组蛋白乳酸化调控肝癌细胞干性

肝癌是世界范围内最常见的肿瘤之一，也是肿瘤致死的主要原因之一。肝癌干细胞(LCSCs)被认为直接参与调控肝癌的进展、复发、转移和耐药，是肝癌的重要生物标记物。去甲泽拉木醛（demethylzeylasteral，DML）是一种三萜类化合物，提取自传统药材雷公藤。研究报道，DML及其衍生物可以抑制黑色素瘤、乳腺癌和胶质瘤等多种肿瘤细胞的增殖，并且可以促进胰腺癌和结直肠癌细胞对化疗药物的敏感性。但是关于DML对LCSCs的作用及机制却未见报道。

细胞代谢重编程是癌症的主要标志。乳酸从肿瘤细胞中的丙酮酸转化而来，是众所周知的能源和代谢副产物。然而，其在生理和疾病中的非代谢功能仍然未知。乳酸化修饰 (lactylation) 为芝加哥大学赵英明教授团队于2019年在Nature杂志首次报道的一种组蛋白翻译后修饰，发挥着基因转录调控的功能。

最近，重庆大学团队在Pharmacological Research 期刊发表题名为：Demethylzeylasteral targets lactate by inhibiting histone lactylation to suppress the tumorigenicity of liver cancer stem cells文章。该研究发现DML通过下调组蛋白乳酸化水平，抑制LCSCs增殖和自我更新，诱导细胞发生凋亡和周期阻滞。为肝癌的临床诊疗提供更多理论依据。

1. 收集具有肿瘤干细胞特性的球状细胞

首先，体外培养肝癌细胞系HCCLM3 和Hep3B，获得了具有肝癌干细胞特征的球状细胞(SFCs)。这群细胞具有自我更新和增殖能力，同时表达肿瘤干细胞标记物CD133、CD90、CD44 和OCT3/4，这表明SFCs具有肿瘤干细胞特性。

2. DML以浓度依赖的方式抑制LCSC的增殖

然后，作者利用小分子药物DML处理SFCs，发现DML以浓度梯度依赖的方式抑制肝癌细胞的增殖。DML处理后，干性标志物CD133和CD44以及肿瘤支持基因CYLD的表达水平降低。这些发现表明DML显著抑制LCSC的生长和增殖。DML处理SFCs，流式检测发现DML以浓度梯度依赖的方式诱导肝癌细胞周期停滞在S期进而抑制LCSC的增殖。流式检测流式检测发现DML以浓度梯度依赖的方式诱导肝癌细胞凋亡。DML还以浓度梯度依赖的方式抑制肝癌细胞EMT和迁移。

3. DML调节LCSC中的糖酵解/糖异生代谢途径

为了探究DML调控LCSC的机制，作者应该用RNA-seq探究DML影响的基因表达。测序结果显示，DML诱导2361个基因表达上调和1729个基因表达下调。KEGG分析显示，多种表达差异的基因富集在细胞代谢通路中。GC-MS实验发现糖酵解/糖异生通路的代谢产物含量变化明显，其中代谢物乳酸含量显著降低。

4. DML通过降低LCSC的乳酸水平调节组蛋白乳酸化

之前研究表明，代谢物乳酸可以修饰组蛋白。因此，作者使用乳酸化修饰抗体对细胞中蛋白质乳酸化水平进行检测，结果显示：DML处理后，H3K9和H3K56的乳酸化修饰水平显著降低。使用乳酸直接处理细胞，可以提高组蛋白的乳酸化修饰水平，促进细胞增殖和克隆形成，上调细胞周期相关蛋白的表达。

5. 体内实验验证DML抑制肝癌生长

最后，作者使用DML处理荷瘤小鼠，结果显示DML可以在动物体内抑制肝癌细胞SFCs的增殖，且可以下调肿瘤细胞中乳酸含量和组蛋白的乳酸化修饰。

研究结果表明，DML通过抑制H3组蛋白乳酸化来抑制LCSC诱导的致瘤性，因此DML是肝细胞辅助治疗的潜在候选药物。该研究机制设计不够深入，调控机制不明确，有后续研究价值。