Cell Reports Medicine：马斌团队揭示靶向甲羟戊酸途径对肿瘤免疫的影响及相关机制

靶向甲羟戊酸通路可增强 NUAK1 抑制诱导的免疫原性细胞死亡和抗肿瘤免疫

2025年1月，上海交通大学等单位的相关研究人员在《Cell Reports Medicine》（IF: 11.7）上发表了题为“Targeting the mevalonate pathway potentiates NUAK1 inhibition-induced immunogenic cell death and antitumor immunity”的研究论文，揭示了阻断甲羟戊酸-胆固醇通路与免疫原性细胞死亡（ICD）靶向免疫疗法相结合的前景。

亮点概述：

NUAK 家族 SNF1 样激酶 1 (NUAK1) 抑制诱导肿瘤ICD。
X-box 结合蛋白 1 (XBP1s) 激活的甲羟戊酸通路是 ICD 的负反馈机制。
胆固醇通过减少活性氧化物来减弱 ICD。
阻断NUAK1和甲羟戊酸通路可增强抗肿瘤免疫力。

研究背景：

癌症细胞通过各种机制抑制免疫反应，从而逃避免疫监测或免疫治疗。ICD会引发一系列炎症事件，促使细胞释放如损伤相关分子模式（DAMPs）和细胞因子等物质，对激活抗原呈递细胞（APC）和T细胞反应至关重要。与检查点抑制不同，ICD可以在缺乏免疫浸润的“冷”肿瘤中启动抗肿瘤免疫，使其成为癌症免疫疗法的一种有前途的策略。NUAK1 是 AMP 活化蛋白激酶家族的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在各种癌症中过表达并与不良预后相关，其是癌症的一个有吸引力的治疗靶点，并且已经努力开发其抑制剂。

甲羟戊酸途径利用乙酰辅酶A产生胆固醇和类异戊二烯脂质，已被证明可以通过各种肿瘤细胞内在机制促进肿瘤的发展和进展，如增加增殖和转移，以及维持肿瘤干细胞。肿瘤微环境中高胆固醇可增强骨髓细胞的免疫抑制活性，诱导 CD8⁺ T 细胞耗竭。相反，胆固醇缺乏导致 T 细胞增殖减少和凋亡增加。因此，甲羟戊酸途径和胆固醇在肿瘤免疫中的作用仍然存在争议，需要进一步研究。

为了寻找能够调节肿瘤 ICD 的关键激酶，研究人员在 MC38 小鼠结直肠癌细胞系中开展了 CRISPR - Cas9 敲除（KO）筛选实验。发现NUAK1 基因在筛选中显著富集，且在结直肠腺癌中，其 mRNA 水平相较于正常组织明显升高，高表达的 NUAK1 还与疾病进展和不良预后密切相关。进一步实验表明，在多种肿瘤细胞系中敲除或抑制 NUAK1 均可增加外源性内质网 (ER) 伴侣钙网蛋白 (CALR)表达及细胞凋亡率，促进 ATP 释放和非组蛋白染色质结合高迁移率族蛋白B1 (HMGB1)分泌，表明 NUAK1 抑制能够有效诱导肿瘤细胞发生 ICD。此外，NUAK1 抑制还能增强APC对抗原的吸收和呈递，并促进抗原特异性T细胞反应。

NUAK1抑制引发肿瘤细胞的免疫原性死亡

机制研究发现，NUAK1 抑制引发肿瘤细胞 ICD 与活性氧（ROS）诱导的ER应激紧密相连。抑制 NUAK1 会使细胞内 ROS 水平升高，抗氧化剂可抑制此过程，且 NUAK1 抑制会降低 MYPT1 磷酸化和 NRF2 核转位，减少抗氧化基因表达，同时激活 ER 应激相关标记物，电子显微镜也观察到内质网腔扩大。

动物实验显示，Nuak1 - KO 的肿瘤细胞系建立的皮下肿瘤生长缓慢，施用Nuak1抑制剂可抑制肿瘤生长，且依赖于 CD8⁺ T 细胞免疫。单细胞 RNA 测序表明，Nuak1抑制剂治疗可改善肿瘤免疫微环境，与共刺激受体激动剂或过继性 T 细胞治疗联合使用时，能进一步增强抗肿瘤效果。研究还发现，NUAK1 阻断会导致甲羟戊酸途径和胆固醇生物合成的过度激活。在NUAK1抑制剂处理的肿瘤细胞中，胆固醇生物合成相关基因显著上调，细胞内胆固醇和甲羟戊酸途径的各种脂质代谢物含量增加。机制上，NUAK1 阻断诱导的 ER 应激可能促使X-box结合蛋白1（XBP1）剪接为 XBP1s，进而上调胆固醇生物合成相关基因表达，敲除 Xbp1 可显著抑制NUAK1抑制剂诱导的胆固醇合成关键基因表达和胆固醇积累。

阻断NUAK1导致甲羟戊酸途径和胆固醇生物合成的过度激活

针对甲羟戊酸途径的研究发现，在 MC38 肿瘤细胞中敲除3-羟基-3-甲羟基戊二酰辅酶A还原酶（HMGCR）或 XBP1 可显著增强 NUAK1抑制剂诱导的 ICD 表型，使用 HMGCR 抑制剂辛伐他汀也能达到类似效果，同时增加肿瘤细胞对 NUAK1 抑制诱导的 ICD 的敏感性，体内实验也证实了这一点。相反，补充外源性胆固醇可下调 NUAK1 抑制剂触发的外化CALR 和 ROS，减轻 ER 应激，表明胆固醇在肿瘤细胞中可阻碍 ICD，而阻断甲羟戊酸途径可逆转这一现象。

在临床应用方面，联合抑制 NUAK1 和甲羟戊酸途径展现出巨大潜力。在 MC38 和 AKR 肿瘤模型中，同时抑制两者并联合使用 PD-1 抗体，显著抑制了肿瘤生长，提高了肿瘤对免疫检查点阻断治疗的反应性。在 AKR 肿瘤模型中，联合治疗增加了 CD8⁺ T 细胞浸润和激活，抑制了 Treg 细胞增加，促进了自然杀伤（NK）细胞积累和激活。在 B16-F10 肿瘤模型中也观察到类似的协同效应，为癌症免疫治疗提供了新的联合治疗策略。