靶向KIF20A阻断乳酸化修饰以抑制肝细胞癌中的免疫逃逸

Targeting KIF20A blocks lactylation modification to suppress immune escape in hepatocellular carcinoma.

作者信息Shujia Chen, Lili Zhao, Tongguo Miao, Ping Han, Jie Liu, Jiancun Hou, Qiang Zhao, Fengmei Wang, Jia Li
PMID41952973
期刊iScience
发布时间2026-03-13
DOI10.1016/j.isci.2026.115372

实验完整度

包含临床样本分析(89对组织)、细胞实验、共培养、动物模型及机制验证(ChIP、报告基因),并进行功能回复和联合治疗实验。

主要模型

肝细胞癌细胞系(Huh7、HCCLM3等) 小鼠皮下移植瘤模型(Hepa1-6细胞) 小鼠原位肝癌模型(Hepa1-6细胞) 89例HCC患者肿瘤及癌旁组织

重点核对

H3K18la和Pan Kla在HCC组织及细胞系中高表达;H3K18la水平随TNM分期升高 糖酵解抑制剂(2-DG、oxamate)处理Huh7细胞24小时,剂量依赖性降低乳酸、Pan Kla和H3K18la LDHA/B双敲除(DKO)后与CD8+ T细胞共培养,可恢复T细胞增殖和效应分子(GzMB、IFN-γ)表达 体外CD8+ T细胞共培养:HCC细胞与CD8+ T细胞比例1:3,使用1 μg/ml CD3/CD28抗体维持刺激 体内动物模型:皮下注射2×10^5 Hepa1-6细胞;组合治疗组使用oxamate(250 mg/kg/天,腹腔注射)和抗PD-1抗体(250 μg/小鼠,每3天一次)

摘要

Hepatocellular carcinoma (HCC) evades anti-PD-1 immunotherapy via an immunosuppressive microenvironment, where lactate links metabolic reprogramming to epigenetic regulation. We analyzed pan-lysine lactylation and H3K18 lactylation (H3K18la) in 89 HCC patient pairs, and validated functional mechanisms using glycolysis inhibition, HCC-CD8+ T cell co-cultures, and rescue assays. In vivo efficacy was assessed in subcutaneous and orthotopic HCC mouse models. H3K18la levels were elevated in HCC, correlating with advanced staging and poor prognosis. Lactate induced H3K18la to transcriptionally upregulate KIF20A, which stabilized the c-Myc/PD-L1 axis and suppressed cytotoxic T cell function. Combined glycolysis inhibition and anti-PD-1 therapy reversed this immunosuppression and synergistically inhibited tumor growth. This study identifies an H3K18la-KIF20A/PD-L1 axis as a key metabolic-epigenetic checkpoint, highlighting glycolysis targeting as a promising strategy to enhance anti-PD-1 responses in HCC.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
乳酸诱导的H3K18la是否通过靶向KIF20A驱动肝细胞癌的免疫逃逸,以及联合糖酵解抑制能否增强抗PD-1疗效?
核心机制
乳酸升高H3K18la,转录激活KIF20A,KIF20A通过增强c-Myc与PD-L1启动子结合上调PD-L1,从而抑制CD8+ T细胞功能,形成H3K18la-KIF20A/c-Myc/PD-L1轴促进免疫逃逸。
主要证据
89对HCC组织中H3K18la和KIF20A表达升高且与分期相关;乳酸处理增加KIF20A启动子活性;ChIP证实H3K18la和EP300结合KIF20A启动子;KIF20A敲低或过表达影响c-Myc和PD-L1表达及启动子结合;LDHA/B敲除激活CTL并抑制肿瘤生长;联合oxamate和抗PD-1显著抑制皮下HCC肿瘤。
研究意义
揭示了H3K18la-KIF20A/c-Myc/PD-L1轴作为关键的代谢-表观遗传检查点,为通过靶向糖酵解增强抗PD-1疗法在HCC中的疗效提供了理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本分析

