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乳酸化是最近发现的一种蛋白质翻译后修饰，最初通过表观遗传机制与基因转录调控有关。然而，它在肿瘤发生中的作用（无论是作为主要驱动因素还是次要调节因子）仍不确定。今天，小编要和大家分享一篇2024年10月发表在Cancer Cell上的综述，文章总结了目前对乳酸化的理解，强调了在病理生理相关条件下使用精确方法来操纵乳酸化水平的必要性。 乳酸化是一种新型蛋白质翻译后修饰，最早于2019年通过肽免疫沉淀与HPLC-MS/MS分析相结合被鉴定。这种修饰最早被发现与癌细胞和巨噬细胞中通过表观遗传调节对基因转录的调节有关。乳酸化的发现为理解Warburg效应的功能意义提供了一条新途径，因为乳酸是这种修饰的关键驱动因素。随后的研究表明，乳酸化发生在多种蛋白质上，包括组蛋白和非组蛋白，并且与不同的生理和病理背景有关。本文讨论了癌症乳酸化研究中当前的主要发现和未解决的问题，并进一步提出了潜在的策略来证实这种修饰的功能研究。 高乳酸水平驱动乳酸化 乳酸化发生在蛋白质的赖氨酸残基，包括组蛋白和非组蛋白。迄今为止，已在各种癌细胞中鉴定出1000多种乳酸化蛋白。乳酸化的主要驱动因素是乳酸，乳酸水平升高（在癌细胞中观察到的10至 30 mM）是乳酸化形成所必需的。这表明任何影响糖酵解的因素，特别是乳酸脱氢酶A（LDHA）的活性，都可以调节乳酸化水平。 然而，尽管乳酸浓度高，但发生乳酸化的蛋白质比例相对较低，在总靶蛋白库中观察到的乳酸化不到 ∼10%。这表明由于非经典酶活性，乳酸化可能发生效率低下。作为一种手性化合物，赖氨酸 L-乳酸化和 D-乳酸化均已被鉴定。然而，赖氨酸 L-乳酸化是体内的主要异构体 ，因为 D-乳酸化是由涉及乳酸谷胱甘肽的非酶促过程产生的，仅在乙二醛酶系统受损时观察到。 参与乳酸化的底物和酶 基于乳酸化与与组蛋白乙酰化的相似性，乳酸-CoA被认为是乳酸化的底物。 支持乳酸-CoA作为底物的证据包括两个关键观察结果： （1）乳酸-CoA水平与乳酸化呈正相关 （2）组蛋白乙酰转移酶p300在体外使用乳酸-CoA进行乳酸化修饰。 然而，乳酸辅酶 A 的酶源仍然未知（图1）。值得注意的是，癌细胞中乳酸-CoA的内源性水平极低，约为0.011 pmol/106个细胞，比哺乳动物细胞中的乙酸-CoA水平低约1,000倍。 丙氨酸-tRNA合成酶AARS1和AARS2充当乳酸传感器和乳酸转移酶，可使多种蛋白质（包括p53、YAP和线粒体蛋白质）乳酸化。然而，与乙酰转移酶不同，AARS1直接使用乳酸作为底物，而不是乳酸-CoA。乳酸与人AARS1结合的Kd 值范围为2-35 μM，而癌细胞中的乳酸浓度可以达到10-30 mM，因此AARS1很可能在体内介导乳酸化中起主要作用。一些脱乙酰酶，如HDAC1-3和SIRT1-3，具有去乳酸化活性。然而，这些酶的主要功能是脱乙酰化，它们并不是乳酸化所特有的。 图1. 参与乳酸化的酶和底物 乳酸化的生物学意义：基因转录和蛋白质功能 据报道的乳酸化功能可以根据修饰是发生在组蛋白还是非组蛋白中来大致分类。组蛋白乳酸化被认为通过表观遗传机制调节基因转录，然而目前还不清楚组蛋白乳酸化是否普遍抑制或增强基因表达。此外，虽然已经报道了组蛋白乳酸化的潜在writer和eraser，但相应的reader仍然未知。 非组蛋白乳酸化被认为可以增强或抑制这些蛋白质的功能。例如，AARS1感知乳酸并转位到细胞核中以乳酸化YAP，维持其核定位并促进YAP激活；AARS1 介导的p53乳酸化抑制其相分离、DNA结合和转录激活，从而促进肿瘤发生。乳酸化也通过促进癌症中的 DNA 修复与化疗耐药有关。例如，负责维持基因组稳定性的MRE11-RAD50-NBS1（MRN）复合物的关键组分MRE11和NBS1都能发生乳酸化，对于复合物的形成和随后的DNA修复至关重要。 图2. 乳酸化促进肿瘤发生和化疗耐药的机制总结 明确乳酸化生物学功能面临的挑战 乳酸化的特异性和效率较低 首先，蛋白质乳酸化比例较低，使得很难区分乳酸化是起主要调节作用还是仅仅是其他代谢过程的次要结果。其次，目前尚不清楚乳酸化和去乳酸化是由少数特定酶还是更广泛的酶介导。第三，用于研究乳酸化的分析可能无法准确反映体内环境的条件，例如，一些研究中使用的乳酸-CoA浓度远高于细胞中通常发现的浓度，这可能会扭曲结果并导致高估乳酸化在细胞过程中的作用。 缺乏操纵乳酸化的特异性工具 研究乳酸化的常用方法及其局限性如下： （1）赖氨酸残基上乳基化位点点突变可能会改变蛋白质的内在特性并消除同一位点的其他PTM，尤其是乙酰化； （2）乳酸补充或LDHA抑制，可广泛影响乳酸化以外的细胞过程，例如氧化还原平衡和免疫逃避/抑制； （3）抑制糖酵解的上游调节因子，这可能导致比LDHA 抑制更广泛的副作用； （4）具有吡咯赖氨酰-tRNA合成酶的正交翻译系统，这是位点特异性乳酸化的强大工具，其局限性是乳酸化水平无法精确控制，无法反映真实的病理生理条件。 图3. 乳酸化功能研究的注意事项 验证乳酸化真实功能的研究策略 为了阐明乳酸化的真正功能，开发能够在病理生理条件下精确和特异性地专门操纵乳酸化水平的不同方法至关重要。 （1）具有吡咯赖氨酰-tRNA 合成酶的诱导型正交翻译系统以剂量依赖性方式选择性提高乳酸化水平。 （2）使用AARS1变体的敲入模型特异性抑制乳酸化形成。 小结 尽管乳酸化具有潜在的重要性，但证明其与特定表型之间存在因果关系的明确证据仍有待进一步阐明。因此，开发能够精确、特异性地操纵病理生理条件下乳酸化水平的方法将更清楚地了解乳酸化在癌症中的作用。

