近日，广东省人民医院高平教授团队及中国科学技术大学张华凤教授团队合作在《Nature Immunology》发表题为“Carnosine regulation of intracellular pH homeostasis promotes lysosome-dependent tumor immunoevasion”的文章，该工作发现了肿瘤细胞维持胞内pH稳态的新机制，并解析了细胞内pH稳态如何通过调控溶酶体功能实现肿瘤免疫逃逸。广东省人民医院为最后通讯作者单位，高平教授为最后通讯作者。
肿瘤细胞在糖代谢过程中一个典型的特征就是“Warburg 效应”，即肿瘤细胞倾向于利用糖酵解过程为细胞提供能量。然而，糖酵解过程产生中间代谢物为肿瘤细胞合成大分子物质提供前体的同时，也会导致代谢物乳酸的产生，进一步促使细胞内pH的降低。但是实际上，肿瘤细胞内的pH并没有降低，而细胞外的pH却显著降低，表明肿瘤细胞将产生的酸转运到细胞外。前人关于细胞内pH调控的研究主要集中在细胞膜上的H+转运载体上，但是有一个问题一直被忽视，细胞内其实是处于负电荷的状态，而带有正电荷的氢离子在这种环境中是很难进行穿梭和自由移动的，这时氢离子的移动需要缓冲物质。早期的研究中，生理学家发现有一些物质在不同pH条件下能够中和H+，充当H+的穿梭载体。但在肿瘤细胞中，类似的可移动缓冲物质是否存在以及如何发挥作用，目前还没有报道。此外，近期研究发现胞内pH参与调控了多种生物学过程，而关于胞内pH在肿瘤进展中的作用，尤其是与肿瘤免疫的调控关系仍不清楚。
该研究从代谢物的角度出发，寻找低氧下能维持细胞内pH 稳态的缓冲物质。通过靶向代谢组学鉴定出肌肽在低氧处理的肝癌细胞系中显著升高，并且发现肌肽主要通过三种机制调控肿瘤细胞内pH稳态：1）肌肽作为一种缓冲物质，能够偶联细胞质中释放的 H+来减缓酸中毒；2）肌肽作为可移动的质子转运体，加速细胞质质子扩散，从而为定位于细胞膜上的传统质子转运体（如MCT1/4）提供 H+，进一步将 H+排出细胞外；3) 肌肽通过转运载体直接将H+转运到细胞外或溶酶体中。在解析低氧下肿瘤细胞肌肽浓度升高的原因时，发现了催化肌肽生成的肌肽合酶（CARNS）的新变体，将其命名为CARNS2，是由低氧微环境诱发可变剪切生成的。
该研究通过共聚焦显微镜成像实验，发现肌肽介导的肿瘤细胞内pH稳态促进溶酶体定位在细胞核附近发挥降解转录抑制因子NFX1的功能，导致免疫检查点蛋白Galectin-9的累积，从而促进了CD8+ T细胞介导的免疫逃避和肿瘤的发生。最后分析临床肝癌病人样本和小鼠的原发性肝癌组织，发现与对应的癌旁组织相比，肿瘤组织中CARNS2和Galectin-9的表达是显著升高的，而NFX1的表达是显著降低的。除此之外，研究发现CARNS2的表达与肝癌病人的疾病进展呈正相关，而NFX1则是相反的，表明CARNS2/ NFX1/ Galectin-9调控轴与肝癌的进展密切相关。
肌肽调控胞内pH稳态促进溶酶体介导的免疫逃逸
该项研究阐明了一种新的调控肿瘤细胞内pH稳态的分子机制，并证明了溶酶体如何通过靶向NFX1降解和Galectin-9激活实现肿瘤免疫逃逸，为开发包括细胞内pH干预、溶酶体抑制和免疫检查点阻断在内的联合疗法以提高肝癌治疗的有效性提供了研究基础。
