《Advanced science》是Wiley出版集團(tuán)旗下的一本開放獲取（Open Access）綜合性學(xué)術(shù)期刊，于2014年創(chuàng)刊。在中科院最新升級版分區(qū)表中，大類學(xué)科為材料科學(xué)1區(qū)，小類學(xué)科中化學(xué)綜合為1區(qū)、納米科技為2區(qū)、材料科學(xué)綜合為1區(qū)，屬于TOP期刊。《Advanced science》是一本跨學(xué)科開放獲取期刊，涵蓋材料科學(xué)、物理和化學(xué)、醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)以及工程學(xué)等領(lǐng)域，主要發(fā)表這些領(lǐng)域的yi流基礎(chǔ)和應(yīng)用研究成果。

出版周期：12 issues/year；

影響因子：14.1；

ISSN：2198-3844；

發(fā)文量：3290篇/年；

審稿速度：平均12周；

版面費(fèi)：USD 5270.00；

一、研究背景與目標(biāo)

HCC 是全球致死率最高的癌癥之一，傳統(tǒng)肝切除術(shù)后復(fù)發(fā)率高，而PD-1/PD-L1免疫治療響應(yīng)率僅 15-30%。其核心瓶頸在于腫瘤微環(huán)境（TME）的免疫抑制，尤其是TAMs的異常極化（向M2型轉(zhuǎn)化）會抑制T細(xì)胞功能。本研究旨在探索TAMs中NUPR1的作用及機(jī)制。

二、關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

研究通過多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)解析NUPR1在肝癌腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）中的作用及機(jī)制，具體如下：

1、組學(xué)分析

單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）：對人及小鼠肝癌組織的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（GSE149614、GSE232182等數(shù)據(jù)集）進(jìn)行整合分析，鑒定NUPR1在TAMs中的特異性高表達(dá)，區(qū)分NUPR1高/低表達(dá)巨噬細(xì)胞亞群，并通過基因集富集分析（GSEA）揭示其功能差異（如免疫抑制通路富集）。利用UMAP可視化細(xì)胞聚類，結(jié)合Harmony算法校正批次效應(yīng)，確保跨數(shù)據(jù)集分析的一致。

空間轉(zhuǎn)錄組（ST）分析：對肝癌組織空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（GSE238264）進(jìn)行分析，驗(yàn)證NUPR1與巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68 在腫瘤區(qū)域的共定位，明確其在腫瘤微環(huán)境中的空間分布特征。

bulk RNA-seq與多數(shù)據(jù)庫整合：整合 TCGA、GEO、ICGC 等數(shù)據(jù)庫的bulk RNA-seq數(shù)據(jù)，構(gòu)建NUPR1?巨噬細(xì)胞特征基因集，關(guān)聯(lián)其表達(dá)與患者預(yù)后及免疫治療響應(yīng)

2、巨噬細(xì)胞極化和共培養(yǎng)模型

通過腫瘤條件培養(yǎng)基（TCM）誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞或骨髓來源巨噬細(xì)胞（BMDMs）向TAMs極化，結(jié)合NUPR1抑制劑（TFP-2HCL、ZZW-115-2HCL）或shRNA敲低技術(shù)，研究NUPR1 對巨噬細(xì)胞表型的調(diào)控

建立巨噬細(xì)胞與CD8?T細(xì)胞共培養(yǎng)體系，通過流式細(xì)胞術(shù)檢測T細(xì)胞功能標(biāo)志物（IFN-γ、Gzmb、PD-1），評估NUPR1對T細(xì)胞耗竭的影響

3、基因與蛋白水平檢測

定量實(shí)時PCR（qRT-PCR）：檢測巨噬細(xì)胞中M1/M2 標(biāo)志物（如iNOS、CD86、CD206、ARG1）及NUPR1、PD-L1等基因的表達(dá)水平，驗(yàn)證NUPR1對極化表型的調(diào)控。

Western blotting：分析 ERK、JNK等MAPK通路蛋白的磷酸化水平，以及組蛋白乳酸化（H3K18la）、NUPR1等蛋白表達(dá)，揭示分子調(diào)控機(jī)制。

染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）：通過ChIP-qPCR驗(yàn)證乳酸誘導(dǎo)的H3K18la在NUPR1啟動子區(qū)域的富集，證實(shí)組蛋白乳酸化對NUPR1轉(zhuǎn)錄的激活作用

4、動物模型與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)技術(shù)