评估HCC组织中乳酸及乳酰化水平与疾病分期和预后的关联

收集89例HCC患者肿瘤及癌旁组织,检测乳酸浓度,通过Western blot和免疫组化分析Pan Kla及H3K18la表达,并根据TNM分期分层。

2

细胞模型验证

确定糖酵解抑制对HCC细胞乳酸及乳酰化的影响

用2-DG和oxamate处理Huh7细胞,检测乳酸水平和Pan Kla/H3K18la表达;通过siRNA或shRNA构建LDHA/LDHB单敲和双敲细胞,检测乳酸及乳酰化变化。

3

体外共培养功能实验

验证HCC细胞乳酸化修饰对CD8+ T细胞功能的影响

将对照组或LDHA/B DKO的Huh7细胞与活化CD8+ T细胞共培养,检测肿瘤细胞增殖(集落形成、CCK-8)以及CD8+ T细胞的增殖和效应分子(GzMB、IFN-γ)表达。

4

体内皮下移植瘤模型

评估LDHA/B敲除对HCC肿瘤生长和CTL浸润的影响

将对照或LDHA/B DKO的Hepa1-6细胞皮下接种C57BL/6J小鼠,监测肿瘤体积和生存期,分析肿瘤组织乳酸、H3K18la和Pan Kla表达,并通过流式检测TIL。

5

CD8+ T细胞清除实验

验证LDHA/B敲除的抗肿瘤作用依赖于CD8+ T细胞

植入肿瘤前48小时腹腔注射抗CD8抗体(500 μg/只),随后每两周注射维持CD8+ T细胞清除,比较肿瘤生长。

6

分子机制研究

阐明H3K18la调控KIF20A转录及KIF20A调控PD-L1的机制

构建KIF20A启动子荧光素酶报告基因,检测乳酸的影响;ChIP-PCR检测H3K18la和EP300结合KIF20A启动子;敲低/过表达KIF20A,检测c-Myc和PD-L1表达及启动子结合;共转染c-Myc siRNA和KIF20A过表达质粒,验证KIF20A通过c-Myc调控PD-L1。

7

联合治疗动物模型

评估oxamate联合抗PD-1对HCC的疗效

皮下接种Hepa1-6细胞的小鼠,当肿瘤体积达100 mm3时随机分为4组:对照(IgG)、oxamate、抗PD-1、联合组,监测肿瘤体积、生存期,并检测肿瘤组织乳酸、Ki-67、Pan Kla、H3K18la、KIF20A、c-Myc和PD-L1表达,以及CTL功能。

