胰腺癌转移级联中组蛋白乳酸化动态：解锁代谢、表观遗传与免疫调控的三元关系

作者及机构
本研究的通讯作者为Lei You和Yupei Zhao，均来自中国医学科学院北京协和医院普通外科。其他主要作者包括Xing Wang、Xiaohong Liu、Ruiling Xiao等，研究团队还涉及中国医学科学院胰腺肿瘤研究重点实验室和国家转化医学重大科技基础设施（北京协和医院）。研究成果发表于2024年7月的《Cancer Letters》（第598卷）。

学术背景
胰腺导管腺癌（PDAC）因其隐匿性强、早期转移率高而成为临床难题，仅10%患者适合根治性切除，且47.6%在术后6个月内发生肝转移。PDAC的低免疫原性和致密肿瘤微环境（TME）进一步限制了免疫检查点抑制剂（ICI）的疗效。近年研究发现，乳酸不仅是糖酵解产物，还能通过组蛋白乳酸化（histone lactylation）修饰调控基因转录，连接代谢重编程、表观遗传和免疫逃逸。然而，组蛋白乳酸化在PDAC转移中的具体机制尚不明确。本研究旨在揭示组蛋白乳酸化如何通过“代谢-表观遗传-免疫”轴驱动PDAC进展，并为靶向干预提供新策略。

研究流程与方法
1. 数据收集与风险模型构建
- 从TCGA、ICGC等数据库获取PDAC患者的转录组、突变数据和临床信息，筛选与组蛋白乳酸化相关的基因集（包括表观遗传簇如HDAC3、SIRT1和代谢簇如LDHA、SLC16A1）。
- 通过LASSO回归构建预后风险模型，基于LDHA和SLC16A1表达计算风险评分，并通过Kaplan-Meier分析和ROC曲线验证模型的预测效能。

1. 多组学分析与免疫特征解析

   • 结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、代谢组学、ATAC-seq（染色质可及性测序）和CUT&Tag（靶向染色质切割与标记）技术，分析原发性肿瘤（PRM）与肝转移灶（LMT）的组蛋白乳酸化水平（HLS）。
     
   • 使用CIBERSORT评估免疫细胞浸润，发现高风险组CD8+ T细胞减少而髓系抑制细胞（MDSC）增多，且免疫检查点分子（如PD-L1、Galectin-9）表达升高。
     

2. 体内外功能实验

   • 构建PDAC原位和脾脏移植小鼠模型，注射乳酸脱氢酶抑制剂（LDHi, GSK2837808a）后，通过活体成像和IHC检测肿瘤生长、转移及组蛋白乳酸化位点（如H4K12la）的变化。
     
   • 流式细胞术分析显示，PD1+CD8+ T细胞和Ly6G+髓系细胞中乳酸化水平显著升高，提示免疫细胞功能受损。
     

3. 分子机制探索

   • ATAC-seq和CUT&Tag揭示LDHi处理后染色质可及性和H4K12la富集度降低，尤其影响代谢、免疫和肿瘤相关基因（如BNIPL、VSTM2A、KCNJ15）的启动子区域。
     
   • 单细胞通讯分析发现，高HLS肿瘤细胞通过Nectin-2-TIGIT和Galectin-9-CD44通路与T/NK细胞交互，促进免疫逃逸。
     

主要结果
1. 预后模型与免疫抑制
- 高风险评分患者总生存期更短（p<0.001），且TME呈现“冷肿瘤”特征：细胞毒性免疫细胞减少，免疫检查点表达升高，对ICI治疗反应差。
- 肝转移灶的HLS显著高于原发灶，伴随乳酸代谢酶（如LDHA）和免疫抑制分子（如Nectin-2）上调。

1. 代谢-表观遗传联动

   • LDHi降低血清乳酸水平，但引发代偿性代谢重塑（如酮体代谢增强）。糖酵解和HIF-1α通路与HLS呈正相关，且转移灶中代谢酶表达谱与原发灶差异显著。
     
   • H4K12la通过激活BNIPL等基因的转录，直接调控免疫逃逸和恶性表型。
     

2. 免疫细胞功能异质性

   • 高HLS的PD1+CD8+ T细胞和Ly6G+MDSC中乳酸化水平升高，伴随T细胞受体信号通路抑制。
     
   • 单细胞数据揭示，转移过程中巨噬细胞通过MIF信号增强与T/NK细胞的互作，进一步抑制抗肿瘤免疫。
     

结论与价值
本研究首次系统阐明了组蛋白乳酸化在PDAC转移中的核心作用：
1. 科学意义：提出“LDHA-H4K12la-免疫基因”轴是“代谢-表观遗传-免疫”调控网络的关键节点，为PDAC的异质性提供了新解释。
2. 临床价值：靶向组蛋白乳酸化（如联合LDHi与免疫治疗）可能逆转免疫抑制性TME，抑制转移并改善预后。
3. 技术创新：整合多组学与空间分析，揭示了Nectin-2和Galectin-9作为肝转移特异性免疫逃逸靶点。

研究亮点
- 多组学整合：首次在PDAC中联合代谢组、表观组和免疫组学，解析H4K12la的动态修饰图谱。
- 跨尺度机制：从分子（乳酸化位点）、细胞（免疫互作）到整体（小鼠模型）层面验证了代谢重编程对免疫逃逸的驱动。
- 转化潜力：鉴定出MYBL2、RXRA等转录因子可作为免疫治疗增敏的潜在靶标。

其他发现
- 补充实验显示，组蛋白乳酸化在结直肠癌和胃癌中同样调控免疫逃逸（附图S8），提示其广谱性作用。
- 患者来源的类器官模型验证了LDHi对转移灶的特异性抑制效果（未展示数据）。

本研究为PDAC的精准分型和联合治疗提供了理论依据，并开辟了靶向表观代谢调控的新研究方向。