顶刊分享--激活的ATF6α是限制免疫监视的肝脏肿瘤驱动因子

作者，Evil Genius

春节了， 越长大越孤单，玩的朋友都没几个了。

学员们也是非常辛苦，大年初一改本子，现在申请国自然等课题，真的是非常耗精力。

科研这条路非常不好走，除非特别有兴趣 + 家庭条件允许，正常的逻辑是努力读到博士，进课题组，有编制无后顾之忧，然后发挥自己的兴趣，在科研的路上慢慢探索，我这种没条件，农村出身是没办法的事，当初选择专业，没人引导，像生物、食品、还有农学、医学相关的专业，当初有人告诉我一声读到博士才有出路，那当时肯定不会选择的，如果当初也选择了自动化、车辆工程等硬核工学专业，估计生活现在应该好得多，不至于和高中同学差距如此的大了。

今天我们分享文献，应该是国人发的，不过是在德国留学。

一般这种正刊的文章都涉及到了生物学问题的机制，基本都是多组学。

知识积累

人肝细胞癌中ATF6α的活化与侵袭性肿瘤表型显著相关，表现为患者生存期缩短、肿瘤进展加速及局部免疫抑制。在小鼠肝细胞中特异性激活ATF6α可诱发进行性肝炎，伴随内质网应激、免疫抑制和肝细胞增殖。同时，激活的ATF6α通过结合基因调控元件直接抑制糖异生酶FBP1，并增强糖酵解。恢复FBP1表达可减轻ATF6α活化相关的病理改变。

肝细胞内ATF6α的持续激活会触发肝癌发生、瘤内T细胞浸润以及营养匮乏导致的免疫耗竭。

内质网应激和UPR激活是癌症中的负面预后因素，并与肝脏疾病相关。UPR包含三种具有下游信号级联的内质网跨膜蛋白：（1）PKR样内质网激酶（PERK）；（2）肌醇需求酶1α（IRE1α）；（3）活化转录因子6α（ATF6α），其被切割产生N末端p50片段（nATF6α）进入细胞核，激活内质网伴侣蛋白和脂质合成基因。虽然PERK和IRE1α可能促进癌症特征，但对ATF6α的了解较少，其在肠上皮细胞中的慢性激活会诱导微生物群依赖性结肠腺瘤.

结果1、ATF6α活化标志着侵袭性肝癌

患者来源的肝脏切片显示核ATF6α表达，表明慢性肝炎中存在内质网应激和ATF6α活化。

ATF6α的持续活化（尤其是其核转位）是驱动肝癌恶性进展的关键事件，与患者预后不良、肿瘤增殖及代谢重编程密切相关，是潜在的预后标志物。

ATF6α活化作为肿瘤驱动因子的多组学证据

空间转录组学揭示ATF6α高表达区域的分子特征

通过对人类肝癌连续切片中ATF6α高表达（ATF6αhi）与低表达（ATF6αlow）区域进行空间转录组测序，发现：

伴侣蛋白与癌基因：ATF6α特异性伴侣蛋白HSP90B1及癌症相关基因在ATF6αhi区域显著上调。

通路富集：ATF6αhi区域富集了PD-1/PD-L1、CTLA-4信号、缺氧、细胞周期进展及糖酵解通路。

代谢开关：糖酵解增强与FBP1下调相关，而FBP1低表达与侵袭性肝癌亚型（T-SIII）及患者生存期缩短密切相关。FBP1减少作为代谢开关，在应激肝细胞和肝癌祖细胞中逆转衰老、支持增殖并促进DNA损伤诱导的突变。

成像质谱流式揭示ATF6αhi肿瘤的免疫微环境特征

免疫细胞浸润：ATF6αhi肿瘤区域CD8+ T细胞及CD11c+ 细胞浸润增加，但其中CD8+PD-1+ T细胞及CD8+PD-1+TIM3+终末耗竭T细胞比例显著升高。

细胞邻域分析：ATF6αhi肿瘤中形成以CD11c+树突状细胞（DC）和CD4+ T细胞为中心的CD8+ T细胞聚集灶，同时CD11c+ DC与FOXP3+CD4+调节性T细胞（Treg）共定位增强，提示局部免疫抑制；而ICB应答相关的CD8+TCF1+ T细胞亚群在ATF6αhi肿瘤中几乎不与Treg共定位。

ATF6α活化与ICB治疗反应的相关性

对接受抗PD-1单药治疗的晚期肝癌患者样本分析发现，获得完全缓解的患者肿瘤组织中ATF6α靶基因表达及ATF6α活化特征基因集显著高于疗效不佳者，提示ATF6α活化可能使肿瘤对免疫检查点阻断疗法敏感。

