12月5日，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所尹慧勇研究組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Hepatology在線發(fā)表了題為“ALDOB/KAT2A Interactions Epigenetically Modulate TGF-??Expression And T Cell Functions in Hepatocellular Carcinogenesis”的合作研究成果，揭示了肝癌組織中腫瘤細(xì)胞果糖-1，6-二磷酸醛縮酶B（ALDOB）的缺失通過(guò)表觀遺傳調(diào)控促進(jìn)TGF- 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而引起肝癌微環(huán)境中效應(yīng)T細(xì)胞的耗竭，促進(jìn)肝細(xì)胞癌的新機(jī)制。
肝細(xì)胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是世界上發(fā)病率和死亡率最高的腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率分別位列第六位和第四位。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子- （Transforming Growth Factor??, TGF- ）作為腫瘤免疫微環(huán)境中重要的免疫信號(hào)分子，可以和細(xì)胞表面的TGF- 受體相結(jié)合，激活經(jīng)典的SMAD信號(hào)通路以及MAPK、PI3K等其他信號(hào)通路，影響腫瘤微環(huán)境中腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞功能，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演著重要的角色。在HCC的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，腫瘤微環(huán)境中腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞的互作影響肝癌免疫應(yīng)答的分子機(jī)制仍不清楚。
果糖-1，6-二磷酸醛縮酶B（ALDOB）作為糖酵解過(guò)程中的重要代謝酶，其表達(dá)隨著肝癌的發(fā)生發(fā)展而逐漸降低，ALDOB表達(dá)下調(diào)可能引起腫瘤細(xì)胞代謝重構(gòu)并促進(jìn)肝癌。研究組前期研究發(fā)現(xiàn)ALDOB表達(dá)下降可以促進(jìn)磷酸戊糖途徑(Pentose Phosphate Pathway, PPP) 決速酶6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G6PD）（Li et al, Nature Cancer, 2020）和蛋白激酶AKT的活性 (He et al, Plos Biology, 2020)，導(dǎo)致肝癌細(xì)胞的糖酵解及PPP代謝增強(qiáng)；同時(shí)ALDOB表達(dá)下調(diào)也可以促進(jìn)胰島素受體 (Insulin Receptor, IR) 的磷酸化及IR入核，進(jìn)而上調(diào)肝癌細(xì)胞脂代謝并促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展 (Liu et al, Hepatology, 2021)。有意思的是，最近研究組與中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心高棟研究組等的一項(xiàng)合作研究發(fā)現(xiàn)GLUTI/ALDOB/G6PD 軸也影響胰腺癌的化療效果 (Li et al, Cell Reports Medicine, 2023)。然而，肝癌腫瘤細(xì)胞ALDOB的表達(dá)如何影響腫瘤免疫微環(huán)境及具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。
本研究從臨床樣本出發(fā)，對(duì)肝癌病人的腫瘤組織進(jìn)行流式細(xì)胞分析和Western?Blot檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)ALDOB的表達(dá)和CD8+?T 細(xì)胞的浸潤(rùn)呈顯著負(fù)相關(guān)，即腫瘤組織ALDOB的下調(diào)表達(dá)反而增加CD8+?T 細(xì)胞浸潤(rùn)；進(jìn)一步對(duì)肝癌組織內(nèi)CD8+?T細(xì)胞中的PD1、CTLA-4免疫抑制分子進(jìn)行流式檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)這些CD8+ T細(xì)胞處于免疫耗竭的狀態(tài)，提示腫瘤細(xì)胞ALDOB的表達(dá)影響肝癌免疫微環(huán)境。為了尋找ALDOB表達(dá)降低導(dǎo)致CD8+ T耗竭的原因，研究人員利用Aldob肝臟特異性敲除小鼠和全身敲除小鼠構(gòu)建肝臟原位腫瘤模型，對(duì)小鼠腫瘤組織中的免疫細(xì)胞進(jìn)行流式檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在Aldob敲除小鼠的腫瘤組織中，Treg細(xì)胞數(shù)量顯著增加；同時(shí)，在小鼠肝癌細(xì)胞Hepa1-6構(gòu)建的皮下腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞在Aldob敲低的皮下腫瘤組織中的數(shù)目更多。