PRMT3：肝癌免疫逃逸与代谢重编程的关键 “推手”，或成免疫治疗新靶点

研究人员为探究 PRMT3 在肝癌免疫抑制中的作用，开展相关研究，发现 PRMT3-PDHK1 - 乳酸 - PD-L1 轴，为肝癌免疫治疗提供新靶点。

　　肝癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）作为全球癌症相关死亡的 “第三大杀手”，严重威胁着人类的生命健康。对于那些无法进行手术的晚期肝癌患者来说，化疗、放疗、靶向治疗和免疫治疗成为了他们对抗病魔的 “武器”。其中，免疫检查点阻断（ICB）疗法，尤其是针对程序性细胞死亡蛋白 1（PD-1）及其配体程序性死亡配体 - 1（PD-L1）的治疗，为晚期肝癌患者带来了新的希望。然而，临床试验结果却不尽如人意，部分患者从中获益有限，这表明我们对免疫治疗的机制了解还远远不够。

PD-L1 在肿瘤细胞中常常过度表达，它就像肿瘤的 “盾牌”，与浸润免疫细胞上的 PD-1 相互作用，帮助肿瘤细胞成功逃避人体免疫系统的 “追捕”。虽然肿瘤 PD-L1 表达被视为预测免疫治疗反应的 “潜力股”，但它并非完美无缺。因此，深入探究调节 PD-L1 表达的分子机制，成为了提高肝癌免疫治疗效果的关键 “钥匙”。

与此同时，代谢功能障碍在肿瘤发展中扮演着重要角色，它不仅影响肿瘤的生长和转移，还与免疫治疗的疗效密切相关。肿瘤细胞的 “独特技能”—— 有氧糖酵解（Warburg 效应），使其能够在有氧环境下大量摄取葡萄糖，产生并释放大量乳酸，营造出有利于肿瘤生长的微环境。乳酸不仅会抑制免疫细胞的功能，还被发现与 PD-L1 表达存在关联。然而，乳酸介导的蛋白质修饰，特别是组蛋白乳酸化，在肝癌肿瘤免疫中的作用仍有待进一步揭示。

在这样的背景下，同济大学附属东方医院、海军军医大学长征医院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上，为肝癌的治疗开辟了新的方向。

研究人员运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，通过构建肝脏特异性 Prmt3 基因敲除小鼠模型（Prmt3^LKO），并使用二乙基亚硝胺（DEN）和四氯化碳（CCl₄）诱导原发性肝癌，以此观察肿瘤的发展情况；在细胞实验中，利用 CRISPR-Cas9 技术构建了 Prmt3 基因敲除的 Hepa1-6 细胞系；同时，运用 RNA 测序（RNA-seq）分析肿瘤组织的基因表达变化，通过染色质免疫沉淀（ChIP）实验探究组蛋白修饰与基因表达的关系。此外，研究还使用了免疫沉淀、免疫荧光、接近连接等多种实验技术，以及人肿瘤组织芯片（TMA）分析等方法，从多个层面深入研究相关分子机制。

