在腫瘤的復雜世界里,代謝異常與免疫逃逸始終是兩大核心難題。最新研究發(fā)現(xiàn),一種由乳酸驅(qū)動的賴氨酸乳?;揎棧↙actylation),正成為連接代謝與免疫的關(guān)鍵 “分子橋梁”。它不僅重塑腫瘤微環(huán)境(TME),還為腫瘤耐藥(靶向治療、免疫治療、化療)提供了溫床。今天,我們將深入解讀這一前沿領(lǐng)域,揭開腫瘤代謝調(diào)控的神秘面紗。
一、乳酸化修飾:從代謝廢物到致癌信使
長久以來,乳酸被視為腫瘤細胞糖酵解的“廢物”,但近年來研究發(fā)現(xiàn),它竟是一種關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)控分子。
什么是乳?;揎棧?/strong>
乳酸通過與組蛋白或非組蛋白的賴氨酸殘基結(jié)合,形成乳酰化賴氨酸(Kla),直接調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄或蛋白質(zhì)功能。這一過程由“writers”(如 p300、AARS1/2)和“erasers”(如HDACs、SIRT3)精準調(diào)控,在腫瘤中呈現(xiàn)異常激活。
組蛋白乳酰化:轉(zhuǎn)錄調(diào)控的“加速器”
組蛋白H3K18la、H3K9la等修飾可激活癌基因(如-Myc、PD-L1)或抑制抑癌基因,促進腫瘤細胞增殖。例如,在肝癌中,H3K18la通過激活YTHDC1重塑脂質(zhì)代謝,加速腫瘤進展。
非組蛋白乳酰化:功能重塑的“隱形推手”
非組蛋白如NUPR1、ARG1、MRE11 等的乳?;?,可直接調(diào)控免疫逃逸(如PD-L1 表達)、DNA 損傷修復(如同源重組修復通路)及代謝重編程(如糖酵解增強)。
二、腫瘤微環(huán)境:乳?;揎椀摹爸鲬?zhàn)場”
腫瘤微環(huán)境中的每一類細胞,都可能成為乳?;揎椀摹笆芎φ摺?,共同構(gòu)筑耐藥屏障:
1. 免疫細胞:從 “抗癌衛(wèi)士” 到 “幫兇”
(1)CD8+ T 細胞:乳酰化修飾可誘導其表面 PD-1 高表達,導致功能耗竭,對 PD-1 抑制劑治療失效。
(2)調(diào)節(jié)性 T 細胞(Tregs):乳酸通過乳?;揎?nbsp;MOESIN 蛋白,增強 TGF-β信號通路,促進Tregs 增殖并抑制抗腫瘤免疫。
(3)腫瘤浸潤髓系細胞(TAMs/MDSCs):
①巨噬細胞:巨噬細胞在腫瘤微環(huán)境中扮演著關(guān)鍵角色。乳酸通過組蛋白與非組蛋白乳酸化重編程巨噬細胞功能,促進腫瘤免疫逃逸。巨噬細胞通過H3K18la激ARG1,抑制CD8+ T細胞功能。復旦大學附屬中山醫(yī)院代智教授的科研團隊2025年在Advanced Science (IF=14.3,中科院1區(qū))發(fā)表的題目為“Lactylation-Driven NUPR1 Promotes Immunosuppression of Tumor-Infiltrating Macrophages in Hepatocellular Carcinoma”論文中探討了腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)中高表達的核蛋白1(NUPR1)基因在介導免疫抑制及影響免疫治療效果中的作用。他們通過單細胞RNA測序(scRNA-seq)數(shù)據(jù)集的綜合分析及體外/體內(nèi)功能實驗,證實NUPR1是TAMs中的關(guān)鍵調(diào)控因子。NUPR1 的上調(diào)與M2型巨噬細胞極化增強、免疫檢查點PD-L1和SIRPA 表達增加相關(guān),導致CD8+ T細胞耗竭及免疫治療應(yīng)答減弱。機制上,NUPR1通過抑制ER和JNK信號通路,營造有利于腫瘤進展的免疫抑制微環(huán)境。此外,腫瘤來源的乳酸通過組蛋白乳?;险{(diào)巨噬細胞中NUPR1的表達,形成加劇免疫抑制的正反饋循環(huán)。
②中性粒細胞:中性粒細胞是免疫抑制性微環(huán)境的關(guān)鍵促成因素。來自美國佛羅里達州H. Lee Moffitt Cancer Center的Alessio Ugolini等2025年Cancer Discovery(IF=29.7,中科院1區(qū))發(fā)表的題目為“Functional reprogramming of neutrophils within the brain tumor microenvironment by hypoxia-driven 1histone lactylation”論文指出:盡管存在功能異質(zhì)性,但腫瘤內(nèi)中性粒細胞的高浸潤頻率預示著臨床預后不良。腫瘤微環(huán)境將中性粒細胞重編程為具有免疫抑制功能的亞群,阻礙抗癌免疫,進而促進腫瘤生長和免疫治療耐藥。然而,中性粒細胞重編程的潛在機制仍不明確。在該研究中,他們發(fā)現(xiàn)腦腫瘤浸潤的中性粒細胞的免疫抑制能力僅限于表達CD71的高糖酵解、長壽命亞群,該亞群在缺氧條件下獲得免疫抑制特性。機制上,缺氧增強CD71 +中性粒細胞的葡萄糖代謝,導致乳酸大量生成。乳酸誘導組蛋白乳?;?,進而調(diào)控抑制T細胞所需的精氨酸酶- 1(arginase-1)的表達。使用抗癲癇藥物isosafrole靶向組蛋白乳酰化,可阻斷CD71 +中性粒細胞的免疫抑制能力,延緩腫瘤進展,并使腦腫瘤對免疫治療敏感。該研究確定組蛋白乳?;菍鼓[瘤內(nèi)中性粒細胞誘導的免疫抑制的潛在治療靶點。