為了尋找ALDOB表達(dá)降低增加Treg細(xì)胞的原因，通過(guò)對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)ALDOB表達(dá)降低可以促進(jìn)TGF- 的表達(dá)；體內(nèi)注射Anti-TGF- 抗體可以顯著緩解ALDOB表達(dá)下降而導(dǎo)致的Treg細(xì)胞數(shù)目增加。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞ALDOB的表達(dá)下降可以增加細(xì)胞內(nèi)組蛋白H3K9的乙?；Ｍㄟ^(guò)ChIP-qPCR和CUT-TAG檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，ALDOB低表達(dá)可以促進(jìn)TGFB1基因啟動(dòng)子區(qū)域的H3K9乙酰化，進(jìn)而增加TGFB1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。核質(zhì)分離實(shí)驗(yàn)表明，ALDOB可以進(jìn)入細(xì)胞核與組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶KAT2A相互結(jié)合，進(jìn)而抑制其對(duì)H3K9的乙?；?；敲低KAT2A的表達(dá)或抑制KAT2A活性均可下調(diào)TGF- 表達(dá)，提示ALDOB通過(guò)KAT2A調(diào)控TGF- 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。同時(shí)，在小鼠模型中利用Anti-TGF-b?和Anti-PD-1可以協(xié)同增加由于ALDOB下調(diào)引起的肝癌；肝癌病人ALDOB與TGF-b的表達(dá)與其預(yù)后相關(guān)。
綜上，本論文發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞內(nèi)ALDOB可以入核與KAT2A相互結(jié)合，抑制TGFB1啟動(dòng)子區(qū)域H3K9的乙?；?，降低TGFB1轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而降低腫瘤組織內(nèi)Treg細(xì)胞的數(shù)量和維持肝癌的免疫微環(huán)境中CD8+ T細(xì)胞的功能；相反，腫瘤細(xì)胞ALDOB的丟失不僅可以通過(guò)代謝重構(gòu)上調(diào)糖酵解、PPP以及TCA，生成大量的乙酰輔酶A，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞糖脂代謝，還可以解除對(duì)KAT2A活性的抑制，增加H3K9的乙?；⑸险{(diào)TGF- 表達(dá)，影響CD8+ T細(xì)胞和Treg細(xì)胞的數(shù)量和功能，促進(jìn)肝癌。本研究發(fā)現(xiàn)了糖酵解內(nèi)的重要代謝酶ALDOB通過(guò)進(jìn)入細(xì)胞核表觀調(diào)控TGFB1基因的表達(dá)，從而影響肝癌免疫微環(huán)境免疫應(yīng)答的全新分子機(jī)制，為肝癌的免疫治療提供潛在新策略。
中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所與上海科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生陰春兆，海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬東方肝膽外科醫(yī)院張存圳為該論文的共同作者。中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所、香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)系尹慧勇教授，中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所陶用珍副研究員，海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬東方肝膽外科醫(yī)院李楠主任為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委和香港城市大學(xué)的基金以及深圳醫(yī)學(xué)研究專項(xiàng)等資助，同時(shí)得到中國(guó)科學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與健康研究所所級(jí)公共技術(shù)中心以及緹基（北京）科技有限公司 (TG公司) 的支持。該研究還得到了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所秦駿研究員團(tuán)隊(duì)及上海交通大學(xué)仁濟(jì)醫(yī)院內(nèi)分泌科李圣賢副主任醫(yī)師等的大力支持。
ALDOB通過(guò)KAT2A調(diào)控TGF- 轉(zhuǎn)錄表達(dá)進(jìn)而影響HCC免疫微環(huán)境的機(jī)制圖
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