2024年9月9日，我院張金華課題組在國際醫學TOP期刊Theranostics（中科院一區期刊，影響因子12.4）上發表題為“Hepatocyte-specific Smad4 deficiency inhibits hepatocarcinogenesis by promoting CXCL10/CXCR3-dependent CD8+ T cell-mediated anti-tumor immunity”的最新科研成果。該研究成果論文第一作者為碩士研究生欣欣，通訊作者為張金華教授，侯玲玲副教授為共同通訊作者。
圖1 科研成果論文標題和作者
肝癌是致命的惡性腫瘤之一，最新統計2022年全球癌癥發生和相關死亡病例分別位列第六和第三。其發病率在全球范圍內不斷增長。預計至2025年，全球肝癌患者數將超過100萬人。肝細胞癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是最常見的肝癌類型，約占總病例數的90%。Smad4（Sma mothers against decapentaplegic homologue 4）是一種DNA結合蛋白，與其他Smad蛋白如Smad2/3形成多聚體進入細胞核轉錄調控下游靶基因。Smad4作為TGF-β/SMAD信號通路的重要轉錄因子，與多種癌癥發生密切相關。Smad4在不同細胞中發揮功能不同，肝細胞中Smad4在HCC中的作用尚不明確。
本課題主要采用Cre-Loxp重組系統構建了肝細胞特異性敲除Smad4的小鼠（AlbSmad4−/−），通過DEN/CCl4誘導的肝癌模型，Hepa1-6皮下移植瘤模型，結合體外細胞實驗，采用免疫學、分子生物學等手段，對肝細胞中Smad4在肝癌發生中的作用及分子機制進行了深入研究。并利用臨床肝臟組織芯片、肝癌組織單細胞測序、GEO數據庫等進行了臨床相關性分析和驗證。
研究表明Smad4在人和小鼠肝癌組織以及肝細胞中的表達顯著上調。在DEN/CCl4誘導肝癌模型中，肝細胞中特異性敲除Smad4的小鼠，腫瘤發生數量減少，肝纖維化減弱，肝癌組織中CD8+ T細胞浸潤增加。深入研究發現肝細胞中敲除Smad4促進CXCL10的分泌。在體外，CXCL10重組蛋白促進CD8+ T細胞效應分子腫瘤壞死因子α（TNF-α）的分泌及CD8+ T細胞的糖酵解，如胞外酸化率（Extracellular acidification rate，ECAR）升高；耗氧率（Oxygen consumption rate，OCR）下降；葡萄糖消耗增加，乳酸生成和ATP生成增加；線粒體膜電位極化減少。通過添加哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（Mammalian target of rapamycin, mTOR）抑制劑和乳酸脫氫酶A（Lactate dehydrogenase A, LHDA）的抑制劑，證明CXCL10促進CD8+ 糖酵解這一過程依賴于CD8+ T細胞中mTOR/LDHA信號通路。 GEO數據庫分析結果顯示，Smad4高表達患者生存率較低，生存時間較短。單細胞測序結果表明Smad4高表達肝癌患者CD8+ T 比例下降，且糖酵解水平降低。
綜上研究表明肝細胞中Smad4促進肝癌的發生，將肝細胞中Smad4敲除后促進CXCL10分泌，增強CD8+ T細胞抗腫瘤免疫從而抑制肝癌發生。Smad4有望成為癌癥預防和治療的潛在候選靶點。
圖2 肝細胞中Smad4敲除促進CXCL10分泌，增強CD8+ T細胞抗腫瘤免疫模式圖
該研究由北京交通大學和北京大學人民醫院合作完成。研究工作得到國家自然科學基金、北京自然科學基金等的支持。