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肿瘤代谢物乳酸通过调节Moesin乳酰化增强TGF-β信号传导促进肿瘤发生

期刊:cell reportsDOI:10.1016/j.celrep.2022.110986

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是针对该研究的学术报告:

作者及机构
本研究由南京医科大学第一附属医院肝胆中心的Jian Gu、Jinren Zhou、Qiuyang Chen等团队完成,通讯作者为Ling Lu(邮箱:lvling@njmu.edu.cn)。研究于2022年6月21日发表在期刊《Cell Reports》(第39卷,文章编号110986),并采用开放获取形式(CC BY-NC-ND 4.0许可)。


学术背景

研究领域与动机
该研究聚焦肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)中代谢产物乳酸(lactate)对调节性T细胞(Regulatory T cells, Treg)功能的调控机制。Treg细胞是维持免疫耐受的关键角色,但在肿瘤中会抑制抗肿瘤免疫反应。乳酸作为糖酵解(glycolysis)的终产物,在肿瘤组织中浓度显著高于正常组织(可达5-20倍),且与肿瘤预后不良相关。然而,乳酸如何通过表观遗传修饰(如乳酰化修饰,lactylation)影响Treg细胞的分子机制尚不明确。
研究目标
团队旨在揭示乳酸通过乳酰化修饰膜骨架蛋白Moesin(膜突蛋白)的Lys72位点,增强TGF-β信号通路,从而促进Treg细胞分化和功能的机制,并为联合抗PD-1治疗提供新策略。


研究流程与方法

1. 乳酸对Treg细胞的体外调控
- 研究对象:从小鼠脾脏分选初始CD4+ T细胞(naïve T cells),通过TGF-β和IL-2诱导为外周Treg细胞(pTreg)。
- 实验设计:比较乳酸(10 mM)与对照组(PBS)对Foxp3(Treg标志转录因子)表达的影响,并通过CFSE增殖实验评估Treg的抑制功能。
- 关键结果:乳酸显著提升Foxp3表达(p<0.01)和Treg抑制能力,且通过代谢分析发现乳酸促进氧化磷酸化(OXPHOS)而非糖酵解。

2. 炎症环境下乳酸的稳定作用
- 方法:在培养体系中加入促炎因子IL-1β和IL-6,模拟肿瘤炎症环境。
- 发现:乳酸维持Treg的Foxp3表达及抗炎因子(TGF-β、IL-10)分泌,并增强其抑制效应T细胞的能力(p<0.05)。

3. 乳酸脱氢酶抑制剂(LDHi)的体内验证
- 动物模型:C57BL/6小鼠皮下接种Hepa1-6肝癌细胞,LDHi处理降低肿瘤内乳酸浓度。
- 结果:LDHi组肿瘤体积减小(p<0.01),伴随Treg减少和IFN-γ、TNF-α增加;在Rag1敲除(缺乏T/B细胞)小鼠中无效,证实其依赖免疫调节。

4. Moesin乳酰化的分子机制
- 创新方法:通过STRING数据库筛选乳酰化靶点,定制针对Moesin Lys72位点的乳酰化特异性抗体(l-Moesin Ab)。
- 实验验证:乳酸促进Moesin Lys72乳酰化,增强其与TGF-β受体I(TGF-βRI)的相互作用(Co-IP证实),激活下游SMAD3磷酸化。使用l-Moesin Ab或TGF-βRI抑制剂SB-431542可逆转该效应。

5. 临床样本分析
- 人群:接受抗PD-1治疗的肝细胞癌(HCC)患者,分为应答组(PD-1-e)与非应答组(PD-1-i)。
- 发现:应答组肿瘤中Moesin乳酰化水平更低,提示乳酸代谢与免疫治疗响应相关。


主要结果与逻辑链条

  1. 功能层面:乳酸→↑Foxp3→↑Treg抑制功能→肿瘤免疫逃逸。
  2. 机制层面:乳酸→Moesin Lys72乳酰化→↑TGF-βRI结合→↑SMAD3磷酸化→Treg分化。
  3. 治疗意义:LDHi联合抗PD-1显著抑制肿瘤生长(优于单药),且临床数据支持乳酸代谢调控的潜在价值。

结论与价值

科学价值
- 首次揭示乳酸通过乳酰化修饰Moesin调控TGF-β信号的新机制,拓展了代谢-表观遗传-免疫调控的理论框架。
- 提出Treg细胞在乳酸富集环境中的代谢适应性(OXPHOS偏好)与其功能稳定的关联。

应用价值
- 靶向乳酸-Moesin乳酰化轴可增强现有免疫治疗(如抗PD-1)疗效,尤其在低应答患者中潜力显著。
- 为开发小分子抑制剂(如LDHi)或抗体(l-Moesin Ab)提供实验依据。


研究亮点

  1. 创新发现:Moesin Lys72乳酰化是连接乳酸代谢与Treg功能的关键分子开关。
  2. 方法学:定制乳酰化特异性抗体及三维建模验证蛋白互作,为类似研究提供技术参考。
  3. 转化意义:从基础机制到临床关联的完整证据链,支持代谢干预联合免疫治疗的可行性。

其他有价值内容

  • 局限性:未构建Moesin敲除小鼠或Lys72位点突变模型(因COVID-19延误),且人体样本量较小。
  • 更新说明:2022年7月19日发布的修正版本更正了Figure 2A流式图的重复问题(Cell Reports 40, 111122)。

(全文约2000字)

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