肝細(xì)胞癌（HCC）是最常見(jiàn)的肝惡性腫瘤，臨床上超過(guò)80%的肝癌是由肝臟纖維化或肝硬化發(fā)展而來(lái)，提示肝纖維化可直接促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展。肝纖維化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是肝星狀細(xì)胞（Hepatic stellate cells，HSCs）的激活。HSCs是肝臟特異性的間充質(zhì)細(xì)胞，約占整個(gè)肝臟細(xì)胞總數(shù)的10%。健康肝臟中HSCs處于靜息狀態(tài)，細(xì)胞內(nèi)富含維生素A脂滴；肝臟纖維化時(shí)，HSCs轉(zhuǎn)為激活狀態(tài)，細(xì)胞大量增殖，表現(xiàn)出α-平滑肌動(dòng)蛋白（α-SMA）表達(dá)上調(diào)和胞外基質(zhì)分泌增加等特點(diǎn)。

細(xì)胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是由細(xì)胞釋放到胞外基質(zhì)中的一種膜性的囊泡結(jié)構(gòu)，包含蛋白質(zhì)、脂類、核酸、代謝物等成分。作為細(xì)胞間重要的通訊工具，EVs廣泛參與生理和病理過(guò)程。

2020年5月28日，廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院吳喬課題組在 Molecular Cell 發(fā)表論文闡明肝癌細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞外囊泡外泌代謝酶PKM2，誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化成為M2-like巨噬細(xì)胞促進(jìn)肝癌進(jìn)程。EVs作為細(xì)胞間通訊工具在腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中進(jìn)行雙向傳遞，肝癌細(xì)胞通過(guò)胞外囊泡外泌重塑腫瘤基質(zhì)細(xì)胞微環(huán)境加速腫瘤進(jìn)程，而肝臟纖維化過(guò)程中基質(zhì)細(xì)胞是否通過(guò)胞外囊泡調(diào)控肝癌發(fā)生發(fā)展目前尚不清楚。

2022年10月3日，吳喬課題組在 Nature Metabolism 期刊發(fā)表了題為：HK1 from hepatic stellate cell-derived extracellular vesicles promotes progression of hepatocellular carcinoma 的研究論文。

該研究闡明了肝臟纖維化過(guò)程中，TGF-β誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞（HSCs）中己糖激酶HK1的棕櫚酰化修飾，促進(jìn)HK1通過(guò)細(xì)胞外囊泡外泌，而肝癌細(xì)胞則劫持纖維化HSCs來(lái)源的胞外囊泡HK1來(lái)增強(qiáng)自身糖酵解能力從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖；此外，研究發(fā)現(xiàn)小分子化合物PDNPA通過(guò)靶向核受體Nur77阻斷TGF-β誘導(dǎo)的HK1外泌，進(jìn)而抑制肝癌進(jìn)程，揭示PDNPA抑制HK1外泌的新功能。

研究團(tuán)隊(duì)分別提取靜息狀態(tài)和激活狀態(tài)的HSCs胞外囊泡，通過(guò)蛋白質(zhì)定量質(zhì)譜分析，尋找囊泡中潛在的促癌蛋白。通過(guò)比對(duì)分析HSCs激活前后外泌蛋白圖譜的變化，發(fā)現(xiàn)HSCs激活后，代謝通路相關(guān)蛋白己糖激酶HK1是其中變化最明顯的蛋白之一。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在肝臟纖維化過(guò)程中，促纖維化細(xì)胞因子TGF-β通過(guò)誘導(dǎo)HK1的棕櫚?；龠M(jìn)其由線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)膜，通過(guò)TSG101依賴的方式被分選進(jìn)入lEVs（large EVs）進(jìn)而外泌。HK1棕櫚?；^(guò)程與TGF-β下調(diào)去棕櫚?；窤BHD17B的表達(dá)密切相關(guān)。

通過(guò)分析臨床肝癌單細(xì)胞數(shù)據(jù)及CCLE數(shù)據(jù)庫(kù)，研究者發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞低表達(dá)甚至不表達(dá)HK1。然而，肝癌細(xì)胞通過(guò)劫持HSCs外泌的lEV HK1來(lái)提高自身的HK1水平，進(jìn)而提高肝癌細(xì)胞內(nèi)糖酵解水平來(lái)促進(jìn)腫瘤增殖。研究者進(jìn)一步通過(guò)系列小鼠模型，包括肝原位移植瘤模型、肝癌細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移模型和DEN/CCl4-或HFD/STZ-誘導(dǎo)的原發(fā)肝癌模型，在小鼠體內(nèi)驗(yàn)證了HSCs來(lái)源的lEV HK1促進(jìn)肝癌進(jìn)程。