结论：ATF6α活化通过驱动代谢重编程（下调FBP1促进糖酵解）和重塑免疫微环境（促进T细胞耗竭及Treg共定位），在肝癌发生发展中发挥驱动作用；但ATF6αhi肿瘤的独特免疫微环境特征（如CD8+TCF1+ T细胞与Treg的分离）可能解释其对ICB治疗的良好响应性。

结果2、肝细胞ATF6α活化诱导损伤的机制及FBP1的保护作用

肝细胞特异性ATF6α活化小鼠模型的建立与表型

通过他莫昔芬诱导的肝细胞特异性nATF6α转基因小鼠（TGAlb-cre+）及AAV8-cre介导的ATF6α活化模型（TGAAV-cre），发现：

肝脏损伤：小鼠出现肝肿大、肝重比增加、血清转氨酶（ALT/AST）升高。

内质网应激：电镜显示内质网板层结构肿胀破裂；UPR靶基因（如Hspa5）及蛋白表达上调。

增殖与癌变相关指标：Ki-67、PCNA、cyclin D1等增殖标志物升高，DNA损伤标志γ-H2AX、凋亡标志cl-PARP/cl-CASP3增加，甲胎蛋白（AFP）、癌症干细胞标志物CD44v6、癌蛋白p62及p53结合蛋白1（53BP1）表达上调。

转录组改变：GSEA分析显示UPR、糖酵解、炎症、细胞周期及致癌信号通路上调，而解毒代谢和氧化磷酸化下调；胆固醇合成相关蛋白（HMGCS1、CD36）增加，脂肪酸代谢转录下调。

ATF6α直接调控糖代谢重编程

糖酵解增强：糖酵解酶（PKM、PGK1）表达增加。

糖异生抑制：FBP1等糖异生限速酶被显著抑制，导致肝糖原和葡萄糖耗竭。

直接结合证据：CUT&RUN实验证实nATF6α直接结合于FBP1启动子区域；ATAC-seq显示FBP1位点染色质可及性降低，提示表观遗传沉默。

生理功能影响：ATF6α活化小鼠表现出葡萄糖耐受性增强（提示糖利用改变），但胰岛素耐受性、运动、呼吸及摄食饮水无显著变化。

FBP1恢复对ATF6α活化损伤的保护作用

肝脏损伤缓解：AAV介导的肝细胞FBP1回输降低肝重比、血清转氨酶及葡萄糖敏感性。

内质网应激减轻：UPR诱导减弱、TRAPα低糖基化状态改善、DNA损伤及细胞凋亡/增殖减少。

代谢重塑逆转：糖酵解下调、氧化磷酸化（OXPHOS）恢复、牛磺酸（促肝癌糖酵解代谢物）水平降低、葡萄糖水平升高、13C标记乳酸摄取减少。

酶活性依赖：只有催化活性的FBP1（而非E98A突变体）能恢复糖原、限制ATF6α靶基因诱导并降低血清及肝脏脂质积累。

机制模型

ATF6α活化直接抑制FBP1→糖异生受阻→糖原/葡萄糖耗竭→蛋白质N-糖基化底物缺乏→内质网功能紊乱→内质网应激持续→ATF6α持续活化（恶性循环）。恢复FBP1可打断这一循环，通过恢复糖异生、提供糖基化底物、减轻内质网应激，从而缓解肝损伤及癌前病变。

结论：肝细胞ATF6α持续活化通过直接转录抑制FBP1，驱动糖代谢重编程（糖酵解增强、糖异生阻断），导致内质网应激恶性循环和肝损伤，而FBP1功能恢复可逆转这一过程，提示FBP1是ATF6α下游的关键代谢节点和潜在干预靶点。

结果3、ATF6α活化驱动小鼠肝癌发生及FBP1的保护作用

肝细胞ATF6α持续活化通过抑制FBP1，驱动ER应激、代谢重编程及免疫耗竭微环境，最终导致肝癌发生；FBP1恢复可阻断这一进程并减轻T细胞耗竭，进一步证实FBP1是ATF6α下游关键效应分子及潜在治疗靶点。

结果4、Atf6缺失及靶向治疗在小鼠肝癌模型中的保护作用

全局Atf6敲除（Atf6−/−）减轻DEN/HFD诱导的肝癌

肿瘤负荷：与Atf6+/+对照相比，Atf6−/−小鼠肝重比、ALT水平降低，肿瘤数量及体积显著减少，脂肪变性及内质网应激减轻。

分子改变：UPR激活受抑、TRAPα低糖基化改善、FBP1水平维持，糖酵解、炎症及致癌信号通路下调。

免疫浸润：CD8+ T细胞及PD-1+细胞浸润减少（与ATF6α活化小鼠中增殖及免疫浸润增加的现象相反）。

肝细胞特异性Atf6敲除（Atf6ΔHep）的多模型验证

CD-HFD模型：58周喂养后，Atf6ΔHep小鼠肝癌发生率、肿瘤数量显著降低，肝糖原恢复、Fbp1表达上调、糖酵解通路下调，CD8+及PD-1+细胞减少。

WD±DEN模型：DEN/WD或单独WD处理的Atf6ΔHep小鼠肿瘤结节数量及体积均小于对照，肝肿大减轻。

MUP-uPA模型：在内质网应激驱动的MASH-HCC模型中，Atf6缺失降低肝重比、肝损伤及肿瘤负荷，同时BiP/Hsp90b1表达下调，而其他UPR分支（Ddit3/Atf4/Xbp1）无代偿性激活。

