【Adv. Sci.】复旦大学研究发现治疗肝癌的”一石二鸟”的新策略

9月14日，复旦大学研究人员在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为”PGAM1 Inhibition Promotes HCC Ferroptosis and Synergizes with Anti-PD-1 Immunotherapy”。本研究中，研究人员通过多个HCC数据集的生物信息学算法发现磷酸甘油酸变位酶1 (PGAM1)是一个新的免疫代谢靶点。PGAM1在肝细胞癌中高表达，与预后差和免疫治疗反应差相关。体外和体内实验表明，靶向PGAM1抑制HCC细胞生长，并通过降低酶活性促进CD8+ t细胞的浸润。机制上，抑制PGAM1通过诱导能量应激和ros依赖性AKT抑制下调脂质运载蛋白(LCN2)促进肝癌细胞铁死亡，并可下调程序性死亡受体1配体1 (PD-L1)。此外，一种变构PGAM1抑制剂(KH3)在病人来源的异种移植(PDX)模型中表现出良好的抗肿瘤效果，并在皮下和原位肝癌模型中增强了抗pd -1免疫治疗的疗效。综上所述，研究结果表明PGAM1抑制通过促进铁凋亡和CD8+ t细胞浸润发挥抗肿瘤作用，并可与抗pd -1免疫治疗协同作用。靶向PGAM1有望成为一种“一石二鸟”的肝癌治疗新策略。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202301928

研究背景

 01 

肝癌是第六大最常见的癌症，有905677例新发病例，是第三大最致命的恶性肿瘤，2020年全球有830180例新发死亡;75%-85%的肝癌是肝细胞癌(HCC)。肿瘤细胞能够通过代谢重编程和发展免疫抑制微环境来促进其生存。选择一个具有抑制肝癌细胞生长和增强抗肿瘤免疫双重作用的靶点似乎是一个合理的策略。最近，免疫检查点抑制剂(ICIs)的临床试验，例如抗程序性死亡1 (PD-1)抗体，在一些HCC患者中显示出前所未有的反应。然而，只有有限数量的患者对免疫疗法有反应，并且在HCC中没有预测反应的生物标志物。免疫治疗反应性可归因于多种因素，包括肿瘤细胞的异常代谢和效应t细胞的有限浸润。因此，临床迫切需要提高ICI的免疫治疗效果，并寻找新的HCC患者联合治疗方案。深入探讨肝细胞癌的异常代谢和免疫抑制一直是一个热点问题。

磷酸甘油酸突变酶1 (Phosphoglycerate mutase 1, PGAM1)在包括HCC在内的多种人类癌症中异常过表达，并通过其代谢机制在癌症代谢和肿瘤进展中发挥重要作用。PGAM1主要被认为是一种糖酵解酶，它催化3-磷酸甘油酸(3-PG)转化为2-磷酸甘油酸(2-PG)，并协调生物合成途径，包括戊糖磷酸途径和丝氨酸合成途径。除了糖酵解调节外，PGAM1的其他致癌作用最近已被认识和探索。例如，PGAM1可以通过代谢依赖性调节dNTP库促进DNA修复中的同源重组。除了这种代谢功能外，PGAM1还可以通过与α -平滑肌肌动蛋白(ACTA2)相互作用促进癌细胞迁移，而不依赖于其典型的酶活性。

研究过程及发现

 02 

研究人员应用高通量质细胞术来破译PGAM1抑制后原位免疫景观的变化。靶向肝癌细胞中的PGAM1可以通过炎性TME将“冷”肿瘤重新编程为“热”肿瘤，从而有利于功能性细胞毒性T淋巴细胞(ctl)的浸润。研究人员筛选出PGAM1作为一个关键的糖代谢基因和HCC患者的独立预后指标。研究结果证实，PGAM1沉默以铁死亡依赖的方式抑制肝癌细胞的体外增殖和体内肿瘤生长，并增强CD8+ t细胞的浸润。研究人员发现，在体内PGAM1缺陷的HCC肿瘤中，靶向铁死亡逆转了CD8+ t细胞浸润的促进作用，而不是其他T细胞浸润。本研究推测了几种可能的机制，包括DAMPs的趋化和PD-L1的下调。

研究表明，白血病抑制因子受体(LIFR)-NF-κB-LCN2轴参与了肝癌的发生和铁死亡敏感性。另一项研究表明，核蛋白1，转录调节因子(NUPR1)介导的LCN2表达通过减少铁蓄积和随后的氧化损伤来抑制铁死亡。研究人员探索了抑制PGAM1降低LCN2表达的机制。

前期研究表明PGAM1抑制剂可诱导NSCLC细胞产生ROS，进而抑制p-AKT，去抑制细胞增殖。基于这些证据，研究人员阐明了靶向PGAM1通过能量应激/ ROS依赖的AKT抑制LCN2的表达。

本研究将催化失活的H186R和缺乏ACTA2关联的Δ201-220突变体分别转染到稳定敲除PGAM1的细胞中。研究人员发现抑制PGAM1可降低AKT表达并优化免疫微环境，这主要是通过降低酶活性来实现的。虽然目前的研究结果表明PGAM1抑制介导的CD8+ t细胞浸润的促进可能依赖于铁下垂，但需要进一步的实验研究铁下垂的免疫原性机制。

本研究最具临床意义的发现是探索了克服ICB耐药的创新策略。KH3在合作研究团队之前的研究中被确定为PGAM1活性的变构抑制剂。在多个临床前模型中，其治疗胰腺癌的疗效已得到证实。研究结果证实，在多个临床前模型中，KH3是一种有效的抗HCC治疗药物。研究人员证实，KH3不仅可以通过诱导铁凋亡来抑制HCC的进展，其效果不逊于索拉非尼，而且还可以通过增强T细胞介导的抗肿瘤免疫将免疫冷转化为炎症肿瘤，这可能使HCC对抗pd -1阻断敏感。最近，一些研究报道了铁下垂与HCC进展和抗肿瘤免疫有关。另一项研究报道，靶向xct介导的铁凋亡和巨噬细胞的促瘤极化对HCC有效，并增强抗pd -1/L1应答的疗效。此外，研究人员还考虑了KH3的潜在毒性或其他副作用。另外，研究人员在接受抗pd -1免疫治疗的HCC患者中评估了PGAM1表达的临床意义，在无应答者中发现了更高的PGAM1表达。

KH3在PDX模型中表现出显著的抗肿瘤作用，并与PD-1阻断免疫治疗协同作用

研究意义

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综上所述，研究人员首次证实了靶向PGAM1不仅可以通过能量应激/ ros依赖性AKT/LCN2轴降解促进铁凋亡来抑制HCC生长，还可以下调PD-L1，从而增强CD8+ t细胞介导的强大抗肿瘤免疫，并与抗pd -1免疫治疗协同作用。这些结果表明，考虑到HCC的异常代谢和免疫状态，PGAM1可能是一个“一石二鸟”的潜在药物靶点;因此，这种方法可以解决癌症免疫治疗中的一个主要临床难题。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202301928

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。