TIS2024第四届免疫细胞疗法与干细胞疗法论坛重磅来袭，详询：王晨 180 1628 8769 文章来源： 深圳细胞谷 引言 自身免疫性疾病(autoimmune diseases，ADs)是由于自身抗原免疫耐受紊乱、机体对自身抗原发生免疫反应导致机体损害的一类疾病（图1）。因此，ADs本质上是一种免疫失衡和混乱，是由于人体免疫系统错误地攻击自身成分而发生的一系列疾病。ADs包括器官特异性ADs和系统性ADs。器官特异性ADs是指患者的病变一般局限于某一特定的器官，由针对特定器官的自身免疫反应引起，主要包括桥本甲状腺炎、Graves病、重症肌无力等。系统性ADs是指免疫反应造成全身多器官和组织的病理损伤，主要包括类风湿性关节炎（RA）、系统性红斑狼疮（SLE）、干燥综合征（SS）等[1]。 🔼图1: 自身免疫环路触发慢性炎症和组织损伤 目前，自身免疫性疾病主要由广泛的免疫抑制剂和阻断抗体治疗，这些药物可以控制疾病，但通常不能治愈。靶向CD19的嵌合抗原受体CAR-T细胞在B细胞恶性肿瘤中非常有效。同时，CD19 CAR-T细胞也靶向触发自身免疫性疾病（AID）的自身反应性B细胞，包括系统性红斑狼疮（SLE）、特发性炎症性肌炎（IIM）和系统性硬化症（SSc）。 01. 靶向CD19的CAR-T治疗系统性红斑狼疮 对于系统性红斑狼疮，患者包括双链DNA（dsDNA）和核蛋白在内的核抗原的免疫耐受性被破坏，导致T淋巴细胞减少、抑制性T细胞功能降低、B细胞过度增生，从而产生大量针对dsDNA和其他核抗原的自身抗体。由于B细胞对DNA和核抗原的反应要先于临床症状的出现，因此，通过B细胞耗竭来治疗系统性红斑狼疮是一种有吸引力的新策略。    早在2021年8月5日，德国埃尔朗根-纽伦堡大学（FAU）的 Georg Schett 教授等人在《新英格兰医学杂志》（NEJM）上发表临床研究论文：CD19-Targeted CAR T Cells in Refractory Systemic Lupus Erythematosus[2]，首次将CAR-T细胞疗法应用于系统性红斑狼疮的治疗，并成功治疗了一名年轻女性患者。结果显示（图2），从自身免疫疾病的患者中生产CAR-T细胞是可行的，同时，患者对CAR-T细胞输注具有良好的耐受性，且没有导致任何严重的毒性作用。这种治疗方法使体内B细胞快速清除，同时伴随着外周血中CAR-T细胞的快速扩增。患者3个月后症状缓解，所有免疫抑制剂(包括糖皮质激素)均已停用，并在18个月内无疾病复发迹象。 🔼图2：CAR-T细胞疗法应用于系统性红斑狼疮的治疗结果 在2024年2月22日医学界顶级期刊《新英格兰医学杂志》发表了一篇15例样本量CD19 CAR-T细胞治疗自身免疫性疾病的论著，题目为CD19 CAR T-Cell Therapy in Autoimmune Disease — A Case Series with Follow-up[3]。文中评估了15名患有严重系统性红斑狼疮（8名患者）、特发性炎性肌病（3名患者）或系统性硬化症（4名患者）的患者，在用氟达拉滨和环磷酰胺进行预处理后，接受了单次CD19 CAR-T细胞输注。这些患者在输注CAR-T后接受中位随访15个月（范围为 4 至 29 个月）后，所有8名SLE患者均根据SLE缓解定义（DORIS）缓解标准实现了疾病缓解。所有4名SSC患者的欧洲硬皮病试验和研究组活动指数的得分也有所下降，表明疾病活动度较低（图3）。 🔼图3：CD19 CAR T细胞疗法在自身免疫性疾病中的临床疗效 在安全性方面，该疗法总体耐受性良好。10例患者出现轻度细胞因子释放综合征（CAR-T疗法的炎症副作用），1例患者出现中度细胞因子释放综合征，1例患者出现眩晕。没有报告与治疗相关的严重不良事件。 🔼图4：CD19 CAR-T细胞疗法在自身免疫性疾病中的短期安全性 🔼图5：CD19 CAR-T细胞疗法在自身免疫性疾病中的长期安全性 在该病例系列中，CD19 CAR-T细胞转移在三种不同的自身免疫性疾病中似乎是可行、安全和有效的，为进一步的对照临床试验提供了依据（图4、图5）。 02. 靶向CD19的CAR-T治疗难治性抗合成酶综合征 2023年2月，Georg Schett 团队等人在《柳叶刀》发表临床研究论文：CD19-targeted CAR-T cells in refractory antisynthetase syndrome[4]，使用CAR-T细胞疗法成功治疗了一种新的自身免疫疾病——特发性炎性肌病。 这名患者患有自身免疫疾病特发性炎性肌病的亚型——抗合成酶抗体综合征（图6）。这是一种严重的自身免疫性炎症性肌肉疾病，该疾病是由于体内参与氨基酸合成的氨酰-tRNA合成酶被免疫系统错误攻击所导致的，从而影响各种细胞的功能。 🔼图6：抗合成酶综合征的体征 研究团队使用CD19靶向的CAR-T细胞疗法，成功治疗了这名患者，在CAR-T细胞治疗后6个月，该患者从自身免疫疾病中完全康复，而且无需使用免疫抑制药物（图7、图8、图9）。 🔼图7：CAR T细胞处理后肌酐激酶浓度变化 🔼图8:CAR T细胞的数量在体内的变化 🔼图9：患者肌炎的病变完全消退且呼吸道症状有所改善 这是世界首个使用CAR-T细胞疗法成功治疗的抗合成酶抗体综合征患者，也是继系统性红斑狼疮后，第二种被CAR-T成功治疗的自身免疫疾病。 03. 