCAP-SSD 的热稳定性。功能验证显示，在 SCAP 敲低的胃癌细胞中表达缺失 SSD 的 SCAP 突变体后，细胞内胆固醇水平升高，但 PD 进一步诱导胆固醇积累的能力消失，说明 PD 的作用依赖 SCAP 的 SSD。

图2：PD 被鉴定为 SCAP 固醇感应结构域的功能性抑制剂。（A）SCAP 固醇感应结构域（SSD）活性口袋示意图。（B）筛选 SCAP SSD 功能性抑制剂的工作流程。初筛包括将 SCAP-SSD 与含 4260 个化合物的药物库进行虚拟对接。功能筛选结合高内涵成像、免疫印迹和 SREBP2 内质网-高尔基体转运实验。ER，内质网。（C）按对接得分排序的前 10 个 SCAP SSD 相互作用化合物。（D）高内涵成像检测前 10 个候选化合物诱导的细胞胆固醇水平变化。Ctrl，对照；Chol，胆固醇。（E）NUGC4 和 MKN1 细胞经前 10 个化合物处理 24 h 后，SCAP、前体 SREBP2（pSREBP2）和成熟型 SREBP2（mSREBP2）的免疫印迹分析。（F）代表性免疫荧光图像显示，经 PD、DGT 或 Chol 处理后，SREBP2 与高尔基体标志物 Golgin 97 的共定位，以及细胞内胆固醇水平（Filipin 染色）。比例尺=50 µm。（G）SCAP SSD（青色）与 PD（紫色）在 200 ns 时相互作用的动力学模拟。SCAP 蛋白晶体结构文件（PDB ID：7ETW）下载自 RCSB。（H，I）稳定表达 His-SCAP SSD（氨基酸 284–422）的 HEK293T 细胞，经 20 µm PD 处理后，在不同温度下（H）或在 37℃、50℃下随 PD 浓度递增处理（I）的免疫印迹结果。图中展示定量后的蛋白水平。（J）SCAP 敲低 MKN1 细胞重新表达 SCAP-WT 或 SCAP-ΔSSD（缺失氨基酸 284–442）后，经载体或 10 µm PD 处理 24 h，Filipin 染色显示胆固醇的代表性图像。比例尺=50 µm。NS，无显著性差异。

PD 通过影响胆固醇新生合成和外排造成代谢失衡

为了阐明 PD 靶向 SCAP-SSD 后的功能影响，作者进行了蛋白组学和转录组学联合分析。PD 处理后，固醇/胆固醇生物合成通路及 HMGCR、FDFT1、CYP51A1、LSS、SQLE 等关键酶显著上调。RT-qPCR 进一步验证了胆固醇合成级联中多个酶基因的 mRNA 上调，包括 HMGCR、FDFT1、SQLE、LSS、CYP51A1、MSMO1、EBP、SC5D 和 DHCR7。

为了区分细胞内胆固醇积累来源于新生合成还是血清来源摄取，研究者在 PD 处理前对细胞进行 24 h 血清饥饿。结果显示，即使在去除血清来源胆固醇后，PD 处理细胞仍大量积累胆固醇，甚至超过胆固醇转运抑制剂 U-18666A 诱导的水平。Amplex Red 检测也显示 PD 可提高细胞总胆固醇水平，而 HMGCR 抑制剂辛伐他汀（SIM）可逆转该效应。这说明 PD 诱导的胆固醇积累主要来自内源性新生合成，而非外源摄取。

值得注意的是，PD 诱导的胆固醇积累并不是正常代谢激活，而是固醇稳态被破坏后的结果。多组学结果显示，PD 同时激活胆固醇合成及代谢相关通路，但功能层面的代谢流动并未正常推进，反而出现明显脂质代谢紊乱。进一步分析发现，胆固醇外排相关基因受到显著抑制。正常情况下，细胞内胆固醇升高会促进氧固醇生成，激活 LXR 转录网络，以促进胆固醇外排并抑制合成和摄取。然而，PD 干预后 LXR 通路被抑制，RT-qPCR 证实 ABCA1、ABCG1 等胆固醇外排转运体以及 LXRα 等脂质激活转录因子下调，提示胆固醇代谢调控出现广泛失衡。

