肝细胞癌常处于缺氧和氧化应激环境，NRF2之外的抗氧化机制仍不清楚。 2026年9月16日， 军事医学科学院生物工程研究所孙强、 首都医科大学黄红艳、 南方医科大学马骊团队完成了题为《HIF1α-KLF4 signaling dictates extra-erythrocyte expression of hemoglobin conferring sorafenib resistance in hepatocellular carcinoma》的研究，Li Ma和Gerry Melino参与通讯指导，他们整合公共数据库、单细胞测序、组织芯片、ChIP-seq和体内外实验，发现HIF1α-KLF4轴上调肝癌细胞红细胞外血红蛋白，清除ROS并介导索拉非尼耐药。
研究团队分析TCGA肝癌样本中50个癌症hallmark，ROS通路在单因素、LASSO和多因素模型中均与不良生存相关，并可作为独立预后风险因素。WGCNA把ROS评分与转录组连接，得到647个基因的黄色模块，通路富集指向超氧阴离子生成等过程，38个特征基因把患者分成两个簇，高ROS簇生存更短。该簇中HBA和HBB明显升高，heme binding成为ROS相关功能模块首位，HBA/HBB高表达患者总生存也更短，组织芯片验证了蛋白水平趋势。单细胞测序覆盖9例肝癌患者和8类细胞群，血红蛋白阳性信号主要富集在恶性细胞与HPC样细胞，B细胞、T细胞、CAF、TAM、TEC等群体只有低水平信号，严格去除双细胞后信号仍在。
缺氧条件下HBA和HBB在多种肝癌细胞系中被诱导，HIF稳定剂roxadustat也能上调血红蛋白与HIF1/2蛋白，HIF1α过表达可诱导血红蛋白和VEGF，HIF2α过表达效果很弱。敲低HIF1α会阻断缺氧诱导的血红蛋白和VEGF，敲低HIF2α没有这种作用，HIF1α在其中承担主要介导作用。ChIP-seq没有发现HIF1α或HIF2α在HBA1、HBA2、HBB基因座及调控区有明显结合峰，KDM3A过表达不能改变血红蛋白转录，KLF1在肝癌细胞中表达很低，并且缺氧不能诱导其上调。多变量回归和功能实验显示KLF4能强烈上调血红蛋白，KLF4敲低抑制血红蛋白表达，ChIP-qPCR确认KLF4结合HBA和HBB调控区，HIF1α敲低阻断缺氧诱导的KLF4。
血红蛋白能直接降低细胞内ROS，敲低HBA或HBB会增加DCF阳性细胞、MitoSOX和DHE信号，过表达则减少DCF阳性细胞，heme合成抑制剂succinylacetone会削弱这种清除作用，纯化血红蛋白在体外也能明显降低H2O2和超氧阴离子。血红蛋白敲低抑制肝癌细胞生长，缺氧会放大这种抑制，edaravone和NAC能恢复生长，Z-VAD与CASP3敲低也能恢复生长，ferrostatin-1和necrostatin-1效果很小，凋亡成为主要死亡方式。索拉非尼非响应者肿瘤中HBA/HBB更高，血红蛋白敲低把索拉非尼IC50降低近一半，并增强ROS积累和凋亡，体内敲低血红蛋白联合索拉非尼显著抑制肿瘤，edaravone、NAC和Z-VAD可逆转该增敏，lenvatinib也出现类似增敏效果。
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