Advanced science*新研究表明： 乳酸化驱动的NUPR1促进肝细胞癌中肿瘤浸润巨噬细胞的免疫抑制效应

《Advanced science》是Wiley出版集团旗下的一本开放获取（Open Access）综合性学术期刊，于2014年创刊。在中科院*新升级版分区表中，大类学科为材料科学1区，小类学科中化学综合为1区、纳米科技为2区、材料科学综合为1区，属于TOP期刊。《Advanced science》是一本跨学科开放获取期刊，涵盖材料科学、物理和化学、医学和生命科学以及工程学等领域，主要发表这些领域的**基础和应用研究成果。

出版周期：12 issues/year；

影响因子：14.1；

ISSN：2198-3844；

发文量：3290篇/年；

审稿速度：平均12周；

版面费：USD 5270.00；

一、研究背景与目标

HCC 是全球致死率*高的癌症之一，传统肝切除术后复发率高，而PD-1/PD-L1免疫**响应率仅 15-30%。其核心瓶颈在于肿瘤微环境（TME）的免疫抑制，尤其是TAMs的异常极化（向M2型转化）会抑制T细胞功能。本研究旨在探索TAMs中NUPR1的作用及机制。

二、关键技术总结

研究通过多种实验技术解析NUPR1在肝癌肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中的作用及机制，具体如下：

1、组学分析

单细胞RNA测序（scRNA-seq）：对人及小鼠肝癌组织的单细胞转录组数据（GSE149614、GSE232182等数据集）进行整合分析，鉴定NUPR1在TAMs中的特异性高表达，区分NUPR1高/低表达巨噬细胞亚群，并通过基因集富集分析（GSEA）揭示其功能差异（如免疫抑制通路富集）。利用UMAP可视化细胞聚类，结合Harmony算法校正批次效应，确保跨数据集分析的一致。

空间转录组（ST）分析：对肝癌组织空间转录组数据（GSE238264）进行分析，验证NUPR1与巨噬细胞标志物CD68 在肿瘤区域的共定位，明确其在肿瘤微环境中的空间分布特征。

bulk RNA-seq与多数据库整合：整合 TCGA、GEO、ICGC 等数据库的bulk RNA-seq数据，构建NUPR1⁺巨噬细胞特征基因集，关联其表达与患者预后及免疫**响应

2、巨噬细胞极化和共培养模型

通过肿瘤条件培养基（TCM）诱导THP-1细胞或骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）向TAMs极化，结合NUPR1抑制剂（TFP-2HCL、ZZW-115-2HCL）或shRNA敲低技术，研究NUPR1 对巨噬细胞表型的调控

建立巨噬细胞与CD8⁺T细胞共培养体系，通过流式细胞术检测T细胞功能标志物（IFN-γ、Gzmb、PD-1），评估NUPR1对T细胞耗竭的影响

3、基因与蛋白水平检测

定量实时PCR（qRT-PCR）：检测巨噬细胞中M1/M2 标志物（如iNOS、CD86、CD206、ARG1）及NUPR1、PD-L1等基因的表达水平，验证NUPR1对极化表型的调控。

Western blotting：分析 ERK、JNK等MAPK通路蛋白的磷酸化水平，以及组蛋白乳酸化（H3K18la）、NUPR1等蛋白表达，揭示分子调控机制。

染色质免疫沉淀（ChIP）：通过ChIP-qPCR验证乳酸诱导的H3K18la在NUPR1启动子区域的富集，证实组蛋白乳酸化对NUPR1转录的激活作用

4、动物模型与体内实验技术

皮下移植瘤模型：将Hepa1-6细胞接种于C57BL/6小鼠腋窝，评估NUPR1抑制剂对肿瘤生长、巨噬细胞极化及T细胞浸润的影响。

原位肝癌模型：通过hydrodynamic尾静脉注射携带c-Myc和Ctnnb-N90质粒的溶液诱导小鼠肝脏自发性肿瘤，模拟更接近临床的肿瘤微环境。

巨噬细胞转移实验：将经TFP-2HCL预处理的BMDMs瘤内注射，验证靶向巨噬细胞NUPR1对肿瘤生长的抑制作用。

免疫**联合实验：在小鼠模型中联合使用NUPR1抑制剂（TFP-2HCL或ZZW-115-2HCL）与PD-1单克隆抗体，通过肿瘤体积监测、流式细胞术及IHC染色，评估联合**对免疫微环境的改善效果。