8

原位肝癌模型验证KIF20A功能

验证KIF20A敲除能否逆转乳酸诱导的HCC进展

将Hepa1-6-sgNC或Hepa1-6-sgKif20a-Luc细胞原位注射到小鼠肝脏,腹腔注射乳酸(2 g/kg/天),通过生物发光成像监测肿瘤生长。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
KIF20A多克隆抗体Proteintech15911-1-AP
c-Myc多克隆抗体Proteintech10828-1-AP
PD-L1/CD274多克隆抗体Proteintech28076-1-AP
LDHA特异性多克隆抗体Proteintech19987-1-AP
LDHB多克隆抗体Proteintech14824-1-AP
β-肌动蛋白多克隆抗体Proteintech20536-1-AP
抗L-乳酰赖氨酸兔单克隆抗体PTM BIOPTM-1401
抗L-乳酰组蛋白H3 (Lys18)兔单克隆抗体PTM BIOPTM-1406RM
抗L-乳酰组蛋白H3 (Lys18)兔单克隆抗体(ChIP级)PTM BIOPTM-1427RM
组蛋白H3K18ac抗体Proteintech39130
组蛋白H3多克隆抗体Proteintech17168-1-AP
颗粒酶B单克隆抗体(PE)Thermo Fisher12-8898-82
抗人/鼠颗粒酶B(APC/Cy7)BioLegend372227
PE抗小鼠IFN-γ抗体ElabscienceE-AB-F1101D
APC抗小鼠IFN-γ抗体ElabscienceE-AB-F1101E
FITC抗小鼠IFN-γ抗体ElabscienceE-AB-F1101C
Ki-67多克隆抗体Proteintech27309-1-AP
p300 (D8Z4E)兔单克隆抗体CST86377
抗小鼠PD-1抗体(体内用)Bio X CellBE0273
抗人CD3抗体(体内用)Bio X CellBE0001-2
抗人CD28抗体(体内用)Bio X CellBE0248
大鼠IgG2a抗体(体内用)Bio X CellBE0089
抗小鼠CD8α抗体(体内用)Bio X CellBE0117
FITC抗小鼠CD3抗体ElabscienceE-AB-F1013C
APC抗小鼠CD8a抗体ElabscienceE-AB-F1104E
PerCP抗小鼠CD45抗体ElabscienceE-AB-F1136F
抗人CD44抗体ElabscienceE-AB-F1215A
APC抗小鼠CD62L抗体ElabscienceE-AB-F1011E
PE/Cyanine7抗小鼠TNFα抗体ElabscienceAN00567H
FITC抗人Ki-67抗体ElabscienceAN00540C
DMEM培养基GIBCO11965-092
RPMI-1640培养基Thermo Fisher17104019
胎牛血清GIBCO10437-028
青霉素-链霉素GIBCO15140-122
Lipofectamine 2000转染试剂Yeasen40802ES01
嘌呤霉素SolarbioP8230
ChIP裂解缓冲液BeyotimeP2078
核糖核酸酶ABeyotimeST579
蛋白酶KBeyotimeST535
2-脱氧葡萄糖APExBIOB1027
草氨酸盐MCEHY-W013032A
脱氧核糖核酸酶IRoche10104159001
乳酸检测试剂盒SolarbioBC2235
CD8a+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-075
重组人IL-2PeproTech200-02
结晶紫ServicebioG1014
Percoll梯度离心Cytiva17-0891-01
pMD2.G质粒Addgene12259
psPAX2质粒Addgene12260
Huh7细胞系FUHENG BIOLOGYFH0075
HCCLM3细胞系FUHENG BIOLOGYFH0096
MHCC97-H细胞系FUHENG BIOLOGYFH0095
MHCC97-L细胞系FUHENG BIOLOGYFH0097
Hep3B细胞系FUHENG BIOLOGYFH0861
Hepa 1-6细胞系FUHENG BIOLOGYFH0862
HEK293T细胞系FUHENG BIOLOGYFH0952
C57BL/6J小鼠Beijing HFK Bio-Technology.co., LTD0055670
肝特异性KIF20A敲除C57BL/6J小鼠cyagen (Nanjing, China)S-KO-17831

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞处理
细胞系:Huh7和HCCLM3;糖酵解抑制剂2-DG和oxamate的浓度及处理时间;乳酸处理浓度(20 mM)和时间(24小时)
阅读提示:Methods 中 'Cell culture' 和 'Lactate level measurement' 部分,以及 Figure 2 legend
基因敲除/过表达
siRNA和过表达质粒的转染试剂(Lipofectamine 2000)和效率验证时间(48小时);LDHA/B双敲细胞系构建用的shRNA和筛选标记(puromycin);KIF20A敲除用sgRNA序列
阅读提示:Methods 中 'Transfection and lentiviral infection' 部分
体外共培养
CD8+ T细胞来源(PBMC)、分离试剂盒(CD8a+ T Cell Isolation Kit);激活条件(CD3/CD28抗体浓度5 μg/ml,3天;IL-2浓度20 ng/ml,4天);共培养比例(1:3)和CD3/CD28抗体维持浓度(1 μg/ml)
阅读提示:Methods 中 'In vitro T cell co-culture assay' 部分
动物模型
小鼠品系(C57BL/6J)、周龄(6-8周)、皮下接种细胞数(2×10^5)、原位注射细胞数(2×10^5);组合治疗分组:oxamate剂量(250 mg/kg/day,腹腔注射)、抗PD-1剂量(250 μg/只,每3天一次)
阅读提示:Methods 中 'Animal models'、'Subcutaneous tumor model' 和 'Orthotopic xenograft HCC model' 部分
分子检测
ChIP实验所用抗体(H3K18la、EP300、c-Myc)和IgG对照;甲醛固定浓度(1%)和时间(10分钟);染色质片段化大小(200-500 bp);荧光素酶报告基因载体(pGL3-basic和pRL-TK)和检测系统(DLR)
阅读提示:Methods 中 'Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-PCR' 和 'Luciferase reporter assay' 部分