2024年5月6日，北京大學(xué)第三醫(yī)院內(nèi)分泌科魏蕊研究員、洪天配教授團(tuán)隊在《分子癌癥》（Molecular Cancer）上發(fā)表關(guān)于乳酸化修飾調(diào)控胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生發(fā)展的研究成果。論文題目為《糖酵解與組蛋白乳酸化之間的正反饋調(diào)節(jié)可促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生發(fā)展》（“Positive feedback regulation between glycolysis and histone lactylation drives oncogenesis in pancreatic ductal adenocarcinoma”）。

論文截圖

魏蕊、洪天配團(tuán)隊長期致力于胰腺代謝異常與疾病之間關(guān)系的研究，尤其關(guān)注胰島代謝與糖尿病治療新靶點，相關(guān)研究先后發(fā)表在Diabetes（2024封面文章，2023主編重點推薦）、Diabetologia（2023封面文章）、Metabolism等雜志。本研究從胰腺外分泌腺代謝入手，將胰腺外分泌腺代謝異常與表觀遺傳修飾重塑拓展到胰腺癌研究領(lǐng)域。

胰腺導(dǎo)管腺癌位居中國居民惡性腫瘤相關(guān)死亡率第六位，其五年生存率不足10%，預(yù)后極差。近年來，盡管國內(nèi)外學(xué)者嘗試了多種方法以期改善胰腺導(dǎo)管腺癌患者的預(yù)后，但胰腺導(dǎo)管腺癌患者的生存率并未得到明顯改善。因此，深入研究胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)病機制，尋找新的疾病治療靶點具有重要意義。

組蛋白乳酸化修飾是2019年新發(fā)現(xiàn)的一種組蛋白翻譯后修飾類型，研究發(fā)現(xiàn)組蛋白乳酸化參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展，包括腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等。然而，目前尚無研究報道組蛋白乳酸化修飾是否參與胰腺導(dǎo)管腺癌的發(fā)生發(fā)展。

本研究通過檢測胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞系和患者胰腺導(dǎo)管腺癌組織中的乳酸含量，發(fā)現(xiàn)胰腺導(dǎo)管腺癌中存在乳酸的大量堆積，乳酸堆積進(jìn)一步促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞產(chǎn)生乳酸化修飾。

既往研究表明，組蛋白H3K18乳酸化（H3K18la）在眼黑色素瘤、腎透明細(xì)胞癌中高表達(dá)。本研究結(jié)果顯示，H3K18la在胰腺導(dǎo)管腺癌中也呈現(xiàn)高表達(dá)，且與患者生存期呈負(fù)相關(guān)。

隨后，研究團(tuán)隊在體內(nèi)和體外實驗中發(fā)現(xiàn)，分別利用糖酵解抑制劑干預(yù)或敲減乳酸脫氫酶A，可抑制乳酸產(chǎn)生并下調(diào)H3K18la水平。組蛋白乳酸化修飾程度的降低不僅可以在體外抑制胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞系的增殖和遷移，而且可在體內(nèi)抑制胰腺導(dǎo)管腺癌生長和轉(zhuǎn)移。

既往的研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白乳酸化可促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控基因表達(dá)。因此，研究團(tuán)隊使用CUT&Tag測序、轉(zhuǎn)錄組測序聯(lián)合GEPIA數(shù)據(jù)庫，篩選受H3K18la調(diào)控的基因。聯(lián)合分析結(jié)果顯示，H3K18la調(diào)控基因富集到細(xì)胞周期相關(guān)通路，且差異表達(dá)基因主要位于細(xì)胞周期M期。因此，本研究最終聚焦于H3K18la對M期上游基因TTK和BUB1B的調(diào)控作用。

研究團(tuán)隊通過ChIP-qPCR、RT-qPCR及western blot分析，證實了H3K18la可調(diào)控TTK和BUB1B的表達(dá)。本研究及其他研究均證實，TTK和BUB1B本身在胰腺癌中呈現(xiàn)高表達(dá)。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，這兩個基因的表達(dá)水平越高，患者總生存期和無病生存期越短。在胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞系中，敲減TTK和BUB1B可抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移，而過表達(dá)TTK則可部分逆轉(zhuǎn)糖酵解抑制劑對胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞增殖和遷移的抑制作用，進(jìn)一步證實了H3K18la對TTK的正向調(diào)控作用。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，組蛋白乙?；窹300和去乙酰化酶HDAC2可分別作為胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞中組蛋白乳酸化的乳酸化酶和去乳酸化酶，而敲減TTK和/或BUB1B可進(jìn)一步抑制P300的表達(dá)，提示TTK/BUB1B可反饋調(diào)控組蛋白乳酸化過程。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，TTK作為一種雙特異性激酶，可磷酸化乳酸脫氫酶A的酪氨酸239位點，進(jìn)一步影響酶活性、乳酸產(chǎn)生及組蛋白乳酸化水平。

上述機制研究結(jié)果提示，H3K18la下游靶基因可反饋調(diào)控糖酵解和組蛋白乳酸化修飾，從而在胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞中形成正反饋環(huán)路，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。

糖酵解-H3K18乳酸化-TTK/BUB1B環(huán)路參與胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生發(fā)展的模式圖

本研究首次揭示了組蛋白乳酸化（尤其是H3K18la）參與介導(dǎo)胰腺導(dǎo)管腺癌的發(fā)生發(fā)展，明確了糖酵解-H3K18la-TTK/BUB1B正反饋調(diào)控環(huán)路在胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生發(fā)展中的重要作用，為研發(fā)胰腺導(dǎo)管腺癌治療新策略、開發(fā)藥物作用新靶點提供理論基礎(chǔ)。

北醫(yī)三院內(nèi)分泌科博士生李菲、檢驗科副研究員司文喆及內(nèi)分泌科博士生夏利為共同第一作者，內(nèi)分泌科魏蕊研究員和洪天配教授為共同通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金等課題經(jīng)費的支持。

來源：北京大學(xué)