研究背景：

主要内容：

1.    泛乳酰化上调指示HNSCC患者对免疫治疗的不良反应

  为了研究头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中乳酰化修饰与免疫应答反应之间的关系，作者对一项2期实验队列中接受免疫治疗后乳酰化水平。根据术后病理检查是否存在肿瘤残留，将患者分为应答组（MPR/pCR）和无应答组（non-MPR）（图1A），研究发现免疫治疗前non-MPR组血清中乳酸脱氢酶A （LDHA）浓度高于MRP/pCR组（图1B），蛋白乳酰化水平也更高（图1C-D）。此外，作者还比较了138例HNSCC患者组织和84例正常口腔粘膜组织样本的乳酰化水平，免疫荧光显示HNSCC组织中的泛乳酰化水平高于健康口腔粘膜样本（图1E-F）。这些结果表明，乳酸化水平升高与HNSCC患者对免疫治疗的不良应答有关。

Figure 1. Upregulation of pan lactylation indicates an unfavorable response to immunotherapy in patients

2.    HNSCC中的特征修饰H3K9la

  为了研究HNSCC中乳酸生成与细胞生长之间的关系，作者分析了常养和缺氧条件下培养基中的乳酸水平，结果显示，乳酸呈时间依赖性上调，同时乳酰化水平也呈现时间和剂量依赖性上调（图2A-D）。缺氧/乳酸处理后，HNSCC的两种细胞系中H4K5la、H3K9la及H3K18la水平上调，且呈葡萄糖剂量依赖性增加，其中H3K9la变化最为显著（图2E-H）。

                 Figure 2. H3K9la is a specific modification in HNSCC cell lines

3.    IL-11是H3K9la调控的下游靶标

  为了寻找H3K9la调控的下游基因，作者针对接受与不接受乳酸处理的HNSCC细胞系中H3K9la进行了CUT&Tag检测（图3A），对H3K9la结合位点所在基因进行KEGG通路富集，发现富集到的Ras、PI3K/AKT、JAK/STAT信号通路均参与恶性肿瘤的发展（图3B-D）。随后，作者进行了RNA-seq，并将测序结果与CUT&Tag检测结果进行联合分析，筛选出了11候选靶基因（包括LIMA4、IL-11、SMARCA2、SLC52A3、RASSF4、MTFR1L、ARID1A、CIT、TNS3、ABR、ZNF668）。通过ChIP-qPCR对候选基因进行验证，结果显示H3K9la在IL-11启动子区域的结合最显著，提示IL-11可能是H3K9la调控的下游靶基因（图3E-G）。

接下来，作者评估了乳酸对IL-11的调控作用，发现乳酸呈剂量和时间依赖性的促进IL-11的表达（图4A-D），在缺氧条件下抑制内源性乳酸生成显著降低IL-11生成（图4M-N）。接下来使用去乙酰化酶抑制剂探索组蛋白乳酰化与IL-11水平之间的关系，并观察到H3K9la和IL-11的表达均增加，使用ChIP-qPCR验证发现，乳酸刺激前后H3K9me、H3K9ac在IL-11的富集无显著差异（图4O-R）。

Figure 3. Identification of the potential downstream targets of H3K9la

                                          Figure 4. IL-11 is a H3K9la target

4.    在CD8⁺T细胞中IL-11通过JAK2/STAT3信号通路促进免疫检查点表达

  为了确定IL-11和乳酸的潜在靶细胞，作者使用在线数据库TIMER 2.0对HNSCC患者不同类型免疫细胞中LDHA和IL-11水平进行相关性评分，发现CD8⁺T细胞中Pearson相关性系数最高（图5A）。接下来，作者利用IL-11处理CD8⁺T细胞和Jurkat细胞，并分析下游信号激活水平，结果表明，在IL-11浓度较高时，JAK2/STAT3信号通路明显比ERK1/2和AKT信号通路更活跃，并且PD1、VSTM3、CTLA4等免疫检查点表达水平呈现IL-11剂量依赖性（图5 B-D）。随后，作者进行ChIP-qPCR分析，发现IL-11处理后显著上调了p-STAT3与上述免疫检查点启动子区域的结合（图5E-F）。进一步研究IL-11对CD8⁺T细胞耗竭的直接影响，作者从OT1小鼠中分离出了抗原特异性CD8⁺T细胞，与感染OVA的SCCVII细胞共培养，研究显示给予IL-11处理后CD8⁺T细胞对SCCVII细胞的杀伤能力减弱（图5J-L），表明在体外模型中IL-11损害了CD8⁺T细胞的杀伤能力。

Figure 5. IL-11 promotes immune checkpoint expression through the JAK2/STAT3 signaling pathway in CD8⁺ T cells

5.    IL-11促进CD8⁺T细胞功能紊乱与肿瘤进展

  接下来，作者在体内水平检测了IL-11在肿瘤发展和肿瘤调节中的作用，构建了过表达IL-11的SCCVII细胞的荷瘤鼠模型，研究表明IL-11过表达组CD8⁺T细胞增殖能力降低，PD1、GTLA4、TIM3等免疫检查点增加，IFN-γ、GZMB等细胞因子表达减少（图6），这些发现表明IL-11通过影响CD8⁺T细胞免疫功能促进肿瘤进展。

Figure 6. IL-11 overexpression facilitates CD8⁺ T cell dysfunction and tumor progression

6.    靶向IL-11提高抗肿瘤免疫治疗疗效

  最后，作者在体内模型中检测了抑制IL-11表达后的治疗效果，流式细胞术结果显示敲除IL-11的肿瘤中CD8+T细胞的PD1、CTLA4等免疫检查点阳性细胞群降低，IFN-γ、GZMB等细胞因子表达上调（图7A-E），表明敲除IL-11能够恢复乳酸介导的CD8+T细胞免疫抑制。为了探索靶向IL-11的抗肿瘤免疫的治疗效果，作者设计并合成了一种胆固醇修饰的siIL-11，将其与抗PD-1疗法联合处理荷瘤鼠，结果表明抗PD-1及choll-siIL-11联合治疗比单一治疗后的小鼠生存期更长（图7F-H）。此外，联合治疗组肿瘤组织中CD8+T细胞浸润比例高于单独治疗组，且CD8+T细胞的杀伤能力也显著提高（图7I-L）。以上研究表明以IL-11为靶点，使用choll-siIL-11联合治疗，能够显著恢复CD8+T细胞杀伤能力，提高抗PD-1治疗的疗效。

Figure 7. IL-11 blockade reverses lactate-induced CD8+ T cell dysfunction in vivo

文章来源：Wang R, Li C, Cheng Z, Li M, Shi J, Zhang Z, Jin S, Ma H. H3K9 lactylation in malignant cells facilitates CD8+ T cell dysfunction and poor immunotherapy response. Cell Rep. 2024 Sep 24;43(9):114686. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114686. Epub 2024 Aug 30. Erratum in: Cell Rep. 2024 Nov 26;43(11):114957. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114957. PMID: 39216002.

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