研究结果如下：

1. PRMT3 在肝癌中发挥致癌作用：研究人员发现，PRMT3 在人类肝癌组织中表达显著上调，并且与患者的不良预后密切相关。在 Huh7 细胞中，过表达 PRMT3 会促进细胞的增殖、迁移和侵袭，而敲低 PRMT3 或使用抑制剂 SGC707 处理，则能有效抑制这些恶性表型。
2. 敲除 Prmt3 抑制肿瘤进展并增加 CD8⁺ T 细胞浸润：在小鼠实验中，敲除 Prmt3 基因后，肿瘤的生长明显受到抑制，肿瘤重量、数量和大小都显著减少。同时，肿瘤组织中 CD8⁺ T 细胞的浸润显著增加，且激活的 CD8⁺ T 细胞比例上升，耗竭的 CD8⁺ T 细胞比例下降。将敲除 Prmt3 的 Hepa1-6 细胞接种到免疫缺陷的裸鼠和免疫健全的 C57BL/6 小鼠体内，发现敲除 Prmt3 的肿瘤在 C57BL/6 小鼠中的生长受到明显抑制，这表明 T 细胞浸润在其中发挥了重要作用。
3. PRMT3 通过甲基化 PDHK1 促进乳酸积累：研究人员分析发现，敲除 Prmt3 会导致肿瘤组织中乳酸产生显著减少，而对甘油三酯、总胆固醇和蛋氨酸水平无明显影响。进一步研究发现，PRMT3 与丙酮酸脱氢酶激酶 1（PDHK1）相互作用，并对其进行不对称二甲基化修饰，修饰位点为精氨酸 363 和 368。这种修饰增强了 PDHK1 的激酶活性，进而促进了乳酸的积累。R363/368K 突变体则显著降低了 PDHK1 的二甲基化水平，减少了乳酸产生，抑制了肿瘤细胞增殖。
4. PDHK1 的甲基化是 PRMT3 促进肝癌生长的关键：实验表明，上调 PRMT3 会增加 PDHK1 底物丙酮酸脱氢酶（PDH）的磷酸化水平（p-PDHA），而抑制或下调 PRMT3 则会降低 p-PDHA 水平。使用 PDHK1 抑制剂 JX06 处理后，能够有效消除 PRMT3 诱导的肿瘤细胞恶性表型，抑制肿瘤生长，减少 p-PDHA 和乳酸水平。在免疫健全的 C57BL/6 小鼠中，JX06 对 PRMT3 促进的肿瘤生长抑制作用更为显著，这表明靶向 PDHK1 在免疫微环境中具有更显著的抗肿瘤效果。
5. PRMT3 增强肿瘤细胞中 PD-L1 的表达：通过 RNA-seq 分析，研究人员发现敲除 Prmt3 会导致肿瘤组织中多个肿瘤相关免疫检查点基因下调，其中 PD-L1 的变化最为显著。在多种细胞系和动物模型中，敲除 Prmt3 或抑制其活性会降低 PD-L1 的表达，而过表达 PRMT3 则会促进 PD-L1 表达，这表明 PRMT3 能够调节肿瘤微环境中 PD-L1 的表达。
6. PRMT3 通过促进组蛋白乳酸化修饰增强 PD-L1 表达：研究发现，使用 JX06 阻断 PRMT3 诱导的糖酵解，能够有效抑制 PD-L1 的表达。乳酸刺激会增加 Huh7 细胞中 PD-L1 的 mRNA 水平，同时乳酸刺激和 PRMT3 过表达都会提高组蛋白 H3 赖氨酸 18 乳酸化（H3K18la）水平。ChIP 实验表明，乳酸处理和 PRMT3 过表达都会增加 H3K18la 在 PD-L1 启动子区域的富集，这表明 PRMT3 通过促进组蛋白乳酸化修饰来增强 PD-L1 表达。
7. 抗 PD-L1 阻断 PRMT3 在肝癌中的致癌作用：通过对肝癌患者组织的 TMA 分析和 TCGA 数据分析，研究人员发现 PRMT3 表达与 p-PDHA、PD-L1 水平呈正相关，与 CD8⁺ T 细胞浸润呈负相关。在小鼠皮下肿瘤模型中，抗 PD-L1 治疗有效抑制了 PRMT3 过表达促进的肿瘤生长，恢复了 CD8⁺ T 细胞浸润。此外，分析患者队列数据发现，PRMT3 表达在抗 PD-1 治疗的响应组中显著高于非响应组，这表明 PRMT3 可能是预测抗 PD-1/PD-L1 治疗疗效的生物标志物。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 PRMT3 通过甲基化 PDHK1 促进乳酸积累，进而通过增强 H3K18la 水平促进 PD-L1 表达的新机制，建立了 PRMT3-PDHK1 - 乳酸 - PD-L1 这一调控轴，将代谢重编程与肿瘤免疫逃逸紧密联系起来。这一发现为肝癌免疫治疗提供了新的潜在靶点，有助于开发更有效的联合治疗策略。同时，研究也表明，PRMT3 可能作为预测患者对初始抗 PD-1/PD-L1 治疗反应的生物标志物，为个性化治疗提供参考。然而，目前针对 PRMT3 或 PDHK1 的抑制剂疗效仍需临床验证，未来需要开发更有效、更具特异性且对正常细胞影响小的小分子抑制剂，进一步探索针对这一调控轴的治疗策略，有望为肝癌患者带来新的希望。