靶向BCMA的rCAR-T治疗重症肌无力 重症肌无力（Myasthenia Gravis，MG）是一种神经系统的自身免疫性疾病，最常见的原因是身体的免疫系统攻击了神经细胞与肌肉信息交流处的蛋白，导致肌肉无力。 CAR-T细胞疗法可能会产生严重副作用，这对于晚期癌症患者而言能够接受，但对重症肌无力这种慢性自身免疫性疾病而言似乎不值得冒险。通常情况下，通过向T细胞递送并整合DNA来构建CAR-T细胞，这导致递送的DNA在T细胞中持续存在，且会随着细胞分裂而复制，这可能导致放大效应和严重副作用。 为了避免CAR-T细胞疗法的这种副作用，Cartesian Therapeutics 开发了一种使用mRNA代替DNA对T细胞进行重编程改造的新平台——RNA Armory®，通过脂质纳米颗粒（LNP）递送的mRNA不会在T细胞基因组中整合，因此不会随细胞分裂而复制。这种基于mRNA的CAR-T细胞疗法是一种短期疗法，需要多次重复注射。 Cartesian公司开发的DESCARTES-08的疗法（图10），是首个基于RNA的CAR-T细胞（rCAR-T）治疗自身免疫性疾病的新疗法，并首次推进到了临床试验中，这项临床试验旨在确定理想剂量，有效减轻重症肌无力患者的肌肉无力症状，并将副作用降到最低。 🔼图10：Cartesian的RNA Armory技术平台工作原理 近日，加州大学欧文分校、北卡罗来纳大学教堂山分校、迈阿密大学和Cartesian公司的研究人员合作，在《The Lancet Neurology》期刊发表了题为：Safety and clinical activity of autologous RNA chimeric antigen receptor T-cell therapy in myasthenia gravis (MG-001): a prospective, multicentre, open-label, non-randomised phase 1b/2a study的研究论文[5]。 在这项临床试验中，共有14名患有广泛性重症肌无力的患者接受了不同剂量的rCAR-T细胞疗法（Descartes-08），靶向产生重症肌无力抗体的细胞。 3名患者在治疗后完全或近乎完全症状消除，并持续6个月无症状。2名患者不再需要慢性静脉注射免疫球蛋白治疗。治疗过程中没有出现剂量限制毒性、细胞因子释放综合征或神经毒性，常见的不良事件有头痛（6/14）、恶心（5/14）、呕吐（3/14）和发烧（4/14），这些不良事件在输注后24小时内消退。 🔼图11：接受治疗12周时疾病严重程度指标的改变 在这项首次针对自身免疫性疾病的rCAR-T细胞疗法临床试验中，Descartes-08总体上是安全且耐受性良好的。在输注后长达9个月的随访中，重症肌无力严重程度量表显示了有临床意义的下降（图11）。这提示了rCAR-T细胞疗法可作为一种潜在的治疗重症肌无力和其他自身免疫性疾病的新方法。 CAR-T细胞已经成功地应用于自身免疫性疾病的治疗中，这种方法的独特性，不仅因为它是有效的、个性化的转基因自体细胞产品，还因为其通过一次性干预获得长期无药物缓解，这种方法可能预示着自身免疫性疾病治疗的新时代，即将长期免疫抑制的当前治疗原则转化为一种不需要进一步治疗的免疫重置策略。针对CAR-T细胞治疗自身免疫性疾病的潜在应用仍需进一步研究，且已有大量研究正在进行中，并将更多地阐明这种治疗方法的潜力。 参考文献 [1] J. D B ,Zoltan A ,A. J B , et al.CAR T therapy beyond cancer: the evolution of a living drug[J].Nature,2023,619(7971):707-715. [2] Dimitrios M ,Gerhard K ,Simon V , et al.CD19-Targeted CAR T Cells in Refractory Systemic Lupus Erythematosus[J].New England Journal of Medicine,2021,385(6):567-569. [3] Müller F ,Taubmann J ,Bucci L , et al.CD19 CAR T-Cell Therapy in Autoimmune Disease - A Case Series with Follow-up.[J].The New England journal of medicine,2024,390(8):687-700. [4] Fabian M ,Sebastian B ,Johannes K , et al.CD19-targeted CAR T cells in refractory antisynthetase syndrome[J].The Lancet,2023,401(10379):815-818. [5] Volkan G ,Michael B ,Metin K , et al.Safety and clinical activity of autologous RNA chimeric antigen receptor T-cell therapy in myasthenia gravis (MG-001): a prospective, multicentre, open-label, non-randomised phase 1b/2a study.[J].The Lancet. Neurology,2023,22(7):578-590. END 免责声明：来源干细胞之父平台往期发布内容，本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 TIS2024第四届免疫细胞疗法与干细胞疗法论坛重磅来袭，详询：王晨 180 1628 8769

