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NDRG1驱动的乳酸积累通过诱导免疫抑制微环境促进肺腺癌进展

期刊:Advanced ScienceDOI:10.1002/advs.202501238

这篇文档属于类型a,是一篇关于NDRG1通过诱导免疫抑制微环境促进肺腺癌(LUAD)进展的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告:


NDRG1驱动的乳酸积累通过诱导免疫抑制微环境促进肺腺癌进展

作者及单位
本研究由复旦大学附属中山医院胸外科的Gujie WuHongxia ChengJiacheng Yin等团队完成,通讯作者为Weigang GuoLin WangYiwei Huang。论文发表于Advanced Science期刊(2025年),开放获取,DOI: 10.1002/advs.202501238。


学术背景

研究领域:肿瘤微环境(TME, Tumor Microenvironment)代谢重编程与免疫逃逸机制。
科学问题:肺腺癌(LUAD)是癌症相关死亡的主因,其进展与TME的免疫抑制密切相关。乳酸积累是TME免疫抑制的关键驱动因素,但具体调控基因及分子机制尚不明确。
研究目标
1. 鉴定LUAD中调控乳酸代谢的关键基因;
2. 揭示该基因如何通过乳酸积累诱导免疫抑制;
3. 探索靶向该基因联合免疫治疗的潜在价值。


研究流程与方法

1. 鉴定NDRG1为LUAD关键致病基因

  • 数据来源
    • 单细胞RNA测序(scRNA-seq):30例LUAD样本;
    • 全基因组关联分析(GWAS):29,863例患者与55,586例对照;
    • 临床数据:220例LUAD患者。
  • 方法
    • 通过scRNA-seq区分肿瘤/正常细胞,结合GWAS和孟德尔随机化(MR)分析,发现NDRG1(N-myc下游调节基因1)与LUAD进展显著相关(OR=1.20, p=0.005)。
    • 临床样本验证:NDRG1在肿瘤组织中高表达,且与不良预后独立相关(HR=1.885, p=0.005)。

2. NDRG1促进糖酵解和乳酸积累

  • 实验设计
    • 代谢分析:GC-MS检测显示NDRG1敲低后,糖酵解中间产物(如丙酮酸、乳酸)减少,而TCA循环代谢物(如α-酮戊二酸)增加。
    • 功能验证
    • 细胞外酸化率(ECAR)实验证实NDRG1敲低降低糖酵解能力;
    • 氧消耗率(OCR)实验显示NDRG1抑制线粒体氧化磷酸化。
  • 机制:NDRG1通过抑制LDHA(乳酸脱氢酶A)的泛素化稳定其表达,增强糖酵解(图3)。

3. NDRG1诱导免疫抑制微环境

  • 免疫细胞调控
    • 巨噬细胞极化:NDRG1高表达促进M2型巨噬细胞(CD163+)极化,抑制CD8+ T细胞浸润(图4)。
    • 表观遗传调控:乳酸通过组蛋白H3K18乳酰化(H3K18la)修饰上调免疫抑制基因(如PD-L1、IL-10)(图6)。
  • 动物模型:NDRG1敲除小鼠肿瘤中CD8+ T细胞浸润增加,联合抗PD-L1治疗显著抑制肿瘤生长(图7)。

主要结果

  1. NDRG1的临床意义:高表达NDRG1患者对免疫治疗响应率更低(37% vs 58%),且与PD-L1水平正相关(图7i)。
  2. 代谢重编程:NDRG1-LDHA轴驱动乳酸积累,导致TME酸化(图3l)。
  3. 免疫逃逸机制:乳酸通过H3K18la修饰激活M2巨噬细胞和抑制性T细胞功能(图5-6)。

结论与价值

科学价值
- 首次阐明NDRG1通过代谢-免疫交叉调控促进LUAD进展的完整通路;
- 提出“乳酸-表观遗传-免疫抑制”轴的新机制。
应用价值
- NDRG1可作为LUAD预后标志物;
- 靶向NDRG1联合免疫检查点抑制剂(如抗PD-L1)具有潜在治疗价值。


研究亮点

  1. 多组学整合:结合scRNA-seq、GWAS、MR和临床数据,系统性鉴定NDRG1的致病性。
  2. 创新机制:发现NDRG1通过稳定LDHA调控乳酸代谢,并揭示H3K18la在免疫抑制中的表观遗传作用。
  3. 转化意义:动物模型验证了NDRG1靶向治疗联合免疫治疗的协同效应。

其他有价值内容

  • 空间代谢组学:首次在LUAD组织中原位可视化乳酸分布(图4a-b);
  • 分子对接:解析NDRG1与LDHA的相互作用位点(Lys388-Arg73)(图3g)。

(报告全文约2000字)

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