图3：PD 通过扰乱胆固醇新生合成和外排损害胆固醇代谢。（A）PD 处理细胞与载体处理细胞之间差异表达蛋白的火山图（每组 n=3 个重复）。粉色点表示参与胆固醇合成的蛋白；灰色点表示无显著变化。UP，上调；DOWN，下调。（B）基于蛋白组学的类固醇/胆固醇生物合成通路分析，显示 PD 组相较对照组的蛋白富集情况。矩形代表蛋白水平；红色表示上调；灰色表示无变化（每组 n=3 个细胞重复）。（C）载体处理和 PD 处理 MKN1 细胞中类固醇/胆固醇生物合成基因的相对 mRNA 水平（n=3 个生物学重复）。（D）经载体、PD（5 或 10 µm）或 U-18666A 处理细胞中的细胞内胆固醇水平（Filipin 染色）。U-18666A 作为胆固醇转运抑制剂。（E）MKN1 和 NUGC4 细胞经载体或 PD（5 或 10 µm）处理 24 h 后，使用 Amplex Red Cholesterol Assay Kit 检测细胞内总胆固醇水平（n=3 个生物学重复）。（F）经载体、PD 单独处理或 PD 联合辛伐他汀（SIM，HMGCR 抑制剂）处理细胞中的细胞内胆固醇水平。（G）载体组与 PD 组的通路富集图谱（蛋白组学）。（H）载体组与 PD 组中胆固醇代谢过程的基因集富集分析（GSEA，RNA-seq）。（I）肿瘤细胞胆固醇代谢示意图。（J）载体组与 PD 组中胆固醇代谢通路差异表达蛋白的热图（蛋白组学）。（K）载体处理和 PD 处理 MKN1 细胞中胆固醇外排基因的相对 mRNA 水平（n=3 个生物学重复）。NS，无显著性差异。

PD 促进 SCAP-SREBP2 复合物向高尔基体转运并激活 SREBP2

在低胆固醇状态下，SCAP 可将 SREBP2 通过 COPII 囊泡转运至高尔基体，随后 S1P 和 S2P 蛋白酶依次切割 SREBP2，释放具有转录活性的成熟片段，使其进入细胞核并激活脂质生成相关基因。相反，在高固醇状态下，SCAP 与 INSIG1/2 结合，使 SCAP-SREBP2 复合物滞留于内质网，从而抑制脂质生物合成。

研究显示，PD 不改变总 SCAP 或 INSIG1 水平，但显著提高 mSREBP2 水平。Co-IP 实验证实，PD 处理削弱 SCAP-INSIG1 相互作用，同时增强 SCAP-SREBP2 复合物形成。免疫荧光结果显示，PD 处理后 SCAP 与高尔基体标志物 Golgin 97 的共定位增加。更重要的是，PD 以剂量依赖方式促进 SREBP2 核转位，说明 PD 通过促进 SREBP2 蛋白水解成熟来激活胆固醇新生合成。

为了进一步证明 PD 通过 SCAP-SSD 激活 SREBP2，作者关注了 SSD 中进化保守的 Tyr298（Y298）。在酵母系统中，Y298 位于 SSD 变构网络枢纽，参与 SCAP-INSIG1/2 复合物组装，该位点突变可导致固醇不敏感和 SREBP 持续激活。研究构建了 SSD 缺失突变体以及 Y298C、D428A、Q432A 点突变体。结果显示，SSD 缺失和 Y298C 突变均削弱 SCAP-INSIG1 结合并增强 SCAP-SREBP2 相互作用，但 PD 无法进一步增强这些突变体中的 SCAP-SREBP2 结合。Y298C 突变还提高了核内 SREBP2 和胆固醇水平，说明 Y298 是 PD 通过 SCAP-SSD 激活胆固醇合成的关键位点。相比之下，D428A 和 Q432A 突变虽增强 SCAP-INSIG1 结合并降低 SCAP-SREBP2 相互作用，但 PD 仍可部分恢复 SCAP-SREBP2 结合和胆固醇水平，提示 SSD 内可能存在多个调控节点。

