Mol?Ther?| 朱康順/黃文藪/蔡明岳/張寅團隊合作揭示肝癌微波消融術(shù)后復(fù)發(fā)的表觀遺傳—代謝開關(guān)

以微波消融為代表的熱消融技術(shù)，是早期不可切除肝癌的重要根治性介入治療手段，其通過局部致死性高溫實現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的原位滅活，為眾多不適宜手術(shù)切除的患者提供了微創(chuàng)且精準(zhǔn)的治療機會。然而，術(shù)后較高的復(fù)發(fā)率始終是制約患者遠(yuǎn)期生存獲益提升的核心瓶頸，其根源主要在于消融邊緣區(qū)域內(nèi)未被完全滅活的、影像學(xué)難以識別的微小殘留病灶【1-3】。值得注意的是，既往研究表明消融術(shù)后殘存的癌細(xì)胞可能會獲得增強的惡性潛能，猶如被激惹的“猛獸”，加速局部侵襲性進展及轉(zhuǎn)移。目前，臨床仍缺乏針對肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)的有效干預(yù)策略，這一困境亟待基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究取得突破性進展。

近日，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科、廣東省腫瘤介入與藥物精準(zhǔn)遞送工程技術(shù)研究中心的朱康順教授、黃文藪副主任醫(yī)師、蔡明岳副主任醫(yī)師團隊聯(lián)合中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院張寅副研究員團隊，在Molecular Therapy期刊在線發(fā)表題為HSP90α-USP7-DNMT1 Axis Drives Hepatocellular Carcinoma Recurrence After Microwave Ablation by Disrupting ACSS3-Mediated Propionate Metabolism的研究論文。該研究圍繞肝癌微波消融術(shù)后復(fù)發(fā)這一重要臨床難題，系統(tǒng)揭示了HSP90α-USP7-DNMT1信號軸如何將不充分微波消融所產(chǎn)生的亞致死高溫作為應(yīng)激“輸入”轉(zhuǎn)化為表觀遺傳“輸出”，重塑肝癌細(xì)胞的DNA甲基化景觀，并進一步擾亂酰基輔酶A合成酶短鏈家族成員3（acyl-CoA synthetase short-chain family member 3, ACSS3）介導(dǎo)的丙酸代謝，從而驅(qū)動術(shù)后殘癌的惡性進展。更重要的是，研究團隊基于CRISPR基因編輯技術(shù)，創(chuàng)建了一種由肝癌細(xì)胞靶向肽SP94功能化脂質(zhì)體遞送的一體化ACSS3位點特異性去甲基化系統(tǒng)（CRISPR/dCas9-TET1CD），該系統(tǒng)通過將催化失活的Cas9變體（dCas9）與DNA去甲基化酶TET1融合，能夠在單鏈向?qū)NA（sgRNA）的引導(dǎo)作用下精準(zhǔn)地將甲基基團從ACSS3的啟動子區(qū)域上擦除，并且在原位肝癌的細(xì)胞系來源異種移植模型（CDOX）和患者來源異種移植模型（PDOX）上驗證了表觀基因編輯在防治消融術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移中的療效。

消融邊緣的“余孽”：殘留腫瘤為何變得更兇猛？

微波消融的治療本質(zhì)是直接的高溫殺傷。理論上，只有當(dāng)腫瘤及其周圍安全邊界均達(dá)到足夠高的致死溫度時，腫瘤細(xì)胞才能被徹底滅活。但在真實的臨床場景中，腫瘤形態(tài)不規(guī)則、邊界不清晰、鄰近重要血管或膽管等因素，均可能導(dǎo)致消融邊緣出現(xiàn)溫度不足的“亞致死高溫”區(qū)域：一部分腫瘤細(xì)胞并未被完全殺死，而是在41°C~50°C左右的亞致死高溫環(huán)境中存活下來。

過去，人們更多將這些殘留腫瘤細(xì)胞簡單地視為“漏網(wǎng)之魚”。而本研究提示，它們并非只是被動殘留，而可能在亞致死高溫的刺激下主動啟動適應(yīng)性程序。研究團隊在肝癌PDOX模型、體外熱應(yīng)激模型以及臨床樣本中發(fā)現(xiàn)，不充分微波消融后殘留肝癌細(xì)胞中的大部分基因組區(qū)域，包括啟動子區(qū)域、CpG島（CGI）及基因體中，均出現(xiàn)顯著的DNA甲基化水平升高，而這一現(xiàn)象與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1的表達(dá)上調(diào)密切相關(guān)。這意味著，消融邊緣殘留腫瘤細(xì)胞可能通過積極改寫表觀遺傳程序，獲得更強的生長和轉(zhuǎn)移潛能。