2. 基質(zhì)細胞:為腫瘤進展提供支持性環(huán)境
基質(zhì)細胞,如癌癥相關(guān)的成纖維細胞(CAFs),在腫瘤微環(huán)境中也發(fā)揮著重要作用。
CAFs:CAFs分泌的賴氨酰氧化酶(LOX)通過TGF-β通路增強胃癌細胞胰島素樣生長因子1(IGF1)活性,誘導乳酸積累并促進H3K18la在PD-L1啟動子富集,削弱抗PD-1/PD-L1療法的療效。
間充質(zhì)干細胞(MSCs):乳酸通過H3K18la激活血管細胞黏附分子1(VCAM1)轉(zhuǎn)錄,經(jīng)AKT-mTOR/CXCL1軸募集間充質(zhì)干細胞,強化免疫抑制及腫瘤進展。
3. 代謝互作:腫瘤細胞與微環(huán)境相互依存、協(xié)同促癌
腫瘤細胞通過釋放乳酸,誘導鄰近免疫細胞乳?;揎棧纬伞按x-免疫抑制循環(huán)”。例如,膠質(zhì)母細胞瘤中,腫瘤細胞分泌的乳酸可使浸潤的中性粒細胞發(fā)生H3K18la修飾,使其轉(zhuǎn)化為免疫抑制表型(CD71+ ARG1+),反過來促進腫瘤生長。
三、靶向乳?;浩平饽[瘤耐藥的新曙光
針對乳酰化修飾的關(guān)鍵節(jié)點,科研人員已開發(fā)多種干預策略,部分在動物模型中展現(xiàn)顯著療效:
1. 抑制乳?;皐riters”
p300 抑制劑(如 CPI-1612):在膠質(zhì)母細胞瘤模型中,可減少H3K18la修飾,恢復CD8+ T細胞功能,增強 PD-1 抗體療效。
AARS1抑制劑(如β- 丙氨酸):阻斷p53乳?;?,恢復抑癌功能,在肝癌模型中抑制腫瘤生長。
2. 阻斷乳酸代謝通路
LDHA抑制劑(如GNE-140、FX-11):減少乳酸生成,逆轉(zhuǎn)巨噬細胞M2極化,增強化療敏感性。
MCT1 抑制劑(如AZD3965):阻斷乳酸跨膜運輸,破壞腫瘤-免疫細胞代謝互作,在胰腺癌模型中顯著延緩進展。
3. 聯(lián)合免疫治療
乳酰化抑制劑+ PD-1/CTLA-4抗體:在小鼠黑色素瘤模型中,聯(lián)合治療可使腫瘤完全緩解率提升至60%,顯著高于單藥治療。
表觀遺傳藥物+化療:如HDAC抑制劑Vorinostat 與順鉑聯(lián)用,通過降低Kla修飾增強DNA損傷效應(yīng),逆轉(zhuǎn)卵巢癌耐藥。
結(jié)語
乳酸化修飾的發(fā)現(xiàn),揭示了腫瘤利用代謝廢物重塑微環(huán)境的“狡猾” 策略。從組蛋白到非組蛋白,從免疫細胞到基質(zhì)細胞,這一修飾如同 “連鎖反應(yīng)”,層層推動腫瘤進展與耐藥。幸運的是,靶向策略已初現(xiàn)鋒芒,或許在不久的將來,我們能打破這一惡性循環(huán),讓腫瘤微環(huán)境從 “幫兇” 變?yōu)?“抗癌同盟”。
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1. 動物實驗
動物飼養(yǎng)、疾病造模、行為學檢測、心功能、無創(chuàng)血壓、血常規(guī)、全自動生化檢測等
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CCK8/MTT、原代細胞分離、流式細胞實驗、細胞劃痕、侵襲、遷移、EDU染色、轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定株
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WB、Co-IP、酵母雙雜
5. 病理實驗
HE染色、免疫組學、電鏡
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肝腎功能、抗氧化、免疫反應(yīng)等生理免疫指標;動植物營養(yǎng)指標、微量元素、重金屬、酶活等。
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基因組、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白組、代謝組、微生物多樣性、宏基因組、生信分析
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