治疗性靶向ATF6α：GalNac-ASO-Atf6

早期干预（MUP-uPA模型4-7周龄）：ASO介导的Atf6敲低（85%）消除uPA过表达引起的急性内质网应激，防止肝糖原耗竭，降低BiP、脂质积累、细胞增殖及死亡。

治疗性干预（MUP-uPA模型30-40周龄荷瘤期）：ASO处理使肝细胞及肿瘤细胞中Atf6 mRNA降低72%，下调内质网应激、UPR及糖酵解靶点，显著减少肿瘤负荷。

NRASG12V加速肝癌模型：ATF6α活化加速肿瘤生长并耗竭糖原；ASO-Atf6处理缩小肿瘤体积、防止糖原耗竭、降低PD-1+细胞丰度。

核心结论

Atf6缺失（全局或肝细胞特异性）通过维持FBP1水平、抑制糖酵解及UPR、减轻免疫耗竭，在多物种肝癌模型中发挥保护作用。

肝细胞靶向GalNac-ASO-Atf6治疗能有效减轻已建立的肿瘤负荷，恢复抗肿瘤免疫反应，提示ATF6α是肝癌的潜在治疗靶点。

结果5、肝细胞ATF6α驱动免疫抑制及对ICB的增敏作用

ATF6α活化与免疫抑制微环境

转录特征：3月龄TGAlb-cre+小鼠肝脏即富集免疫抑制相关基因集（ICF、TGFβ活化、Treg细胞特征），FBP1恢复可部分逆转；人类ATF6αhi HCC富集免疫耗竭亚类特征及ICB反应预测特征（如IFNAP）。

免疫细胞组成：TGAlb-cre+肝脏中M-MDSC、PD-1+ T细胞、CD206+/PD-L1+巨噬细胞显著增加，与人类HCC观察一致。

PD-L1上调：6月龄癌前阶段即检测到肝PD-L1水平升高。

ATF6α通过代谢竞争限制CD8+ T细胞功能

scRNA-seq揭示：TGAlb-cre+肝脏CD8+ T细胞效应/耗竭亚群增加，但糖酵解及OXPHOS通路活性降低，提示葡萄糖缺乏微环境选择性抑制CD8+ T细胞代谢。

肝细胞自主性效应：

ATF6α活化肝细胞（FL83BTG）葡萄糖消耗及乳酸产生增加；

与MART-1特异性T细胞共培养时，nATF6α表达肿瘤细胞（HLE/Colo800）对T细胞杀伤抵抗；

抑制乳酸脱氢酶（ galloflavin）或乳酸外排（AZD3965）可恢复T细胞杀伤效率。

机制模型：ATF6α活化肝细胞通过增强糖酵解/乳酸产生，在细胞非自主层面上抑制CD8+ T细胞抗肿瘤免疫监视。

ATF6α活化使肝癌对ICB治疗敏感

自发肝癌模型（TGAlb-cre+）：抗PD-1治疗减少肿瘤数量/体积，增加CD8+ T细胞浸润，MIBI显示TIL中LDH表达升高（提示代谢恢复）。

致癌基因诱导模型（MYC:TP53KO / KRASG12D:TP53KO）：

单独抗PD-1无效，但联合AAV-ATF6α活化后，抗PD-1显著降低肿瘤负荷、延长生存；

响应ICB的肿瘤中CD8+ TIL糖酵解能力增强。

遗传性PD-1敲除（TG:Pdcd1−/−）：

肿瘤数量/体积显著减少，CD8+ TIL浸润增加、效应表型比例升高、LDH表达增强；

生存期延长，而ATF6α活化水平及肝损伤无改变。

核心结论

肝细胞ATF6α活化通过代谢重编程（增强糖酵解/乳酸产生）塑造免疫抑制微环境，限制CD8+ T细胞功能。

然而，ATF6α活化同时赋予肿瘤对ICB治疗的敏感性，其机制可能包括：①形成ICB响应的免疫微环境结构（CD8+ T细胞与DC/CD4+ T细胞聚集、与Treg空间分离）；②ICB解除T细胞代谢抑制（恢复糖酵解）。

ATF6α活化状态可作为预测肝癌ICB疗效的生物标志物，并为联合治疗策略（靶向ATF6α + ICB）提供理论依据。

最后来看看方法，当然有单细胞、ATAC、IMC、MIBI多组学。

生活很好，有你更好。