图4：PD 与 SSD 结合促进 SCAP-SREBP2 复合物向高尔基体转运并促进 SREBP2 蛋白水解激活。（A，B）MKN1 和 NUGC4 细胞中内源性 SCAP-INSIG1（A）和 SCAP-SREBP2（B）复合物的共免疫沉淀。细胞裂解液用抗 INSIG1 或抗 SCAP 抗体免疫沉淀 12 h，随后进行免疫印迹。（C）稳定表达 GFP-SCAP 的 HEK293T 细胞经载体或 10 µm PD 处理 6 h 后，代表性免疫荧光图像显示 SCAP 与高尔基体共定位。比例尺=50 µm。（D）SREBP2 核转位强度的定量。（E）免疫印迹检测 PD 处理后 MKN1 和 NUGC4 细胞中细胞核和细胞质 SREBP2 水平。（F）SCAP SSD 内突变位点的生物信息学预测。（G，H）SCAP 敲低 MKN1 细胞重新表达 Flag-SCAP WT、ΔSSD（G）或 Y298C（H）突变体后，经 PD 处理并进行 Flag 免疫沉淀，检测 Flag、SREBP2 和 INSIG1 的免疫印迹结果。（I，J）SCAP 敲低 MKN1 细胞表达 Flag-SCAP WT 或 Y298C 突变体，并经载体或 10 µM PD 处理 24 h 后，SREBP2 核转位的代表性免疫荧光图像（I）和定量结果（J）。比例尺=50 µm。（K）SCAP 敲低 MKN1 细胞重新表达 Flag-SCAP WT 或 D428A 突变体后，经 PD 处理并进行 Flag 免疫沉淀，检测 Flag、SREBP2 和 INSIG1 的免疫印迹结果。（L）SCAP 敲低 MKN1 细胞表达 WT 或突变型 Flag-SCAP（Y298C、D428A、Q432A），并经载体或 10 µM PD 处理 24 h 后，Filipin 强度的定量。WT，野生型；NS，无显著性差异。

胆固醇过载驱动内质网应激，促使 Nrf1 核转位并削弱胆固醇外排

细胞承载胆固醇的能力有限，内质网中的胆固醇通常不足细胞总固醇的 5%，因此对胆固醇过载极为敏感。过量胆固醇进入内质网会损害内质网膜流动性，影响内质网驻留酶功能，并诱发异常适应性应答。

研究发现，PD 靶向 SCAP-SSD 后会抑制 LXR 驱动的胆固醇外排程序，提示其上游可能涉及内质网胆固醇积累。Nrf1/NFE2L1 是一种位于内质网膜上的固醇感受器，可通过调节 CD36/LXR 网络维持胆固醇稳态。作者推测，PD 诱导的内质网胆固醇积累会破坏 Nrf1 协同功能，使其无法在代谢应激下维持胆固醇稳态。

Filipin 与 ER-tracker 共定位实验显示，PD 处理后胆固醇大量沉积于内质网。Western blot 显示，PD 可剂量依赖性激活 IRE1α/XBP-1 内质网应激通路，而 SIM 联合处理可有效抵消该效应，证明 PD 诱导的是胆固醇依赖性内质网应激。

随后，研究者分析 Nrf1 的表达和亚细胞定位。PD 处理后，全长 Nrf1（FL.Nrf1）减少，而切割型 Nrf1（CL.Nrf1）增加。免疫荧光显示，PD 处理后 Nrf1 明显向细胞核积累，且其在内质网中的滞留减少。细胞核/细胞质分离实验进一步证实 PD 显著增加核内 CL.Nrf1 水平，而 SIM 可明显逆转这一核转位过程。ER 应激诱导剂 tunicamycin（TM）和 IRE1α 抑制剂 4µ8C 的实验进一步表明，胆固醇过载依赖性内质网应激是 Nrf1 核转位的重要驱动因素，也可解释 PD 处理后 LXR 介导胆固醇外排受损的机制。

图5：PD 介导胆固醇依赖性内质网应激，迫使 Nrf1 发生核转位。（A）提出的模型：病理性胆固醇积累诱导内质网应激/未折叠蛋白反应（UPR），损害内质网锚定 Nrf1 的功能及其对胆固醇外排的协调作用。ER，内质网。（B）胆固醇（Filipin）与 ER-Tracker 共定位的定量。利用 ImageJ 对白色箭头所示区域进行共定位分析。比例尺=20 µm。（C，D）MKN1 细胞经载体、PD 单独处理（C）或 PD 联合辛伐他汀（SIM）处理（D）后，IRE1α/XBP-1 通路蛋白的免疫印迹结果。（E）MKN1 和 NUGC4 细胞经载体或指定浓度 PD 处理后，Nrf1 的免疫印迹结果。FL.Nrf1，全长 Nrf1 蛋白；CL.Nrf1，切割型 Nrf1 蛋白。（F）代表性免疫荧光图像显示 Nrf1 与内质网的共定位，内质网由 calnexin 标记。柱状图定量核内 Nrf1 强度。共定位分析在白色箭头所示区域进行。比例尺=50 µm。（G）MKN1 和 NUGC4 细胞经载体、PD 单独处理或 PD 联合 SIM 处理后，细胞核和细胞质中的 Nrf1 水平。（H）SCAP 敲低 MKN1 细胞表达 Flag-SCAP WT 或 Y298C 突变体，并经载体或 tunicamycin（TM）处理 24 h 后，Nrf1 与内质网的共定位。图中显示核内 Nrf1 强度；白色虚线圆圈表示细胞核。比例尺=50 µm。（I）MKN1 细胞经 PD、4µ8C（IRE1α 抑制剂）或二者联合处理后，Nrf1 与内质网的共定位；柱状图定量核内 Nrf1 强度。白色虚线圆圈表示细胞核。比例尺=50 µm。NS，无显著性差异。

