肺癌排名全球癌症死因第一位，其中非小细胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer ，NSCLC)约占所有病例的85%。癌细胞的代谢呈现异质性，肿瘤微环境中产生染色质修饰代谢物可阻碍免疫反应和癌症治疗。乳酸作为糖酵解副产物，被证实通过多种途径介导肿瘤微环境内的细胞间通讯。
核孔膜蛋白121(POM121)作为核孔复合体的重要组成部分之一，参与核质运输和核膜组装。此外， POM121在肿瘤发生发展中也具有潜在功能，当前POM121的促肿瘤机制研究主要集中在癌细胞的内在程序上，POM121是否会重塑非小细胞肺癌的肿瘤免疫微环境仍不清楚。
01
乳酸化修饰水平升高与非小细胞肺癌不良预后相关
非小细胞肺癌组织中糖酵解水平异常增加，乳酸含量升高，为确认乳酸化修饰在非小细胞肺癌细胞中的临床意义，研究人员用乳酸化修饰泛抗体和H3K18la位点修饰抗体检测其的丰度变化。相较对照组，非小细胞肺癌组织中总体乳酸化修饰水平（pan Kla）和组蛋白位点修饰（H3K18la）水平均升高，且与肿瘤分期和T分型呈正相关，表明乳酸化修饰水平升高与非小细胞肺癌患者预后不良有关。
图1 乳酸化修饰水平升高与NSCLC患者的不良预后相关
02
H3K18la抑制CD8+T细胞抗肿瘤活性
研究人员进一步探讨了非小细胞肺癌细胞中H3K18la信号上调是否导致CD8+T细胞功能障碍。糖酵解抑制剂（2-DG和草酸盐）处理和乳酸脱氢酶敲除可显著降低乳酸和乳酸化修饰水平，抑制了非小细胞肺癌细胞的增殖，在与CD8+T细胞共培养时，对细胞的集落形成和增殖产生了更显著的抑制作用，并增强了共培养CD8+T细胞中颗粒酶B和干扰素γ的表达。以上结果表明，阻断非小细胞肺癌细胞中的H3K18la可以恢复共培养CD8+T细胞的功能。
小鼠实验显示，接受乳酸脱氢酶双敲癌细胞移植的小鼠结瘤更小、生存期更长，同时肿瘤组织内的乳酸浓度和乳酸化修饰水平也更低，肿瘤中的CD8+T细胞比例、效应表型和增殖能力显著增强。以上结果表明乳酸驱动的H3K18la促进肿瘤进展，阻断H3K18la通过增强基于CD8+T细胞的抗肿瘤免疫，抑制非小细胞肺癌的免疫逃逸。
图2 阻断乳酸源性H3K18la通过增强CTL细胞毒性抑制非小细胞肺癌的免疫逃避
03
H3K18la上调POM121来增强MYC核转运，诱导PD-L1表达
为了阐明H3K18la加速非小细胞肺癌进展的机制，研究人员通过ChIP-seq分析确定了候选下游靶基因POM121，荧光素酶报告基因实验和ChIP-PCR显示H3K18la直接结合POM121启动子正向调节POM121。
POM121丰度与MYC丰度、MYC的下游PD-L1丰度、MYC 在PD-L1基因启动子的结合程度均成正相关关系。
POM121过表达可显著抑制共培养CD8+T中颗粒酶B和干扰素γ水平，敲低MYC后可以大幅逆转以上表型和POM121过表达的引起的细胞的集群形成能力提升表型。以上结果表明，POM121通过促进MYC的核转运正向调节PD-L1表达，从而促进NSCLC细胞的免疫逃逸。
图3 H3K18la介导的POM121通过增强MYC核转运诱导PD-L1表达
04
糖酵解阻断剂通过增强CD8+T细胞的抗肿瘤反应提高抗PD -1疗效
研究人员利用糖酵解抑制剂草酸盐和/或抗PD -1对非小细胞肺癌荷瘤小鼠实验发现联合处理显著缩小肿瘤体积。此外，非小细胞肺癌细胞中过表达POM121显著减弱了草酸盐及其与抗PD-1联合使用对肿瘤生长的抑制作用，进一步强调了H3K18la/POM121/MYC/PD-L1通路在NSCLC进展中的重要性。与单药治疗相比，草酸盐与抗PD-1联合干预可进一步增强CD8+T细胞功能，表明糖酵解阻断剂通过增强CD8+T细胞的抗肿瘤反应显著提高抗PD-1的疗效。
图4 糖酵解阻断剂通过增强CD8+T细胞的抗肿瘤反应显著提高抗PD-1疗效
综上所述，该研究表明H3K18la通过诱导POM121增加MYC活性和PD-L1表达增强非小细胞肺癌细胞的免疫逃逸，为深入了解翻译后修饰在癌变中的作用提供了新见解，并为开发治疗非小细胞肺癌的表观遗传学靶向策略提供了理论依据。
文章所用景杰抗体产品
//小编有话说//
在本研究中，研究者通过ChIP-seq实验鉴定到H3K18la的关键下游基因POM121。相比ChIP-seq，新一代的DNA-蛋白互作研究利器——CUT&Tag技术具有高分辨率，低细胞投入量，操作流程简便高效等优势，日益成为了表观遗传研究新宠。
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