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Cell Rep丨上海交通大学马海龙/金淑芳合作发现组蛋白乳酸化增加与头颈部鳞状细胞癌对免疫疗法的反应不佳有关

发布时间:2024-09-23 09:58

本文转自【iNature】公众号

iNature

组蛋白赖氨酸乳酸化(Kla)是一种翻译后修饰,其在肿瘤免疫逃逸中的作用尚不清楚。

2024年8月30日,上海交通大学马海龙、金淑芳共同通讯在Cell Reports 在线发表题为H3K9 lactylation in malignant cells facilitates CD8+ T cell dysfunction and poor immunotherapy response的研究论文,该研究发现组蛋白乳酸化增加与头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)对免疫疗法的反应不佳有关。

H3K9la被确定为HNSCC中的特定修饰位点。使用靶向切割和标记分析,白细胞介素11(IL-11)被确定为H3K9la的下游调控基因。IL-11通过CD8+T细胞中的JAK2/STAT3信号转录激活免疫检查点基因。此外,IL-11过表达促进体内肿瘤进展和CD8+T细胞功能障碍。此外,IL11敲低可逆转乳酸诱导的CD8+T细胞耗竭,而胆固醇修饰的siIL11可恢复CD8+T细胞杀伤活性并增强免疫疗法效果。临床上,H3K9la与患者IL-11表达和不良免疫治疗反应呈正相关。本研究揭示了组蛋白乳酸化在免疫逃逸中的关键作用,为HNSCC的免疫治疗策略提供了见解。


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头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)是头颈部癌症的主要类型,占90%以上。HNSCC患者的5年生存率低于50%,患者通常会经历生活质量的严重下降。免疫检查点阻断(ICB)疗法彻底改变了癌症治疗,取得了显著的效果。然而,超过80%的患者由于耐药性和复发而无法从免疫疗法中受益。这凸显了肿瘤微环境(TME)的重要性,它在恶性肿瘤的发展和进展中起着关键作用,特别是通过可溶性分子对浸润肿瘤TME的T细胞免疫功能的影响。了解这些机制对于克服肿瘤免疫治疗面临的挑战至关重要。尽管T细胞功能恢复疗法取得了进展,但免疫逃逸仍然是一个重大障碍。因此,研究TME如何导致HNSCC中的免疫逃逸至关重要。
以瓦博格效应为例的代谢重编程会导致乳酸积累并产生低pH值TME,这是恶性肿瘤的特征。大量研究表明,乳酸是适应缺氧的肿瘤细胞的主要代谢物,在促进肿瘤发展、转移和耐药性方面起着关键作用。作者之前的研究表明,通过糖酵解活化增加乳酸分泌可以促进半乳糖凝集素9介导的免疫逃逸,抑制乳酸积累可以逆转HNSCC患者的这种影响。如今,ICB主要侧重于缓解免疫检查点“制动器”介导的CD8+T细胞抑制。某些免疫抑制分子,如程序性细胞死亡蛋白1(PD1)、细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA4)和T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域3(TIM3),在与相应配体结合后抑制T细胞在TME中的功能,从而加速T细胞耗竭,从而导致免疫逃避。随着乳酸的积累,TME必须进行适应性调整,随后导致T细胞功能障碍。因此,不平衡的重编程最终导致免疫逃逸和不受控制的肿瘤生长。酸性TME对CD8+T细胞功能障碍至关重要,深入研究其潜在机制有望在未来提高免疫治疗效果。


图形摘要(图源自Cell Reports 
该论文插图由格索普生物制图团队创作


组蛋白表观遗传修饰发生在各种生理和病理条件下,细胞代谢产生的组蛋白修饰的积累在调节关键的生物学功能中起着至关重要的作用。乳酸除了其代谢功能外,在表观遗传调控中还具有重要的非代谢作用。组蛋白赖氨酸乳酸化(Kla)于2019年首次被确定为与巨噬细胞极化相关的翻译后修饰,是糖酵解和乳酸诱导的副产物。此外,组蛋白乳酸化在体细胞重编程过程中的表观遗传调控中起着关键作用,驱动神经炎症疾病的发展和肿瘤发生。特别是,组蛋白乳酸化还参与调节活化巨噬细胞中的M1/M2极化。乳酸积累通过H3K18乳酸化上调METTL3,促进RNAm6A修饰并促进结直肠癌中肿瘤浸润性髓系细胞的免疫抑制。鉴于乳酸积累是TME的一个显著特征,乳酸化的发现为探索恶性发展和免疫治疗中的免疫逃逸开辟了道路。
在这项研究中,作者旨在调查Kla是否参与了HNSCC的免疫逃逸和对免疫治疗的不良反应。作者的研究结果表明,组蛋白乳酸化水平,特别是H3K9la,在对免疫治疗无反应的患者中有所增加。利用靶向切割和标记(CUT&Tag)技术,由肿瘤细胞中的乳酸诱导表达的H3K9la在IL11基因中富集,而白细胞介素-11(IL-11)通过Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3(JAK2/STAT3)信号通路促进CD8+T细胞功能障碍。重要的是,IL11特异性缺失恢复了CD8+T细胞的功能并增强了免疫治疗的疗效。作者的研究强调了乳酸/H3K9la/IL-11轴与CD8+T细胞功能障碍有关,并且表明针对该通路可能是HNSCC患者的一种有前途的免疫治疗策略。

参考消息:
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01037-4

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