從應(yīng)激“輸入”到表觀遺傳“輸出”的轉(zhuǎn)換：HSP90α-USP7-DNMT1信號軸的激活

熱休克蛋白的誘導(dǎo)是細(xì)胞重要的應(yīng)激響應(yīng)機制。利用免疫沉淀-質(zhì)譜聯(lián)用（IP-MS）、雙分子熒光互補（BiFC）等技術(shù)，研究團隊發(fā)現(xiàn)，在亞致死高溫應(yīng)激下，誘導(dǎo)型分子伴侶熱休克蛋白90α（heat shock protein 90α, HSP90α）與DNMT1的直接結(jié)合作用增強，對DNMT1的蛋白表達(dá)水平具有正向調(diào)節(jié)作用，其中DNMT1主要通過RFTS結(jié)構(gòu)域與HSP90α相互作用，而HSP90α則依賴其C端結(jié)構(gòu)域完成這一結(jié)合。進一步研究顯示，亞致死高溫應(yīng)激后DNMT1蛋白表達(dá)的升高并非源于其轉(zhuǎn)錄水平的增加，而是由于蛋白穩(wěn)定性的增強。機制上，HSP90α更像一個“分子支架”，通過促進去泛素化酶USP7與DNMT1相互作用，幫助USP7去除DNMT1上的泛素標(biāo)記，從而阻止DNMT1經(jīng)泛素-蛋白酶體途徑降解。因此，這一過程可以概括為：亞致死高溫應(yīng)激是“輸入信號”，HSP90α-USP7-DNMT1軸充當(dāng)“信號轉(zhuǎn)換器”，DNMT1介導(dǎo)的DNA高甲基化則作為表觀遺傳“輸出”。這一發(fā)現(xiàn)解釋了為什么消融邊緣的亞致死高溫應(yīng)激能夠在殘留肝癌細(xì)胞中留下持久的表觀遺傳印記，并促使它們向侵襲和轉(zhuǎn)移能力更強的狀態(tài)演進。

被“沉默”的代謝剎車：ACSS3與丙酸代謝

為了尋找DNMT1下游真正影響腫瘤命運的關(guān)鍵靶點，研究團隊結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序、甲基化分析和功能實驗，鎖定了丙酸代謝酶ACSS3。ACSS3主要負(fù)責(zé)將丙酸轉(zhuǎn)化為丙酰輔酶A，是連接短鏈脂肪酸代謝與線粒體能量代謝的重要節(jié)點【4】。研究發(fā)現(xiàn)，在不充分微波消融后的殘留肝癌細(xì)胞中，DNMT1介導(dǎo)ACSS3啟動子區(qū)域發(fā)生高甲基化，沉默ACSS3的表達(dá)，從而解除丙酰輔酶A及其下游代謝物對脂肪酸β氧化（fatty acid β-oxidation, FAO）限速酶CPT1活性的管控，增強FAO依賴性的ATP再生。也就是說，殘留肝癌細(xì)胞通過沉默ACSS3這一“代謝剎車”靶點來驅(qū)動脂肪酸氧化供能通路，以滿足癌細(xì)胞快速增殖和轉(zhuǎn)移所需的能量需求。這一發(fā)現(xiàn)將“治療應(yīng)激—DNA甲基化—丙酸代謝—FAO”串聯(lián)為一個完整的表觀遺傳—代謝級聯(lián)效應(yīng)，為理解肝癌消融后復(fù)發(fā)提供了新的機制框架。

從機制發(fā)現(xiàn)到精準(zhǔn)干預(yù)：讓ACSS3重新激活

傳統(tǒng)DNA甲基化抑制劑（如阿扎胞苷、地西他濱）往往存在全基因組非特異性作用和潛在毒性問題。針對這一難點，研究團隊沒有簡單地選擇使用抑制劑來干預(yù)整體的DNA甲基化，而是提出了更精準(zhǔn)的策略：利用CRISPR/dCas9-TET1CD系統(tǒng)，對ACSS3啟動子進行位點特異性去甲基化，從而解除ACSS3的沉默狀態(tài)。為實現(xiàn)體內(nèi)遞送，團隊進一步構(gòu)建了肝癌靶向肽SP94功能化修飾的脂質(zhì)納米顆粒，將CRISPR/dCas9-TET1CD系統(tǒng)與丙酸鹽共同遞送至腫瘤區(qū)域。結(jié)果顯示，靶向去甲基化ACSS3可在肝癌CDOX和PDOX模型中顯著抑制不充分微波消融后殘留肝癌的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移，且當(dāng)該策略與丙酸補充聯(lián)合使用時，治療效果進一步增強。同時，研究未觀察到治療后出現(xiàn)明顯的體重、血生化或主要臟器組織學(xué)毒性改變，提示該策略具有進一步的轉(zhuǎn)化研究價值。

