乳酸化修饰解锁胶质母细胞瘤恶性进展之谜：从TMZ耐药到免疫微环境调控的新机制

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗面临的化疗耐药、免疫逃逸等关键问题，通过单细胞测序(scRNA-seq)和机器学习算法，首次系统揭示了乳酸化修饰(Lactylation)通过UBE2E1等关键靶点调控TMZ耐药、肿瘤增殖和免疫微环境的分子机制。研究构建了基于TMZ耐药相关乳酸化基因(TMZR-LRGs)的预后模型，并通过体内外实验证实UBE2E1缺失可显著增强乳酸化水平并促进GBM恶性表型。该成果为GBM的个体化治疗提供了新靶点，发表于《Cancer Cell International》。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的脑肿瘤，其治疗困境犹如一场与"九头蛇"的搏斗——即使采用手术切除联合放化疗的"组合拳"，患者中位生存期仍仅15个月。这种治疗抵抗性主要源于三大"护甲"：具有异质性的胶质瘤干细胞(GSC)的顽固存活、替莫唑胺(TMZ)化疗耐药性的多重机制，以及免疫检查点抑制剂难以突破的免疫抑制微环境。近年来，科学家们发现肿瘤细胞特有的"瓦氏效应"(Warburg effect)产生的乳酸不仅是代谢废物，更能通过乳酸化修饰(Lactylation)改变蛋白质功能，但这一现象在GBM中的调控网络仍是未解之谜。

哈尔滨医科大学附属第一医院的研究团队通过整合单细胞转录组(scRNA-seq)和TCGA-GBM等多组学数据，首次绘制了GBM微环境中乳酸化修饰的细胞特异性图谱。研究发现间充质样细胞(MES-like)具有最高乳酸化水平，并通过14个乳酸化相关基因(LRGs)构建评分系统，证实乳酸化通过激活线粒体自噬(Mitochondrial autophagy)和DNA完整性检查点(DNA integrity checkpoint)通路促进TMZ耐药。研究进一步筛选出43个TMZ耐药相关LRGs，利用非负矩阵分解(NMF)算法将GBM分为预后差异显著的C1/C2亚型，其中C1亚型呈现更高的免疫评分和髓系细胞浸润。通过LASSO-Cox回归构建的4基因(PDLIM1/LDHA/UBE2E1/SPR)风险模型，在训练集和验证集(AUC=0.82)均显示优异预测性能。分子机制上，UBE2E1被鉴定为潜在的乳酸化"擦除器"(Eraser)，其敲除可显著提升细胞内乳酸化水平，并通过CCK-8、Transwell和小鼠成瘤实验证实该基因缺失会增强TMZ耐药性(IC50提高2.1倍)、促进细胞周期G1/S转换和侵袭转移。药物敏感性分析发现高风险患者对卡莫司汀(Carmustine)敏感，而CDK4/6抑制剂瑞博西利(Ribociclib)可通过靶向UBE2E1蛋白(结合能-6.7 kcal/mol)发挥治疗作用。

关键技术方法包括：1) 整合GSE117891单细胞数据和TCGA/GTEx批量转录组分析乳酸化特征；2) 采用Harmony算法消除批次效应，通过inferCNV鉴定恶性细胞；3) 基于Neftel分类系统对GBM细胞进行亚型注释；4) 使用NMF共识聚类和LASSO-Cox构建预后模型；5) 通过慢病毒shRNA敲除UBE2E1并采用CCK-8、流式细胞术和原位移植瘤模型验证功能。

主要研究结果包括：

乳酸化相关基因在scRNA-Seq数据中的特征

单细胞分析显示GBM细胞的乳酸化评分显著高于微环境细胞(p<0.001)，其中MES-like亚型评分最高。GSVA分析揭示乳酸化通过p53通路和NF-κB通路分别调控GBM细胞和T细胞功能。

TMZ-LRGs的筛选与表征

差异分析鉴定出43个TMZ耐药相关LRGs，GO富集显示这些基因主要参与上皮形态发生和MAPK信号通路，其中DNA结合转录激活活性可能通过增强DNA修复导致TMZ耐药。

GBM亚型的鉴定

基于9个预后相关LRGs的NMF聚类将患者分为C1(高LRGs表达，预后差)和C2组，C1组显示更高的免疫检查点分子(PD-L1/CTLA-4)表达和CD8⁺T细胞浸润。

机器学习构建风险预测模型

4基因风险评分公式：0.292×PDLIM1+0.252×LDHA-0.450×UBE2E1+0.332×SPR。高风险组富集免疫相关通路，低风险组以表观调控通路为主。

UBE2E1调控乳酸化的实验验证

Western blot显示TMZ耐药细胞株(U251TR)乳酸化水平升高2.3倍。UBE2E1敲除使LN229细胞G1期比例从38.5%降至23.7%，移植瘤体积增长加速1.8倍(p<0.01)。

这项研究开创性地建立了乳酸化修饰与GBM恶性进展的调控网络，提出的TMZR-LRGs风险模型仅需检测4个基因即可实现预后分层，临床转化便捷。发现UBE2E1作为乳酸化负调控因子，为逆转TMZ耐药提供了新靶点。研究还揭示了乳酸化"双刃剑"特性——既通过代谢重编程促进肿瘤进展，又可能通过调节免疫检查点影响治疗效果，这为理解GBM免疫治疗抵抗提供了新视角。值得注意的是，瑞博西利与UBE2E1的稳定结合为靶向乳酸化治疗提供了先导化合物，而模型预测的卡莫司汀敏感性差异则为临床个体化用药提供了依据。该成果将代谢调控与表观遗传研究有机结合，为突破GBM治疗瓶颈提供了全新思路。