代谢守门员ACAD9通过调控线粒体复合物I与亚油酸代谢平衡卵巢癌氧化还原稳态的机制研究

【编辑推荐】高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）在脂质富集微环境中依赖脂肪酸代谢却面临氧化应激挑战。中国科学院团队通过体内CRISPR/Cas9筛选发现ACAD9通过双重机制协调线粒体复合物I功能与亚油酸（LA）代谢，既维持能量供应又抑制铁死亡（ferroptosis）。该研究揭示了ACAD9作为代谢-氧化还原平衡核心调控因子的作用，为靶向脂代谢的卵巢癌治疗提供新策略。

　　

卵巢癌作为妇科恶性肿瘤中最致命的类型之一，其独特的腹膜转移特性与脂质富集的微环境密切相关。在充满游离脂肪酸的网膜区域，癌细胞既要高效利用脂质供能，又要应对由此产生的氧化应激压力。这种代谢悖论的核心调控机制长期未被阐明，特别是多不饱和脂肪酸（PUFA）既可作为β-氧化的底物，又可能通过膜脂整合诱发铁死亡的矛盾作用，成为制约卵巢癌治疗的关键科学问题。

中国科学院团队在《Cancer Letters》发表的研究中，通过创新性地结合体内全基因组CRISPR/Cas9筛选与多组学分析，发现ACAD9（酰基辅酶A脱氢酶家族成员9）在协调代谢与氧化还原平衡中发挥核心作用。研究人员首先构建原位卵巢癌小鼠模型，利用GeCKO v2.0 CRISPR文库筛选出ACAD9是腹膜转移的关键驱动因子。临床数据分析显示ACAD9高表达与患者不良预后显著相关。机制研究发现，ACAD9通过双重功能维持癌细胞存活：一方面作为线粒体复合物I（mitochondrial complex I）的组装因子保障电子传递链（ETC）完整性，另一方面调控亚油酸（LA）的代谢流向。

关键技术包括：1）基于GeCKO v2.0文库的体内CRISPR筛选；2）整合转录组、代谢组和脂质组的多组学分析；3）使用ID8细胞（具有HGSOC表型）和临床样本验证；4）通过Seahorse能量代谢分析仪检测氧化磷酸化（OXPHOS）功能；5）采用C11-BODIPY^581/591探针监测脂质过氧化水平。

【in vivo CRISPR/Cas9筛选鉴定ACAD9为卵巢癌腹膜转移关键因子】
全基因组筛选发现ACAD9缺失显著抑制肿瘤腹膜播散。在SK-OV-3和ID8细胞中验证显示，ACAD9敲除导致线粒体呼吸链复合物I活性降低40%，同时引起活性氧（ROS）积累和ATP产量下降。

【ACAD9维持线粒体呼吸与氧化还原平衡】
蛋白质组学揭示ACAD9缺陷导致ETC亚基NDUFS1/NDUFS3表达降低。在LA富集条件下，ACAD9缺失细胞出现明显的电子漏泄，ROS水平升高2.3倍，同时伴随谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性抑制。

【ACAD9调控LA代谢流向决定细胞命运】
¹³C标记示踪显示，正常条件下70% LA进入β-氧化，而ACAD9缺失时55% LA转向膜磷脂合成。这种重编程导致细胞膜中花生四烯酸（AA）含量增加1.8倍，形成铁死亡敏感表型。

【代谢-氧化还原失衡触发铁死亡】
脂质组学检测到ACAD9敲除细胞中磷脂酰乙醇胺（PE）-AA含量增加3倍，同时脂质过氧化产物MDA升高4.5倍。铁死亡抑制剂ferrostatin-1可挽救60%的细胞死亡，证实死亡机制为铁死亡。

该研究首次阐明ACAD9通过"代谢守门员"机制协调能量代谢与氧化还原平衡：在生理状态下促进LA的β-氧化以维持OXPHOS；在ACAD9缺失时则通过膜脂重塑和ROS累积协同诱发铁死亡。这一发现不仅揭示了卵巢癌在脂质富集微环境中的生存策略，更重要的是提出了靶向ACAD9-LA代谢轴的治疗新思路——通过干扰ACAD9功能可特异性诱导癌细胞铁死亡，而正常细胞因较低的PUFA代谢需求可免受影响。研究涉及的CRISPR筛选策略和多组学整合分析方法为肿瘤代谢研究提供了范式，ACAD9作为预测铁死亡敏感性的生物标志物也具有临床转化潜力。Yanan Chen、Jia Li等作者强调，针对ACAD9的小分子抑制剂开发可能成为克服卵巢癌化疗耐药的新途径。