吲哚-3-丙酸驱动树突状细胞H3K27乙酰化以增强肝细胞癌中CD8+ T细胞免疫

《Cancer Science》：Indole-3-Propionic Acid Drives Dendritic H3K27 Acetylation to Enhance CD8+ T Cell Immunity in Hepatocellular Carcinoma

　　

已有文献记载吲哚-3-丙酸(indole-3-propionic acid, IPA)可通过调节抗肿瘤免疫改善肿瘤免疫治疗的效果，然而IPA在接受信迪利单抗联合贝伐珠单抗(sintilimab combined with bevacizumab, SCB)治疗的肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)患者中的作用尚不清楚。本研究探讨了IPA在SCB治疗的HCC中的效应及其潜在机制。研究人员收集了SCB治疗有应答与无应答HCC患者的血清、肿瘤组织、粪便及淋巴结组织样本，建立了人源化原位及皮下HCC NOG小鼠模型。将IPA处理的小鼠树突状细胞(dendritic cells, DCs)与小鼠CD8+ T细胞共培养，随后与Hepa1-6细胞共培养。结果显示，应答者血清、肿瘤组织及粪便中IPA水平升高，且血清IPA水平与肿瘤组织中IFN-γ+CD8+ T细胞比例以及淋巴结DCs中ac-H3K27与IL-12A水平呈正相关。IPA增强了SCB对HCC小鼠肿瘤生长的抑制效应。此外，IPA提高了DCs中ac-H3K27与IL-12A水平，并上调了HCC小鼠体内效应CD8+ T细胞免疫。体内给予CD8中和抗体及注射转染shIL-12A的DCs削弱了IPA介导的HCC抑制作用。进一步，ac-H3K27抑制剂A-485抑制了IPA诱导的IL-12A表达及效应CD8+ T细胞免疫，从而促进体外Hepa1-6细胞的增殖、侵袭与迁移。这些发现表明，IPA通过上调DCs中H3K27乙酰化促进IL-12A表达，从而增强CD8+ T细胞免疫，进而增强SCB治疗HCC的效果，为其作为临床辅助治疗药物的潜在应用提供了依据。

该研究发表于《Cancer Science》。研究背景方面，肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）约占原发性肝癌的90%，全球发病率持续上升。靶向联合免疫已成为HCC系统治疗的核心方向，其中信迪利单抗联合贝伐珠单抗（sintilimab combined with bevacizumab，SCB）较索拉非尼可降低HCC患者死亡及疾病进展风险，但个体疗效差异显著，亟需优化策略。宿主肠道菌群及其代谢物可影响免疫与靶向药物疗效，色氨酸（Tryptophan，Trp）经特定菌群代谢生成吲哚-3-丙酸（indole-3-propionic acid，IPA），IPA已被证实可增强免疫检查点阻断反应并促进TCF-1⁺CD8⁺ T细胞分化，在黑色素瘤、乳腺癌及结直肠癌中通过提升T细胞因子7（T-cell factor 7，Tcf7）超级增强子区H3K27乙酰化改善免疫治疗，且吲哚-3-乳酸酸（indole-3-lactic acid，ILA）亦可通过ac-H3K27结合IL-12A增强子促进DCs的IL-12A表达。然而IPA对SCB治疗HCC的效应及机制尚不明确，研究人员据此假设IPA通过增加DCs中IL-12A增强子区H3K27乙酰化促进IL-12A表达，增强效应CD8⁺ T细胞免疫，最终改善SCB治疗HCC的疗效，并建立人源化NOG小鼠模型予以验证。

研究人员开展研究用到的主要关键技术方法包括：临床样本来源于2023年3月至2024年8月吉林大学第二医院SCB治疗前及治疗后评估的HCC患者，按RECIST 1.1分为应答者与低效应答者各15例；建立人源化NOG小鼠原位与皮下HCC移植瘤模型并给予SCB联合IPA干预；分离培养人及小鼠DCs并进行shIL-12A慢病毒转染；体内给予CD8中和抗体及转染DCs尾静脉注射；采用酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）检测IPA、IL-12p70、IFN-γ水平；流式细胞术分析DC纯度及IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例；实时荧光定量PCR（real-time PCR，qPCR）与蛋白质印迹（Western blot，WB）检测IL-12A与ac-H3K27表达；Transwell与CCK-8检测肿瘤细胞增殖迁移；苏木精-伊红（hematoxylin–eosin staining，HE）染色评估肺转移。

研究结果部分如下。

3.1 The Increased Serum IPA Was Proportional to the Proportion of IFN-γ⁺CD8⁺ T-Cells, as Well as to the Levels of ac-H3K27 and IL-12A in Responders to SCB Therapy。研究人员检测发现HCC应答者血清、肿瘤组织及粪便IPA水平均高于低效应答者，血清IL-12p70亦更高；淋巴结DCs中IL-12A mRNA与蛋白及ac-H3K27水平在应答者中升高，肿瘤组织IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例显著升高；血清IPA水平与IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例、ac-H3K27、IL-12A水平及IL-12A与IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞间均呈正相关，提示IPA可能通过介导DCs中ac-H3K27与IL-12A调节SCB治疗HCC的CD8⁺ T细胞免疫。