皮下移植瘤模型：將Hepa1-6細(xì)胞接種于C57BL/6小鼠腋窩，評估NUPR1抑制劑對腫瘤生長、巨噬細(xì)胞極化及T細(xì)胞浸潤的影響。

原位肝癌模型：通過hydrodynamic尾靜脈注射攜帶c-Myc和Ctnnb-N90質(zhì)粒的溶液誘導(dǎo)小鼠肝臟自發(fā)性腫瘤，模擬更接近臨床的腫瘤微環(huán)境。

巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)：將經(jīng)TFP-2HCL預(yù)處理的BMDMs瘤內(nèi)注射，驗(yàn)證靶向巨噬細(xì)胞NUPR1對腫瘤生長的抑制作用。

免疫治療聯(lián)合實(shí)驗(yàn)：在小鼠模型中聯(lián)合使用NUPR1抑制劑（TFP-2HCL或ZZW-115-2HCL）與PD-1單克隆抗體，通過腫瘤體積監(jiān)測、流式細(xì)胞術(shù)及IHC染色，評估聯(lián)合治療對免疫微環(huán)境的改善效果。

5、病理與影像技術(shù)

多重免疫熒光（mIF）：檢測腫瘤組織中NUPR1?CD68?巨噬細(xì)胞與CD8?T細(xì)胞的共定位及數(shù)量變化，關(guān)聯(lián)免疫治療響應(yīng)。

免疫組化（IHC）：分析腫瘤組織中CD206、iNOS、CD8、PD-1等標(biāo)志物的表達(dá)，評估巨噬細(xì)胞極化和T細(xì)胞浸潤狀態(tài)。

影像評估：通過磁共振成像（MRI）監(jiān)測肝癌患者免疫治療前后的腫瘤變化，關(guān)聯(lián)NUPR1?巨噬細(xì)胞水平與治療響應(yīng)。

三、主要研究結(jié)果

1、NUPR1在HCC腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）中高表達(dá)且參與HCC進(jìn)展

通過多維度分析揭示NUPR1在肝癌（HCC）腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）中的表達(dá)特征及臨床意義。scRNA-seq數(shù)據(jù)顯示，與正常肝組織相比，HCC腫瘤組織中巨噬細(xì)胞比例顯著升高，T/NK細(xì)胞比例減少。差異基因分析發(fā)現(xiàn)NUPR1是腫瘤與正常組織巨噬細(xì)胞的核心差異基因，且在腫瘤巨噬細(xì)胞中高表達(dá)。跨物種驗(yàn)證顯示，小鼠HCC模型中NUPR1同樣主要在巨噬細(xì)胞中表達(dá)。空間轉(zhuǎn)錄組證實(shí)NUPR1與CD68在腫瘤區(qū)域共定位，且隨巨噬細(xì)胞浸潤腫瘤時間動態(tài)上調(diào)。臨床數(shù)據(jù)表明，NUPR1?巨噬細(xì)胞特征基因在腫瘤組織中富集，其高表達(dá)與HCC患者更低的總生存率、更高的復(fù)發(fā)率顯著相關(guān)，是術(shù)后預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子。且僅巨噬細(xì)胞中NUPR1表達(dá)與預(yù)后相關(guān)，整體NUPR1表達(dá)分層無顯著差異，強(qiáng)調(diào)其細(xì)胞特異性作用。結(jié)果明確了NUPR1在HCC TAMs中特異性高表達(dá)的特征，并證實(shí)其作為不良預(yù)后標(biāo)志物的臨床價值。

圖1、NUPR1在HCC TAMs中高表達(dá)

2、NUPR1對巨噬細(xì)胞表型及功能的調(diào)控作用

通過對NUPR1高/低表達(dá)巨噬細(xì)胞的分析，發(fā)現(xiàn)NUPR1高表達(dá)巨噬細(xì)胞富集免疫抑制通路，而低表達(dá)組富集免疫激活通路。表型上，NUPR1高表達(dá)巨噬細(xì)胞呈M2型特征（高表達(dá)ARG1、TREM2等），并高表達(dá)PD-L1、SIRPA等免疫檢查點(diǎn)；低表達(dá)組則呈M1型特征（高表達(dá) CD80、IL1B等）。NUPR1抑制劑TFP-2HCL處理后，THP1細(xì)胞和BMDMs的M1標(biāo)志物（iNOS、CD86）表達(dá)升高，M2 標(biāo)志物（CD206、ARG1）表達(dá)降低，巨噬細(xì)胞形態(tài)從M2 樣紡錘形轉(zhuǎn)向M1樣圓形。臨床樣本mIF染色顯示腫瘤組織中NUPR1?CD68?細(xì)胞更多，且其低表達(dá)患者預(yù)后更好，證實(shí)NUPR1在巨噬細(xì)胞極化及預(yù)后中的關(guān)鍵作用。