核受體Nur77被報(bào)道可以抑制TGF-β誘導(dǎo)的纖維化過(guò)程。在該研究中，研究者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Nur77可轉(zhuǎn)錄激活A(yù)BHD17B基因的表達(dá)水平，進(jìn)而抑制HK1的棕櫚酰化修飾和外泌。然而，在纖維化過(guò)程中，TGF-β誘導(dǎo)HSCs中蛋白激酶Akt磷酸化Nur77導(dǎo)致其降解，從而喪失調(diào)控去棕櫚?；窤BHD17B表達(dá)的能力。

基于此，阻斷Nur77和Akt結(jié)合則可能避免Nur77降解，保證Nur77通過(guò)ABHD17B抑制HK1外泌。通過(guò)篩選，研究者從實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的靶向Nur77化合物庫(kù)中發(fā)現(xiàn)小分子化合物PDNPA可以結(jié)合在Nur77配體結(jié)合域，由此形成空間位阻阻斷Akt結(jié)合到Nur77配體結(jié)合域，從而大大提高Nur77表達(dá)水平，抑制纖維化過(guò)程中HK1的外泌。在HSCs內(nèi)特異性敲除Nur77的轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)一步驗(yàn)證了化合物PDNPA通過(guò)靶向Nur77抑制肝癌發(fā)生發(fā)展的新通路。

綜上所述，該研究闡明了一個(gè)未見(jiàn)報(bào)道的肝纖維化促進(jìn)肝癌進(jìn)程的新機(jī)制，并篩選到具有潛力的小分子化合物PDNPA，通過(guò)阻斷HSCs中HK1外泌抑制肝癌進(jìn)程。

代謝重編程是腫瘤重要特征之一，腫瘤細(xì)胞通過(guò)重塑自身代謝以滿足快速增殖的物質(zhì)和能量需求。HKs家族蛋白被發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞中差異表達(dá)。肝癌細(xì)胞通常表達(dá)葡萄糖高親和力的HK2亞型，被認(rèn)為是潛在的肝癌治療靶點(diǎn)。而葡萄糖親和力最高的HK1亞型4在肝癌細(xì)胞中幾乎不發(fā)生轉(zhuǎn)錄，其功能在肝癌中長(zhǎng)期被忽視。該研究發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞可以劫持HSCs外泌的HK1，這不僅可以加強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的糖酵解水平，還可以在低葡萄糖濃度條件下保證腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖的利用，以適應(yīng)肝癌發(fā)展進(jìn)程中腫瘤組織內(nèi)營(yíng)養(yǎng)不足的情況。盡管HK2被認(rèn)為是治療HK1-HK2+腫瘤類型的理想靶點(diǎn)，該研究提示聯(lián)合靶向腫瘤自身的HK2和HSCs來(lái)源的胞外囊泡HK1將是更為理想的肝癌治療策略。

惡性增殖的肝癌細(xì)胞像古代行軍的隊(duì)伍（左）需要大量物資供給。激活的肝星狀細(xì)胞像后勤運(yùn)輸者（右）為肝癌細(xì)胞提供物資支援?；衔颬DNPA可以阻斷肝星狀細(xì)胞向肝癌細(xì)胞運(yùn)送物資進(jìn)而抑制肝癌進(jìn)程（右上）。

論文的共同第一作者為博士后陳旗濤、博士生張致遠(yuǎn)和黃巧玲，陳航姿教授，共同通訊作者為吳喬教授和陳航姿教授。該工作得到了廈門(mén)大學(xué)附屬中山醫(yī)院王效民教授和趙文秀副教授、中科院生物與化學(xué)交叉研究中心胡軍浩研究員、廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李光教授的大力支持。

原始出處：

Chen， Qt.， Zhang， Zy.， Huang， Ql. et al. HK1 from hepatic stellate cell–derived extracellular vesicles promotes progression of hepatocellular carcinoma. Nat Metab (2022). https：//doi.org/10.1038/s42255-022-00642-5.