5、病理与影像技术

多重免疫荧光（mIF）：检测肿瘤组织中NUPR1⁺CD68⁺巨噬细胞与CD8⁺T细胞的共定位及数量变化，关联免疫**响应。

免疫组化（IHC）：分析肿瘤组织中CD206、iNOS、CD8、PD-1等标志物的表达，评估巨噬细胞极化和T细胞浸润状态。

影像评估：通过磁共振成像（MRI）监测肝癌患者免疫**前后的肿瘤变化，关联NUPR1⁺巨噬细胞水平与**响应。

三、主要研究结果

1、NUPR1在HCC肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中高表达且参与HCC进展

通过多维度分析揭示NUPR1在肝癌（HCC）肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中的表达特征及临床意义。scRNA-seq数据显示，与正常肝组织相比，HCC肿瘤组织中巨噬细胞比例显著升高，T/NK细胞比例减少。差异基因分析发现NUPR1是肿瘤与正常组织巨噬细胞的核心差异基因，且在肿瘤巨噬细胞中高表达。跨物种验证显示，小鼠HCC模型中NUPR1同样主要在巨噬细胞中表达。空间转录组证实NUPR1与CD68在肿瘤区域共定位，且随巨噬细胞浸润肿瘤时间动态上调。临床数据表明，NUPR1⁺巨噬细胞特征基因在肿瘤组织中富集，其高表达与HCC患者更低的总生存率、更高的复发率显著相关，是术后预后的独立预测因子。且仅巨噬细胞中NUPR1表达与预后相关，整体NUPR1表达分层无显著差异，强调其细胞特异性作用。结果明确了NUPR1在HCC TAMs中特异性高表达的特征，并证实其作为**预后标志物的临床价值。

图1、NUPR1在HCC TAMs中高表达

2、NUPR1对巨噬细胞表型及功能的调控作用

图2、NUPR1在巨噬细胞中维持免疫抑制表型

3、NUPR1通过抑制MAPK通路调控巨噬细胞表型转换的机制

图3、NUPR1通过ERK和JNK通路促进巨噬细胞表型转换

4、NUPR1⁺巨噬细胞对 CD8⁺T 细胞功能的影响及机制

图4、巨噬细胞中的NUPR1通过ERK和JNK通路促进耗竭性CD8+ T细胞的耗竭

5、靶向NUPR1对肝癌（HCC）的**效果及与PD-1抑制剂的协同作用

图5、抑制NUPR1可增强抗PD-1**在HCC中的体内疗效

6、肿瘤来源乳酸通过组蛋白乳酸化上调巨噬细胞NUPR1的机制。

图6、肿瘤细胞通过H3K18赖氨酸促进巨噬细胞中NUPR1的表达。

7、NUPR1⁺巨噬细胞与免疫**耐药的关联

图7、NUPR1+巨噬细胞介导对免疫疗法的抗性

四、全文结论

本研究揭示，核蛋白 1（NUPR1）在肝细胞癌（HCC）肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中扮演关键角色。NUPR1在TAMs中高表达，与患者**预后紧密相关，其可促进M2巨噬细胞极化，上调免疫检查点分子如PD-L1和SIRPA的表达，进而抑制CD8⁺T细胞功能，营造免疫抑制性肿瘤微环境，降低PD-1阻断**的响应率。机制上，肿瘤来源的乳酸诱导组蛋白 H3K18乳酸化，上调NUPR1转录，NUPR1则通过抑制 ERK 和JNK信号通路发挥免疫抑制作用。通过药理学手段抑制NUPR1，可有效逆转M2极化，增强CD8⁺T细胞功能。在临床前模型中，抑制NUPR1与PD-1单抗联合使用，显著抑制肿瘤生长。此外，NUPR1⁺TAMs可作为预测免疫**响应的生物标志物，为HCC免疫**耐药问题提供了新的解决思路，NUPR1有望成为提升HCC免疫**疗效的潜在靶点。

参考文献：

Cai J, Zhang P, Cai Y, Zhu G, Chen S, Song L, Du J, Wang B, Dai W, Zhou J, Fan J, Yu Y, Dai Z. Lactylation-Driven NUPR1 Promotes Immunosuppression of Tumor-Infiltrating Macrophages in Hepatocellular Carcinoma. Adv Sci (Weinh). 2025 May;12(20): e2413095. doi: 10.1002/advs.202413095. Epub 2025 Apr 30. PMID: 40305758; PMCID: PMC12120759.