12月5日，中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所尹慧勇研究組在國際學(xué)術(shù)期刊Hepatology在線(xiàn)發(fā)表了題為“ALDOB/KAT2A Interactions Epigenetically Modulate TGF-β?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胞果糖-1，6-二磷酸醛縮酶B（ALDOB）的缺失通過(guò)表觀(guān)遺傳調控促進(jìn)TGF-β的轉錄表達，進(jìn)而引起肝癌微環(huán)境中效應T細胞的耗竭，促進(jìn)肝細胞癌的新機制。
肝細胞癌（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。轉化生長(cháng)因子-β（Transforming Growth Factor β, TGF-β）作為腫瘤免疫微環(huán)境中重要的免疫信號分子，可以和細胞表面的TGF-β受體相結合，激活經(jīng)典的SMAD信號通路以及MAPK、PI3K等其他信號通路，影響腫瘤微環(huán)境中腫瘤細胞和免疫細胞功能，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演著(zhù)重要的角色。在HCC的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，腫瘤微環(huán)境中腫瘤細胞與免疫細胞的互作影響肝癌免疫應答的分子機制仍不清楚。
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，其表達隨著(zhù)肝癌的發(fā)生發(fā)展而逐漸降低，ALDOB表達下調可能引起腫瘤細胞代謝重構并促進(jìn)肝癌。研究組前期研究發(fā)現ALDOB表達下降可以促進(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），導致肝癌細胞的糖酵解及PPP代謝增強；同時(shí)ALDOB表達下調也可以促進(jìn)胰島素受體（Insulin Receptor, IR）的磷酸化及IR入核，進(jìn)而上調肝癌細胞脂代謝并促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展（Liu et al, Hepatology, 2021）。有意思的是，最近研究組與中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng )新中心高棟研究組等的一項合作研究發(fā)現GLUTI/ALDOB/G6PD軸也影響胰腺癌的化療效果（Li et al, Cell Reports Medicine, 2023）。然而，肝癌腫瘤細胞ALDOB的表達如何影響腫瘤免疫微環(huán)境及具體機制仍需進(jìn)一步研究。
本研究從臨床樣本出發(fā)，對肝癌病人的腫瘤組織進(jìn)行流式細胞分析和Western?Blot檢測，發(fā)現ALDOB的表達和CD8+?T細胞的浸潤呈顯著(zhù)負相關(guān)，即腫瘤組織ALDOB的下調表達反而增加CD8+?T 細胞浸潤；進(jìn)一步對肝癌組織內CD8+?T細胞中的PD1、CTLA-4免疫抑制分子進(jìn)行流式檢測，發(fā)現這些CD8+ T細胞處于免疫耗竭的狀態(tài)，提示腫瘤細胞ALDOB的表達影響肝癌免疫微環(huán)境。為了尋找ALDOB表達降低導致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建肝臟原位腫瘤模型，對小鼠腫瘤組織中的免疫細胞進(jìn)行流式檢測，發(fā)現在Aldob敲除小鼠的腫瘤組織中，Treg細胞數量顯著(zhù)增加；同時(shí)，在小鼠肝癌細胞Hepa1-6構建的皮下腫瘤模型中發(fā)現Treg細胞在Aldob敲低的皮下腫瘤組織中的數目更多。為了尋找ALDOB表達降低增加Treg細胞的原因，通過(guò)對腫瘤細胞進(jìn)行轉錄組測序分析，發(fā)現ALDOB表達降低可以促進(jìn)TGF-β的表達；體內注射Anti-TGF-β抗體可以顯著(zhù)緩解ALDOB表達下降而導致的Treg細胞數目增加。進(jìn)一步的機制研究發(fā)現，腫瘤細胞ALDOB的表達下降可以增加細胞內組蛋白H3K9的乙酰化。通過(guò)ChIP-qPCR和CUT-TAG檢測發(fā)現，ALDOB低表達可以促進(jìn)TGFB1基因啟動(dòng)子區域的H3K9乙酰化，進(jìn)而增加TGFB1的轉錄表達。核質(zhì)分離實(shí)驗表明，ALDOB可以進(jìn)入細胞核與組蛋白乙酰轉移酶KAT2A相互結合，進(jìn)而抑制其對H3K9的乙酰化；敲低KAT2A的表達或抑制KAT2A活性均可下調TGF-β表達，提示ALDOB通過(guò)KAT2A調控TGF-β的轉錄表達。同時(shí)，在小鼠模型中利用Anti-TGF-β和Anti-PD-1可以協(xié)同增加由于A(yíng)LDOB下調引起的肝癌；肝癌病人ALDOB與TGF-β的表達與其預后相關(guān)。
綜上，本論文發(fā)現肝癌細胞內ALDOB可以入核與KAT2A相互結合，抑制TGFB1啟動(dòng)子區域H3K9的乙酰化，降低TGFB1轉錄表達，從而降低腫瘤組織內Treg細胞的數量和維持肝癌的免疫微環(huán)境中CD8+ T細胞的功能；相反，腫瘤細胞ALDOB的丟失不僅可以通過(guò)代謝重構上調糖酵解、PPP以及TCA，生成大量的乙酰輔酶A，促進(jìn)腫瘤細胞糖脂代謝，還可以解除對KAT2A活性的抑制，增加H3K9的乙酰化并上調TGF- 表達，影響CD8+ T細胞和Treg細胞的數量和功能，促進(jìn)肝癌。本研究發(fā)現了糖酵解內的重要代謝酶ALDOB通過(guò)進(jìn)入細胞核表觀(guān)調控TGFB1基因的表達，從而影響肝癌免疫微環(huán)境免疫應答的全新分子機制，為肝癌的免疫治療提供潛在新策略。
中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所與上海科技大學(xué)聯(lián)合培養博士生陰春兆，海軍軍醫大學(xué)附屬東方肝膽外科醫院張存圳為該論文的共同作者。中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所、香港城市大學(xué)生物醫學(xué)系尹慧勇教授，中國科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所陶用珍副研究員，海軍軍醫大學(xué)附屬東方肝膽外科醫院李楠主任為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委和香港城市大學(xué)的基金以及深圳醫學(xué)研究專(zhuān)項等資助，同時(shí)得到中國科學(xué)院營(yíng)養與健康研究所所級公共技術(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科學(xué)院上海營(yíng)養與健康研究所秦駿研究員團隊及上海交通大學(xué)仁濟醫院內分泌科李圣賢副主任醫師等的大力支持。
ALDOB通過(guò)KAT2A調控TGF-β轉錄表達進(jìn)而影響HCC免疫微環(huán)境的機制圖
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