圖2、NUPR1在巨噬細(xì)胞中維持免疫抑制表型

3、NUPR1通過抑制MAPK通路調(diào)控巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換的機(jī)制

基因集富集分析（GSEA）顯示，NUPR1低表達(dá)巨噬細(xì)胞中MAPK信號通路顯著富集，其通路評分顯著高于NUPR1高表達(dá)組。UMAP可視化進(jìn)一步證實(shí)，NUPR1高表達(dá)區(qū)域?qū)?yīng)更低的MAPK通路活性，且NUPR1表達(dá)與MAPK通路評分呈顯著負(fù)相關(guān)。KEGG分析顯示，NUPR1抑制劑TFP-2HCL處理的THP1細(xì)胞中MAPK通路顯著激活，ssGSEA驗(yàn)證其通路評分升高。Western blot結(jié)果表明，TFP-2HCL處理或NUPR1敲低后，THP1細(xì)胞和骨髓來源巨噬細(xì)胞（BMDMs）中ERK和JNK磷酸化水平顯著增加，但p38磷酸化無明顯變化。功能實(shí)驗(yàn)顯示，TFP-2HCL可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從M2型向M1型極化，而ERK抑制劑（FR180204）或JNK抑制劑（JNK-IN-8）可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。研究結(jié)果證實(shí)NUPR1通過抑制ERK和JNK磷酸化抑制MAPK通路，進(jìn)而維持巨噬細(xì)胞的免疫抑制表型，而靶向NUPR1可激活ERK/JNK通路，促進(jìn)M1型極化。

圖3、NUPR1通過ERK和JNK通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換

4、NUPR1?巨噬細(xì)胞對 CD8?T 細(xì)胞功能的影響及機(jī)制

scRNA-seq分析顯示，NUPR1高/低表達(dá)組的T/NK細(xì)胞比例無顯著差異，但基因表達(dá)特征不同：NUPR1高表達(dá)組中CD8?T細(xì)胞的細(xì)胞毒性基因低表達(dá)，耗竭基因高表達(dá)；低表達(dá)組則progenitor耗竭基因富集。signature評分顯示，NUPR1高表達(dá)組CD8?T細(xì)胞耗竭評分升高，細(xì)胞毒性和progenitor耗竭評分降低。TCGA數(shù)據(jù)證實(shí)，NUPR1?巨噬細(xì)胞與耗竭CD8?T細(xì)胞呈強(qiáng)正相關(guān)。共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，TFP-2HCL處理的巨噬細(xì)胞可上調(diào)CD8?T細(xì)胞的IFN-γ、Gzmb表達(dá)，減少PD-1表達(dá)，逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞耗竭。而加入ERK抑制劑（FR180204）或JNK 抑制劑（JNK-IN-8）后，TFP-2HCL對CD8?T細(xì)胞的調(diào)控作用被消除。NUPR1?巨噬細(xì)胞通過抑制ERK/JNK通路促進(jìn)CD8?T細(xì)胞耗竭，靶向NUPR1可通過激活該通路改善T細(xì)胞功能。

圖4、巨噬細(xì)胞中的NUPR1通過ERK和JNK通路促進(jìn)耗竭性CD8+ T細(xì)胞的耗竭

5、靶向NUPR1對肝癌（HCC）的治療效果及與PD-1抑制劑的協(xié)同作用

在Hepa1-6皮下移植瘤模型中，NUPR1抑制劑TFP-2HCL處理顯著縮小腫瘤體積、降低重量，腫瘤組織中M2標(biāo)志物CD206減少，M1標(biāo)志物iNOS增加，CD8?T細(xì)胞浸潤增多且 PD-1表達(dá)降低。hydrodynamic尾靜脈注射誘導(dǎo)的自發(fā)性原位肝癌模型中，TFP-2HCL同樣顯著減輕肝臟腫瘤負(fù)荷，IHC染色顯示類似的免疫微環(huán)境改善。聯(lián)合治療實(shí)驗(yàn)中，TFP-2HCL 與抗PD-1抗體聯(lián)用較單藥更有效抑制腫瘤生長，促進(jìn)巨噬細(xì)胞M1極化，增加IFN-γ?、Gzmb?CD8?T細(xì)胞，減少PD-1?CD8?T細(xì)胞。

低神經(jīng)毒性的NUPR1抑制劑ZZW-115-2HCL單藥或與PD-1抑制劑聯(lián)用，在自發(fā)性模型中也顯著增強(qiáng)抗腫瘤效率。巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TFP-2HCL預(yù)處理的巨噬細(xì)胞可抑制腫瘤生長。結(jié)果表明，靶向 NUPR1能重塑免疫微環(huán)境，與PD-1抑制劑協(xié)同增強(qiáng)HCC治療效果。