PD 诱导胃癌细胞发生内质网应激依赖性铁死亡

蛋白组学分析显示，PD 处理细胞中铁死亡相关通路显著富集。形态学和超微结构分析发现，PD 可诱导明显线粒体异常，包括线粒体缩小、嵴消失和外膜碎裂，这些均是铁死亡的典型特征。C11-BODIPY 流式检测显示，PD 处理后脂质活性氧（lipid ROS）剂量依赖性升高，而铁死亡抑制剂 Ferrostatin-1（Fer-1）可明显减弱这一变化。丙二醛（MDA）检测进一步证明 PD 可剂量依赖性增强脂质过氧化。二价铁检测也显示，PD 可诱导 Fe²⁺ 剂量依赖性升高，并可被 Fer-1 部分逆转。

此外，PD 还以剂量依赖方式降低铁死亡关键抑制因子 GPX4 的蛋白水平。Fer-1 与 PD 联合处理可挽救 PD 诱导的细胞死亡，说明靶向 SCAP-SSD 可触发胃癌细胞铁死亡。为了判断这一过程是否依赖胆固醇代谢紊乱和内质网应激，作者联合使用 SIM 和 PD，结果发现 SIM 可有效逆转 PD 对细胞活力的抑制。IRE1α 抑制剂 4µ8C 与 PD 联合处理则可抑制 XBP-1s，并恢复 GPX4 表达，表明 SCAP-SSD 抑制触发的铁死亡依赖病理性胆固醇积累引发的内质网应激。

图6：PD 通过内质网胆固醇积累在胃癌中诱导内质网应激依赖性铁死亡。（A）代表性透射电子显微镜图像显示 PD 处理后 MKN1 和 NUGC4 细胞中的线粒体形态。粉色箭头表示线粒体缩小和嵴丢失。比例尺=5 µm。（B）MKN1 细胞经载体、PD 单独处理或 PD 联合 5 µm ferrostatin-1（Fer-1）处理后，脂质 ROS 水平的代表性流式细胞术图和定量结果（n=3 个生物学重复）。（C）MKN1 和 NUGC4 细胞经 PD 处理 24 h 后的相对 MDA 水平。（D）MKN1 细胞经载体、PD 单独处理或 PD 联合 5 µm Fer-1 处理后，Fe²⁺ 水平的代表性流式细胞术图和定量结果（n=3 个生物学重复）。（E）MKN1 和 NUGC4 细胞经载体或指定浓度 PD 处理 24 h 后，GPX4 表达的免疫印迹结果。（F，G）MKN1 和 NUGC4 细胞经载体、PD 单独处理或 PD 联合 2 µm Fer-1（F）或 1 µm 辛伐他汀（SIM）（G）处理指定时间后的增殖情况（n=3 个生物学重复）。（H）MKN1 细胞经载体、PD 单独处理或 PD 联合 IRE1α 抑制剂 4µ8C 处理后，IRE1α/XBP-1 通路激活和 GPX4 表达的免疫印迹结果。NS，无显著性差异。

PD 在体内通过诱导内质网应激依赖性铁死亡抑制胃癌生长

为了评价靶向 SCAP-SSD 在胃癌中的治疗潜力，研究团队建立了细胞系来源异种移植瘤（CDX）模型。小鼠随机分为生理盐水组、顺铂组以及两个剂量 PD 组。结果显示，与载体组相比，PD 以剂量依赖方式显著抑制肿瘤生长（p<0.001）。

随后，作者利用来自未经治疗的原发胃癌患者肿瘤组织构建患者来源异种移植瘤（PDX）模型。植入 15 天后，小鼠随机接受生理盐水、顺铂或 PD 治疗 4 周，并以肿瘤体积和重量作为终点。PD 同样表现出明显且剂量依赖的抑瘤作用，其中高剂量 PD 疗效较佳，同时保持小鼠一般生理状态。相比之下，顺铂引起明显体重下降和肾损伤。