總的來說，該研究的重要意義不僅在于發(fā)現(xiàn)了一個新的分子通路，更在于重新定義了肝癌消融術(shù)后復(fù)發(fā)的生物學(xué)邏輯。以往臨床上常將消融后復(fù)發(fā)歸因于“消融不充分”或“腫瘤殘留”，而本研究進一步指出，殘留腫瘤細(xì)胞在治療應(yīng)激下可能主動發(fā)生表觀遺傳和代謝重塑，進而獲得更強的生存、增殖和轉(zhuǎn)移能力。從臨床轉(zhuǎn)化角度看，該研究提出了一個值得關(guān)注的新方向：消融后的輔助治療不應(yīng)只關(guān)注“殺死更多癌細(xì)胞”，還應(yīng)精準(zhǔn)阻斷殘留腫瘤細(xì)胞在治療應(yīng)激后所啟動的適應(yīng)性進化程序。值得注意的是，基于CRISPR/dCas9-TET1CD系統(tǒng)的ACSS3靶向去甲基化策略為表觀基因編輯技術(shù)在肝癌治療中的應(yīng)用提供了有前景的范式，有望克服當(dāng)前直接基因編輯和傳統(tǒng)表觀遺傳藥物在臨床實踐中面臨的挑戰(zhàn)，也為“介入治療+表觀基因編輯+代謝干預(yù)”的聯(lián)合治療模式提供了重要的實驗證據(jù)。

當(dāng)然，該研究目前仍處于機制探索和動物模型驗證階段，未來仍需在更大規(guī)模臨床樣本、更接近臨床治療場景的模型以及安全性評價體系中進一步驗證。但可以肯定的是，這項工作將肝癌微波消融后的復(fù)發(fā)研究推進到“治療應(yīng)激驅(qū)動的表觀遺傳—代謝重編程”層面，為改善肝癌患者消融后遠(yuǎn)期預(yù)后打開了新的突破口。

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科醫(yī)師陳燁、廣東藥科大學(xué)附屬第一醫(yī)院助理研究員貝家欣、廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科碩士研究生黃鑫坤及廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科博士后蔡宇駿、徐瀚為該論文的共同第一作者。廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科黃文藪副主任醫(yī)師、中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院廣東省惡性腫瘤表觀遺傳與基因調(diào)控重點實驗室張寅副研究員、廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科蔡明岳副主任醫(yī)師共同擔(dān)任論文的通訊作者。該研究由廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科主任、廣東省腫瘤介入與藥物精準(zhǔn)遞送工程技術(shù)研究中心主任朱康順教授組織和指導(dǎo)完成。此外，美國圣約翰大學(xué)（St.John’s University）藥學(xué)系腫瘤藥理室主任、生物技術(shù)研究院院長陳哲生教授也為本研究做出了重要貢獻和支持。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1525001626005137

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院微創(chuàng)介入科朱康順教授團隊長期聚焦肝癌肝動脈化療栓塞術(shù)（TACE）、消融及靶向免疫治療的臨床研究、肝癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的分子機制及腫瘤免疫微環(huán)境調(diào)控相關(guān)的基礎(chǔ)研究，并拓展新型納米藥物遞送系統(tǒng)及多靶點協(xié)同治療策略等交叉研究方向。現(xiàn)公開招聘博士后，提供優(yōu)厚待遇和良好發(fā)展平臺，歡迎感興趣的申請者投遞簡歷。

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參考文獻

1. Yu, J., et al. (2022). Period-Dependent Survival Benefit of Percutaneous Microwave Ablation for Hepatocellular Carcinoma: A 12-Year Real-World, Multicentric Experience.LIVER CANCER11: 341-353.

2. Yang, W., Li, X., and Tan, X. (2025). Microwave ablation versus radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma: a propensity score matching and inverse probability weighting analysis.International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group42: 2524389.

3. Yin, X., et al. (2009). Percutaneous thermal ablation of medium and large hepatocellular carcinoma: long-term outcome and prognostic factors.CANCER-AM CANCERSOC 115: 1914-1923.

4. Zhou, B., et al. (2024). Amelioration of nonalcoholic fatty liver disease by inhibiting the deubiquitylating enzyme RPN11.CELL METAB36: 2228-2244.

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