3.2 IPA Enhanced the Efficacy of SCB in HCC Mice。研究人员建立人源化原位HCC小鼠模型，治疗前三组基线肿瘤负荷无差异；治疗三周后SCB组肿瘤负荷低于对照组，SCB＋IPA组抗瘤效果优于SCB单药，肿瘤体积更小且肺转移显著减少，表明IPA可增强SCB治疗HCC小鼠的疗效。

3.3 IPA Administration Suppressed Tumor Growth by Enhancing the Anti-Tumor Effect of Effector CD8⁺ T-Cells in HCC Mice。研究人员在皮下HCC小鼠中给予IPA，肿瘤体积、大小及重量均下降，血清IPA升高；给予CD8中和抗体抵消了IPA的抑瘤作用，证实IPA依赖CD8⁺ T细胞发挥作用；IPA提高肿瘤组织IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例及IFN-γ水平，表明IPA通过增强效应CD8⁺ T细胞免疫促进其分化与IFN-γ分泌抑制肿瘤。

3.4 IL-12A in DCs Contributes to Effector CD8⁺ T-Cell Immunity in IPA-Administered HCC Mice。研究人员发现IPA提高小鼠淋巴结IL-12⁺ HLA-DR⁺ CD11c⁺ DCs比例、IL-12p70水平及DCs中IL-12A表达与ac-H3K27水平；尾静脉注入shIL-12A转染DCs后，IPA＋DCs-shIL-12A组肿瘤体积重量大于IPA＋DCs-shNC组，DCs中IL-12相关指标及肿瘤组织IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例与IFN-γ水平降低，而ac-H3K27不受IL-12A敲低影响，表明DCs中IL-12A敲低抑制IPA诱导的表达从而削弱效应CD8⁺ T细胞免疫。

3.5 IPA Facilitated the Acetylation of H3K27 to Upregulate IL-12A Expression in DCs to Enhance Effector CD8⁺ T-Cell Immunity。研究人员用ac-H3K27抑制剂A-485预处理小鼠骨髓DCs，IPA处理的DCs中IL-12A、ac-H3K27、IL-12p70升高被A-485抑制；与IPA处理DCs共培养的CD8⁺ T细胞中IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例与IFN-γ升高亦被A-485抑制；后续与Hepa1-6共培养显示IPA组肿瘤细胞增殖侵袭迁移受抑，A-485逆转该效应，证明IPA通过加速H3K27乙酰化上调DCs中IL-12A增强CD8⁺ T细胞免疫抑制肿瘤。

讨论部分总结：研究人员指出肠道菌群失调与肿瘤等相关，菌群代谢物入血调节免疫，IPA为菌群特异代谢物，经结肠吸收由门静脉至肝脏；本研究在SCB应答HCC患者粪便血清肿瘤组织检出IPA升高且与IFN-γ⁺CD8⁺ T细胞比例正相关，SCB＋IPA小鼠肿瘤与肺转移更少，提示IPA调节SCB疗效。既往IPA通过促进TCF-1⁺耗竭前体CD8⁺ T细胞与γδ T细胞毒性发挥抗肿瘤，本研究探讨其经DCs调节T细胞功能的路径，IPA单药具抑瘤活性，作为SCB辅助具转化价值，机制为IPA通过IL-12A增强子区H3K27乙酰化上调DCs中IL-12A表达增强CD8⁺ T毒性，与SCB缓解免疫抑制协同。效应CD8⁺ T细胞通过颗粒酶穿孔素与IFN-γ发挥作用，IPA提高IFN-γ⁺CD8⁺ T与IFN-γ，敲低IL-12A削弱IPA效应但未完全回到对照组，因shRNA非敲除、内源性DCs仍受IPA调控及IPA可能直接作用于T细胞。既往IPA在T细胞表观修饰被报道，本研究在HCC模型中揭示其通过DCs表观上调IL-12A的重要机制；患者中血清IPA与淋巴结DCs ac-H3K27正相关，小鼠DCs中IPA升高ac-H3K27，A-485抑制该效应及后续T细胞免疫与肿瘤抑制，证实IPA通过上调H3K27ac促进DCs中IL-12A增强CD8⁺ T免疫。综上，SCB应答HCC患者IPA更高，IPA增强SCB原位瘤抑制，皮下瘤中IPA通过升ac-H3K27促DCs中IL-12A增强效应CD8⁺ T免疫抗HCC，确认IPA增强表观修饰，为临床辅助治疗提供依据，未来需用微生物组或粪菌移植等验证IPA与菌群关系。

研究结论部分翻译：综上所述，在SCB治疗的HCC应答者中IPA水平高于低效应答者。IPA在人源化原位HCC小鼠模型中增强了SCB对肿瘤发生的抑制作用。此外，IPA处理抑制了皮下HCC小鼠的肿瘤生长，并通过提高ac-H3K27水平增加DCs中IL-12A表达，从而增强抗HCC的效应CD8⁺ T细胞免疫，如图文摘要所示。这些发现证实了IPA在增强表观遗传修饰中的作用，并为其作为HCC临床辅助治疗的潜在应用提供了理论基础。

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