SAN DIEGO, Oct. 11, 2022 (GLOBE NEWSWIRE) -- aTyr Pharma, Inc. (Nasdaq: LIFE) (aTyr or “the Company”), a biotherapeutics company engaged in the discovery and development of first-in-class medicines from its proprietary tRNA synthetase platform, today announced that it has entered into a research collaboration with Dualsystems Biotech AG, a company specializing in custom proteomics, aimed at accelerating drug discovery and generating new therapeutics based on aTyr’s extensive intellectual property (IP) portfolio. Under the collaboration, which is exclusive with respect to tRNA related molecules, Dualsystems will utilize their proprietary receptor screening technology and research expertise to attempt to identify and validate 10 new target receptors for tRNA synthetases by 2025. “We are delighted to build upon the impactful discovery work that we have accomplished with Dualsystems thus far,” said Sanjay S. Shukla, M.D., M.S., President and Chief Executive Officer of aTyr. “We were impressed with the work that this highly specialized company conducted to identify fibroblast growth factor receptor 4 (FGFR4) as the target receptor for a fragment of alanyl-tRNA synthetase (AARS), and we are eager for them to showcase their cutting-edge technology further by applying it to additional tRNA synthetases from our IP. We look forward to discoveries from this collaboration as a way to potentially accelerate drug discovery efforts and identify new drugs from our platform.” aTyr has built an IP estate of over 200 issued patents to date with a goal to create a strategic boundary around the company’s foundational science and library of extracellular tRNA synthetase protein fragments. This library encompasses fragments from all 20 human tRNA synthetases and emphasizes those that are most likely to be therapeutically viable based on understood connections to human disease. aTyr’s approach is to elucidate the unique signaling pathways modulated by these tRNA synthetase fragments and create new biologic therapies based on that understanding. Identifying specific receptor targets for the different tRNA synthetase fragments is a key step in this process. “We are very pleased to work in collaboration with