圖5、抑制NUPR1可增強(qiáng)抗PD-1治療在HCC中的體內(nèi)療效

6、腫瘤來源乳酸通過組蛋白乳酸化上調(diào)巨噬細(xì)胞NUPR1的機(jī)制。

Western blot 顯示，與腫瘤條件培養(yǎng)基（TCM）共培養(yǎng)后，THP1細(xì)胞和骨髓來源巨噬細(xì)胞（BMDMs）中 NUPR1 表達(dá)顯著升高，且乳酸處理可濃度依賴性增強(qiáng)NUPR1表達(dá)。GSE149614 數(shù)據(jù)集分析顯示，NUPR1高表達(dá)巨噬細(xì)胞對應(yīng)的腫瘤細(xì)胞 glycolysis評分更高，糖酵解相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)。TCGA數(shù)據(jù)證實(shí)，NUPR1?巨噬細(xì)胞與乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)體SLC16A3呈強(qiáng)正相關(guān)。機(jī)制上，TCM或乳酸處理可增加巨噬細(xì)胞中組蛋白H3K18乳酸化水平，同時抑制 ERK和JNK磷酸化。代謝干預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示，腫瘤細(xì)胞經(jīng)糖酵解抑制劑（Oxamate、2-DG）處理后，其條件培養(yǎng)基誘導(dǎo) NUPR1表達(dá)的能力減弱；而糖酵解促進(jìn)劑Rotenone則增強(qiáng)該效應(yīng)。ChIP-qPCR證實(shí)，TCM或乳酸可通過H3K18乳酸化富集NUPR1啟動子區(qū)域，激活其轉(zhuǎn)錄。綜上，腫瘤細(xì)胞分泌的乳酸通過組蛋白H3K18乳酸化上調(diào)巨噬細(xì)胞NUPR1表達(dá)，抑制ERK/JNK通路。

圖6、腫瘤細(xì)胞通過H3K18賴氨酸促進(jìn)巨噬細(xì)胞中NUPR1的表達(dá)。

7、NUPR1?巨噬細(xì)胞與免疫治療耐藥的關(guān)聯(lián)

MRI影像顯示HCC患者PD-1單抗治療的響應(yīng)差異。mIF染色及量化分析表明，非響應(yīng)者（42 例）腫瘤中NUPR1?CD68?細(xì)胞數(shù)量顯著高于響應(yīng)者（33 例），且非響應(yīng)者中CD68?CD206?NUPR1?（M2型）細(xì)胞比例更高。Kaplan-Meier曲線顯示，高NUPR1?CD68?水平的HCC患者總生存期更短。跨癌種分析發(fā)現(xiàn)，NSCLC和黑色素瘤中NUPR1主要表達(dá)于巨噬細(xì)胞，非響應(yīng)者中其表達(dá)顯著升高。多數(shù)據(jù)集驗(yàn)證顯示NUPR1?巨噬細(xì)胞高表達(dá)與耐藥及不良預(yù)后相關(guān)，結(jié)果表明，乳酸通過H3K18乳酸化上調(diào)NUPR1并導(dǎo)致免疫抑制。

圖7、NUPR1+巨噬細(xì)胞介導(dǎo)對免疫療法的抗性

四、全文結(jié)論

本研究揭示，核蛋白 1（NUPR1）在肝細(xì)胞癌（HCC）腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）中扮演關(guān)鍵角色。NUPR1在TAMs中高表達(dá)，與患者不良預(yù)后緊密相關(guān)，其可促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化，上調(diào)免疫檢查點(diǎn)分子如PD-L1和SIRPA的表達(dá)，進(jìn)而抑制CD8?T細(xì)胞功能，營造免疫抑制性腫瘤微環(huán)境，降低PD-1阻斷治療的響應(yīng)率。機(jī)制上，腫瘤來源的乳酸誘導(dǎo)組蛋白 H3K18乳酸化，上調(diào)NUPR1轉(zhuǎn)錄，NUPR1則通過抑制 ERK 和JNK信號通路發(fā)揮免疫抑制作用。通過藥理學(xué)手段抑制NUPR1，可有效逆轉(zhuǎn)M2極化，增強(qiáng)CD8?T細(xì)胞功能。在臨床前模型中，抑制NUPR1與PD-1單抗聯(lián)合使用，顯著抑制腫瘤生長。此外，NUPR1?TAMs可作為預(yù)測免疫治療響應(yīng)的生物標(biāo)志物，為HCC免疫治療耐藥問題提供了新的解決思路，NUPR1有望成為提升HCC免疫治療療效的潛在靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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.