近年来，晚期肝癌的治疗领域迎来了显著的突破，尤为瞩目的是以免疫检查点抑制剂（ICB），特别是PD-1/PD-L1抗体为代表的免疫治疗策略，为众多肝癌患者点亮了新的生存曙光。尽管免疫治疗展现出诱发持久应答的潜力，但其疗效受限于原发性耐药现象，导致仅约五分之一的肝癌患者能够从中获益。更为复杂的是，部分初期对治疗响应良好的患者随后也可能发展出对ICB的获得性耐药，这无疑对治疗效果构成了挑战。

因此，深入剖析免疫治疗抵抗背后的分子机制，并据此精准筛选出适合免疫治疗的肝癌患者群体，已成为当前肝癌治疗领域亟待攻克的关键难题。免疫治疗抵抗的分子机理错综复杂，涵盖了癌细胞固有的免疫逃逸机制以及肿瘤微环境（TME）诱导的免疫抑制网络，这些均涉及免疫治疗原发性和获得性耐药的复杂过程。

在此背景下，翻译后修饰（PTM）的调控因子，诸如组蛋白赖氨酸甲基转移酶（KMTs）、组蛋白赖氨酸去甲基化酶（KDMs）以及蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs），因其深度参与细胞关键生物学过程并在多种癌症的肿瘤发生及治疗耐药性（包括化疗、靶向疗法及免疫治疗）中扮演核心角色而备受关注。然而，就肝癌患者接受ICB治疗时，这些调控因子如何具体作用于治疗耐药性的机制，目前仍处于研究的迷雾之中，亟待进一步的科学探索与阐明。

2024年9月10日，中山大学肿瘤防治中心元云飞、李斌奎教授团队联合美国MD Anderson癌症中心Dr. Guocan Wang在Nature Communications在线发表了题为“Targeting PRMT3 impairs methylation and oligomerization of HSP60 to boost anti-tumor immunity by activating cGAS/STING signaling”的研究论文。该研究发现精氨酸甲基转移酶PRMT3是介导肝癌免疫治疗抵抗的关键基因，PRMT3可作为预测肝癌免疫治疗疗效生物标志物和克服肝癌免疫治疗耐药的潜在的治疗靶点。该研究成果对于临床上提高肝癌免疫治疗疗效、制定治疗决策及个体化治疗具有重要意义。

为了深入揭示肝癌免疫治疗抵抗背后的关键表观遗传修饰蛋白，研究团队采取了一系列创新策略。他们首先整合了TCGA数据库的转录组学数据，并关联了免疫浸润水平，随后综合运用了生存分析、多重免疫组化技术以及肝癌患者的临床样本验证等多种方法。通过这一系列严谨而细致的研究，团队揭示了精氨酸甲基转移酶PRMT3在肝癌免疫治疗抵抗过程中扮演着重要的角色。

图1.PRMT3与肝癌T细胞浸润呈显著负相关，提示其可能免疫治疗抵抗重要的驱动因子

该团队在多模型中证明了PRMT3的高表达是肝癌免疫治疗抵抗的一个显著促进因素。通过单细胞测序技术，他们进一步揭示了PRMT3的敲除显著促进了肝癌组织内T细胞的浸润，这一发现表明PRMT3的抑制或敲除具有将“冷肿瘤”（免疫抑制性肿瘤）转化为“热肿瘤”（免疫激活性肿瘤）的潜力。

为了深入挖掘PRMT3作用的分子机制，研究团队通过质谱分析鉴定出线粒体蛋白HSP60作为PRMT3的关键底物之一。他们发现，PRMT3通过对HSP60上第446位精氨酸进行非对称双甲基化修饰，促进了HSP60的多聚化，强化了其作为线粒体稳态关键调节因子的功能。这一修饰过程抑制了线粒体DNA（mtDNA）的释放，阻断了cGAS/STING信号通路的激活及随后的免疫反应。

基于上述发现，团队提出了一种创新的治疗策略：通过靶向PRMT3依赖的HSP60甲基化，破坏线粒体的完整性，从而增加mtDNA的泄漏。这一过程激活了cGAS/STING介导的抗肿瘤免疫反应，为肝癌治疗开辟了新的途径。此外，研究还表明，在肝癌小鼠模型中，靶向PRMT3的治疗与PD-1单抗联合使用展现出了显著的协同作用，进一步增强了抗肿瘤免疫效果，为临床转化应用提供了有力的实验依据。

有趣的是，该团队发现PRMT3在接受免疫治疗的患者中表达水平更高，进一步探索发现免疫治疗诱导CD8+T细胞激活，释放IFNγ，激活肿瘤细胞IFNGR1-STAT1信号通路转录调控PRMT3。诱导上调的PRMT3反过来又可以促进免疫抑制微环境形成，抵抗免疫治疗的杀伤作用。这可以看做是肿瘤细胞在面对免疫杀伤的过程中进化出的一种自我保护机制（图2）。

图2.免疫治疗上调PRMT3的表达

总之，该研究发现PRMT3是肝癌免疫治疗抵抗的关键基因，从分子水平、细胞层面、动物模型等方面，阐明了PRMT3通过甲基化修饰HSP60 446位精氨酸促进免疫治疗抵抗的分子机制；并且发现免疫治疗可上调PRMT3表达水平这一肿瘤细胞的自我保护机制（图3）；该研究成果为临床筛选肝癌免疫治疗获益人群，以及逆转免疫治疗耐药提供了新思路。

图3.研究结果模式图

中山大学肿瘤防治中心施云星博士、吴宗峰博士生、刘少儒博士生和左定兰为论文的共同第一作者，中山大学肿瘤防治中心李斌奎教授、美国MD Anderson 癌症中心Dr.Guocan Wang、中山大学肿瘤防治中心元云飞教授为论文的共同通讯作者。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52170-3

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