aTyr to maximize the capabilities of our innovative proprietary screening technology and internal expertise to help potentially generate new therapeutic opportunities from their unique discovery platform,” said Paul Helbing, Ph.D., Chief Executive Officer of Dualsystems Biotech. The company recently announced the target receptor for a fragment derived from the tRNA synthetase AARS as FGFR4, which was identified using Dualsystems’ screening technology. aTyr intends to interrogate the interaction between this fragment of AARS and FGFR4 to determine potential therapeutic indications. About aTyr aTyr is a biotherapeutics company engaged in the discovery and development of first-in-class medicines from its proprietary tRNA synthetase platform. aTyr’s research and development efforts are concentrated on a newly discovered area of biology, the extracellular functionality and signaling pathways of tRNA synthetases. aTyr has built a global intellectual property estate directed to a potential pipeline of protein compositions derived from 20 tRNA synthetase genes and their extracellular targets. aTyr’s primary focus is efzofitimod, a clinical-stage product candidate which binds to the neuropilin-2 receptor and is designed to downregulate immune engagement in fibrotic lung disease. For more information, please visit www.atyrpharma.com. About Dualsystems Biotech AG Dualsystems Biotech is a privately held biotechnology company established in 2006 as a spin-off from the University Zurich, Switzerland. Dualsystems has positioned itself as a leading provider of screening services to the international research community in the pharmaceutical, biotech, agrochemical and cosmetic industries as well as academia. Dualsystems Biotech’s unique and comprehensive screening platforms enable the identification of small molecule-protein and protein-protein interactions in any cellular setting. Dualsystems Biotech’s drug and target profiling technologies have significant advantages in cost, speed and sensitivity compare to similar screening technologies for small molecules currently available. They are a powerful tool to accelerate drug target discovery and elucidation of mechanism of action and off-target effect identification in key therapeutic areas. For more information about Dualsystems Biotech please visit www.dualsystems.com.