对移植瘤组织进行分子分析后发现，PD 增加 SREBP2 和 HMGCR 等胆固醇生物合成调控蛋白表达，提高总胆固醇水平，但不改变 SCAP 表达。多重免疫组化进一步显示，PD 可上调内质网应激标志物 XBP-1 和 HSPA5，同时下调 GPX4。这与体外实验结果一致，支持 PD 通过胆固醇代谢诱导内质网应激并进一步触发铁死亡，从而抑制胃癌肿瘤生长。

图7：PD 通过重塑体内胆固醇代谢抑制胃癌肿瘤生长。（A）在细胞系来源异种移植瘤（CDX）模型中评估 PD 的实验设计。将 NUGC4-luciferase 细胞皮下注射至裸鼠。7 d 后，小鼠接受载体、PD（2.5 或 5.0 mg kg⁻¹）或顺铂（Cis，1.5 mg kg⁻¹）腹腔注射，每周 3 次，持续 2 周。（B）NUGC4 CDX 肿瘤生长曲线。（C）各治疗组小鼠的体内生物发光成像（每组 n=5 只小鼠）。（D）体内成像生物发光强度的定量。（E）在患者来源异种移植瘤（PDX）模型中评估 PD 的实验设计。携带 PDX 肿瘤的 NOD/SCID 小鼠接受载体、PD（2.5 或 5.0 mg kg⁻¹）或 Cis（1.5 mg kg⁻¹）腹腔注射，每周 3 次，持续 4 周。（F，G）PDX 肿瘤的肿瘤生长曲线（F）和最终肿瘤重量（G）（每组 n=5 只小鼠）。（H）代表性多重免疫组化图像显示 PDX 肿瘤组织中 SCAP、SREBP2、HMGCR、INSIG1 和 Filipin 染色。比例尺=500 µm。（I）代表性多重免疫组化图像显示 PDX 肿瘤组织中 HSPA5、XBP-1 和 GPX4。比例尺=500 µm。NS，无显著性差异。

患者来源类器官模型进一步支持 PD 的作用机制

为了进一步评估 SCAP-SSD 靶向策略的临床转化潜力，作者使用来自两名未经治疗胃癌患者的患者来源类器官（PDOs）进行药物测试。PD 显著抑制类器官生长和球体形成，表现为球体数量和直径均明显下降。SIM 或 4µ8C 虽不能完全恢复球体数量，但可部分逆转球体直径下降，说明内质网胆固醇积累及其后续内质网应激是 SCAP-SSD 靶向抗肿瘤效应的重要组成部分。

进一步实验显示，Fer-1 联合处理可显著挽救 PD 抑制的类器官生长和球体形成，证明在这些更接近临床样本的模型中，铁死亡是 PD 介导细胞死亡的主要方式。

图8：PD 在患者来源类器官模型中通过内质网应激依赖性铁死亡抑制胃癌肿瘤生长。（A）使用两名未经治疗胃癌患者来源类器官（PDOs）评估 PD 的实验流程。首先在体外评估 PDOs 以尽量减少混杂因素，随后进行药物干预，包括载体、PD 单独处理（5 µm），或 PD 联合 2 µm 4µ8C、0.5 µm SIM 或 2 µm Fer-1。（B–M）PDOs 经指定化合物处理后的代表性明场图像（B、E、H、K）。图中显示每组类器官数量（C、F、I、L）和直径（D、G、J、M）的定量结果。P1，患者1；P2，患者2。比例尺=200 µm。NS，无显著性差异。

【贡献】★★★★★

本研究表明，靶向胆固醇代谢是一种具有可行性的抗肿瘤研究策略，而深入解析 SCAP 在胆固醇感应和代谢平衡中的作用，可能为胃癌治疗靶点发现提供新的方向。作者发现，SCAP 在胃癌中呈肿瘤特异性高表达，并与不良预后及胆固醇代谢重编程相关。基于 SCAP-SSD 的结构导向筛选鉴定出天然化合物 PD，可通过破坏 SCAP 固醇感应功能，使 SREBP2 介导的胆固醇新生合成持续激活，同时削弱 LXR 相关胆固醇外排，造成内质网胆固醇过载。

这种胆固醇过载进一步诱导内质网应激，促进 Nrf1 核转位，并最终通过 GPX4 相关途径触发铁死亡。该机制在胃癌细胞、动物异种移植瘤以及患者来源类器官模型中均得到支持。总体而言，该研究建立了 SCAP-SSD 功能破坏、胆固醇稳态失衡、内质网应激和铁死亡之间的机制联系，为胃癌代谢脆弱性的靶向干预提供了新的实验依据。

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