结直肠癌是威胁人类健康的重大疾病，2022年全球新发病例超过192万，死亡约90.3万，发病率高居第三，死亡率位列第二。尽管手术、放化疗等治疗手段不断发展，但患者的复发和转移率依然不容乐观。近年来，以免疫检查点抑制剂为代表的免疫疗法在多种癌症中展现出巨大潜力，然而，对于多数结直肠癌患者而言，其获益仍然有限，这促使科学家们不断探索肿瘤细胞如何巧妙地“驯化”免疫系统，为自己创造“宜居”的免疫抑制性微环境（TME），从而逃避免疫监视。与此同时，肿瘤细胞的代谢重编程，特别是脂肪酸代谢的重塑，已被证实是癌症发生发展的重要特征和物质基础。那么，一个关键的科学问题浮现出来：在结直肠癌中，脂肪酸代谢的重编程是否以及如何调控免疫微环境，进而影响肿瘤的进展？这成为该研究领域一个亟待解答的谜题。
围绕这一问题，研究人员在著名期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表了一项研究成果。他们通过生物信息学分析和多组学数据筛选，锁定了一个在结直肠癌中异常缺失的脂肪酸代谢关键酶——短链酰基辅酶A脱氢酶（ACADS），并深入探究了其功能缺失如何通过一条此前未被揭示的、连接表观遗传与天然免疫的全新机制，塑造免疫抑制性肿瘤微环境，最终驱动结直肠癌恶性进展。
本研究综合利用了多种关键技术方法，包括：生物信息学分析公共数据库（GEO, TCGA）；小鼠模型（皮下荷瘤、腹膜癌、AOM/DSS化学诱导的结直肠癌模型）和条件性基因敲除小鼠；细胞模型（基因敲低、过表达、CRISPR/Cas9介导的基因编辑）；单细胞转录组测序分析人结直肠癌样本；免疫印迹、免疫荧光、邻近连接、免疫共沉淀等蛋白互作检测；转录组测序和通路富集分析；质谱鉴定蛋白互作组；线粒体分离及胞浆、线粒体蛋白/核酸分析；DNA甲基化测序、ELISA、亚硫酸氢盐测序、纳米孔测序等DNA甲基化分析；流式细胞术分析肿瘤微环境免疫细胞；基于结构的虚拟筛选和表面等离子共振筛选小分子化合物；使用临床结直肠癌组织样本（队列）进行验证。
研究人员围绕ACADS在结直肠癌中的作用展开系统研究，得出了以下核心发现：
缺陷的ACADS促进CRC进展
通过分析多个公共数据集和小鼠模型，研究首次证实ACADS在结直肠癌组织和细胞中表达显著降低，且与患者的不良预后相关。在小鼠体内，敲低Acads可促进肿瘤生长，而过表达Acads则抑制肿瘤生长。利用肠道上皮细胞特异性Acads条件性敲除小鼠建立的AOM/DSS诱导的结直肠癌模型进一步证实，Acads缺失会增加肿瘤数量和大小，促进肿瘤进展。
ACADS缺陷通过协调免疫抑制性TME促进CRC进展
机制探索发现，Acads敲低对体外培养的结直肠癌细胞自身增殖影响不大，但在免疫缺陷小鼠中其促瘤作用消失，提示其作用依赖于免疫微环境。单细胞测序分析和多色免疫组化证实，ACADS低表达的结直肠癌组织中，髓系来源的抑制性细胞（MDSCs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、调节性T细胞（Tregs）等免疫抑制性细胞浸润增多，而细胞毒性T细胞功能受损，表明ACADS缺失塑造了免疫抑制性的肿瘤微环境。
ACADS缺陷通过抑制Cgas-Sting信号通路来协调免疫抑制性TME
转录组测序提示Acads调控胞质DNA传感通路。进一步的实验证实，Acads敲低会抑制cGAS-STING信号通路关键蛋白（如p-STING, p-TBK1, p-IRF3）的激活及其下游I型干扰素和干扰素刺激基因（如Ifn-β, Isg15, Ccl5）的表达。在动物模型中，使用STING激动剂DMXAA可以逆转Acads敲除导致的肿瘤进展和免疫抑制，而STING抑制剂C-176则能阻断Acads过表达带来的抑瘤效应，证明ACADS通过调控cGAS-STING通路影响肿瘤免疫。
ACADS缺陷通过mtDNA泄漏抑制Cgas-Sting信号通路
cGAS-STING通路的经典激活剂是胞质中的双链DNA，而线粒体DNA（mtDNA）泄漏是重要来源。由于ACADS定位于线粒体，研究检测了mtDNA泄漏情况。超分辨显微成像和qPCR结果显示，Acads敲低减少了胞质mtDNA，而过表达则增加胞质mtDNA。用试剂清除胞质mtDNA可阻断Acads过表达诱导的cGAS-STING通路激活，表明ACADS通过调控mtDNA泄漏来影响该通路。
ACADS缺陷以mtDNA通道依赖的方式抑制mtDNA泄漏
研究排除了线粒体功能（如ROS、ATP、钙离子、线粒体动力学）或ACADS代谢底物丁酸钠是其主要调控机制的可能性。然而，使用VDAC（电压依赖性阴离子通道）寡聚化抑制剂VBIT4或线粒体膜通透性转换孔（mPTP）抑制剂环孢素A（CsA），可以阻断Acads过表达诱导的mtDNA泄漏和cGAS-STING通路激活。这些结果表明，ACADS调控mtDNA泄漏依赖于mtDNA通道的功能，但其本身并不改变通道蛋白的表达。
ACADS缺陷促进线粒体DNA甲基转移酶1（mito-Dnmt1）依赖的mtDNA甲基化和泄漏抑制
既然通道正常，泄漏减少可能源于mtDNA自身的变化。质谱分析发现ACADS与DNA甲基转移酶1（Dnmt1）存在相互作用。进一步研究揭示，Acads敲低导致定位于线粒体的Dnmt1（mito-Dnmt1）蛋白水平升高（通过抑制其泛素化降解），而不影响其mRNA水平。这导致mtDNA的5-甲基胞嘧啶（5-mC）甲基化水平显著升高。过表达mito-Dnmt1可模拟Acads敲低的效果，减少mtDNA泄漏，抑制cGAS-STING通路，并促进肿瘤生长。相反，使用DNMT1抑制剂地西他滨或通过CRISPR/Cas9特异性敲除mito-Dnmt1，可以逆转Acads敲低导致的表型。研究还发现，mtDNA甲基化可能通过上调mtDNA修复蛋白（如Polg, Twinkle）来增强mtDNA稳定性，从而减少其泄漏。
ACADS-DNMT1-STING轴与患者免疫TME和CRC进展相关
在临床样本中验证发现，ACADS蛋白在结直肠癌组织中低表达，且与不良预后相关。ACADS与mito-DNMT1蛋白水平呈显著负相关，而与STING信号活性呈正相关。免疫浸润分析显示，ACADS和STING的高表达与效应T细胞（CD4+ , CD8+ ）比例正相关，与免疫抑制细胞（单核细胞、中性粒细胞、Tregs）比例负相关。此外，低ACADS表达与结直肠癌患者对免疫检查点抑制剂治疗反应不佳相关。
激活ACADS-DNMT1介导的cGAS-STING信号通路可抑制CRC生长
为探索靶向ACADS的治疗潜力，研究通过虚拟筛选和表面等离子共振（SPR）验证，发现天然化合物金丝桃素（Hypericin）可直接结合并上调ACADS蛋白。金丝桃素处理可降低mito-DNMT1水平，促进mtDNA泄漏，激活cGAS-STING通路及其下游因子，在体外和体内均能有效抑制结直肠癌生长，并改善肿瘤免疫微环境（增加效应T细胞，减少MDSCs和Tregs）。重要的是，金丝桃素的这些效应在Acads敲低的细胞中被消除，证明其作用依赖于ACADS。
在讨论与结论部分，该研究系统地阐明了一条全新的ACADS/mito-DNMT1调控轴。核心结论是 ：在结直肠癌中，ACADS的缺失或低表达，通过与mito-DNMT1相互作用并抑制其降解，导致mito-DNMT1蛋白在线粒体内积累。升高的mito-DNMT1催化mtDNA发生高甲基化，这种表现遗传修饰增强了mtDNA的稳定性并减少了其通过VDAC/mPTP等通道泄漏至胞质。胞质mtDNA的减少，导致其无法有效激活胞质DNA感受器cGAS及其下游的STING-TBK1-IRF3信号通路，从而抑制了I型干扰素等关键免疫刺激因子的产生。最终，肿瘤局部无法建立起有效的抗肿瘤免疫应答，反而形成了以MDSCs、Tregs增多和T细胞功能耗竭为特征的免疫抑制性微环境，助力结直肠癌的免疫逃逸和恶性进展。
本研究的重要意义在于 ：首先，在机制上具有原始创新性 ，首次揭示了ACADS这一代谢酶可通过非代谢（即“兼职”）的方式，作为“脚手架”蛋白调控mito-DNMT1的稳定性，从而将脂肪酸代谢重编程、线粒体表观遗传修饰和天然免疫信号通路三者紧密联系起来，为理解肿瘤代谢与免疫的交互对话提供了全新视角。其次，在转化医学上价值突出 ，研究不仅明确了ACADS和mito-DNMT1作为结直肠癌预后生物标志物和潜在治疗靶点的价值，更重要的是，通过“老药新用”的策略，发现了金丝桃素这一能特异性激活ACADS、进而重塑抗肿瘤免疫微环境的先导化合物。金丝桃素已完成治疗皮肤T细胞淋巴瘤的III期临床试验，安全性良好，这为其快速转化应用于结直肠癌的联合治疗提供了可能。综上所述，该研究为克服结直肠癌免疫治疗耐药性、开发基于代谢-免疫调控的新型治疗策略奠定了坚实的理论基础，并指明了有前景的临床转化方向。
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