Mol Ther | 朱康顺/黄文薮/蔡明岳/张寅团队合作揭示肝癌微波消融术后复发的表观遗传—代谢开关

以微波消融为代表的热消融技术，是早期不可切除肝癌的重要根治性介入治疗手段，其通过局部致死性高温实现肿瘤细胞的原位灭活，为众多不适宜手术切除的患者提供了微创且精准的治疗机会。然而，术后较高的复发率始终是制约患者远期生存获益提升的核心瓶颈，其根源主要在于消融边缘区域内未被完全灭活的、影像学难以识别的微小残留病灶【1-3】。值得注意的是，既往研究表明消融术后残存的癌细胞可能会获得增强的恶性潜能，犹如被激惹的“猛兽”，加速局部侵袭性进展及转移。目前，临床仍缺乏针对肝癌术后复发的有效干预策略，这一困境亟待基础与转化研究取得突破性进展。

近日，广州医科大学附属第二医院微创介入科、广东省肿瘤介入与药物精准递送工程技术研究中心的朱康顺教授、黄文薮副主任医师、蔡明岳副主任医师团队联合中山大学孙逸仙纪念医院张寅副研究员团队，在Molecular Therapy期刊在线发表题为HSP90α-USP7-DNMT1 Axis Drives Hepatocellular Carcinoma Recurrence After Microwave Ablation by Disrupting ACSS3-Mediated Propionate Metabolism的研究论文。该研究围绕肝癌微波消融术后复发这一重要临床难题，系统揭示了HSP90α-USP7-DNMT1信号轴如何将不充分微波消融所产生的亚致死高温作为应激“输入”转化为表观遗传“输出”，重塑肝癌细胞的DNA甲基化景观，并进一步扰乱酰基辅酶A合成酶短链家族成员3（acyl-CoA synthetase short-chain family member 3, ACSS3）介导的丙酸代谢，从而驱动术后残癌的恶性进展。更重要的是，研究团队基于CRISPR基因编辑技术，创建了一种由肝癌细胞靶向肽SP94功能化脂质体递送的一体化ACSS3位点特异性去甲基化系统（CRISPR/dCas9-TET1CD），该系统通过将催化失活的Cas9变体（dCas9）与DNA去甲基化酶TET1融合，能够在单链向导RNA（sgRNA）的引导作用下精准地将甲基基团从ACSS3的启动子区域上擦除，并且在原位肝癌的细胞系来源异种移植模型（CDOX）和患者来源异种移植模型（PDOX）上验证了表观基因编辑在防治消融术后肿瘤复发和转移中的疗效。

消融边缘的“余孽”：残留肿瘤为何变得更凶猛？

微波消融的治疗本质是直接的高温杀伤。理论上，只有当肿瘤及其周围安全边界均达到足够高的致死温度时，肿瘤细胞才能被彻底灭活。但在真实的临床场景中，肿瘤形态不规则、边界不清晰、邻近重要血管或胆管等因素，均可能导致消融边缘出现温度不足的“亚致死高温”区域：一部分肿瘤细胞并未被完全杀死，而是在41°C~50°C左右的亚致死高温环境中存活下来。

过去，人们更多将这些残留肿瘤细胞简单地视为“漏网之鱼”。而本研究提示，它们并非只是被动残留，而可能在亚致死高温的刺激下主动启动适应性程序。研究团队在肝癌PDOX模型、体外热应激模型以及临床样本中发现，不充分微波消融后残留肝癌细胞中的大部分基因组区域，包括启动子区域、CpG岛（CGI）及基因体中，均出现显著的DNA甲基化水平升高，而这一现象与DNA甲基转移酶DNMT1的表达上调密切相关。这意味着，消融边缘残留肿瘤细胞可能通过积极改写表观遗传程序，获得更强的生长和转移潜能。

从应激“输入”到表观遗传“输出”的转换：HSP90α-USP7-DNMT1信号轴的激活

热休克蛋白的诱导是细胞重要的应激响应机制。利用免疫沉淀-质谱联用（IP-MS）、双分子荧光互补（BiFC）等技术，研究团队发现，在亚致死高温应激下，诱导型分子伴侣热休克蛋白90α（heat shock protein 90α, HSP90α）与DNMT1的直接结合作用增强，对DNMT1的蛋白表达水平具有正向调节作用，其中DNMT1主要通过RFTS结构域与HSP90α相互作用，而HSP90α则依赖其C端结构域完成这一结合。进一步研究显示，亚致死高温应激后DNMT1蛋白表达的升高并非源于其转录水平的增加，而是由于蛋白稳定性的增强。机制上，HSP90α更像一个“分子支架”，通过促进去泛素化酶USP7与DNMT1相互作用，帮助USP7去除DNMT1上的泛素标记，从而阻止DNMT1经泛素-蛋白酶体途径降解。因此，这一过程可以概括为：亚致死高温应激是“输入信号”，HSP90α-USP7-DNMT1轴充当“信号转换器”，DNMT1介导的DNA高甲基化则作为表观遗传“输出”。这一发现解释了为什么消融边缘的亚致死高温应激能够在残留肝癌细胞中留下持久的表观遗传印记，并促使它们向侵袭和转移能力更强的状态演进。

被“沉默”的代谢刹车：ACSS3与丙酸代谢

为了寻找DNMT1下游真正影响肿瘤命运的关键靶点，研究团队结合转录组测序、甲基化分析和功能实验，锁定了丙酸代谢酶ACSS3。ACSS3主要负责将丙酸转化为丙酰辅酶A，是连接短链脂肪酸代谢与线粒体能量代谢的重要节点【4】。研究发现，在不充分微波消融后的残留肝癌细胞中，DNMT1介导ACSS3启动子区域发生高甲基化，沉默ACSS3的表达，从而解除丙酰辅酶A及其下游代谢物对脂肪酸β氧化（fatty acid β-oxidation, FAO）限速酶CPT1活性的管控，增强FAO依赖性的ATP再生。也就是说，残留肝癌细胞通过沉默ACSS3这一“代谢刹车”靶点来驱动脂肪酸氧化供能通路，以满足癌细胞快速增殖和转移所需的能量需求。这一发现将“治疗应激—DNA甲基化—丙酸代谢—FAO”串联为一个完整的表观遗传—代谢级联效应，为理解肝癌消融后复发提供了新的机制框架。

从机制发现到精准干预：让ACSS3重新激活

传统DNA甲基化抑制剂（如阿扎胞苷、地西他滨）往往存在全基因组非特异性作用和潜在毒性问题。针对这一难点，研究团队没有简单地选择使用抑制剂来干预整体的DNA甲基化，而是提出了更精准的策略：利用CRISPR/dCas9-TET1CD系统，对ACSS3启动子进行位点特异性去甲基化，从而解除ACSS3的沉默状态。为实现体内递送，团队进一步构建了肝癌靶向肽SP94功能化修饰的脂质纳米颗粒，将CRISPR/dCas9-TET1CD系统与丙酸盐共同递送至肿瘤区域。结果显示，靶向去甲基化ACSS3可在肝癌CDOX和PDOX模型中显著抑制不充分微波消融后残留肝癌的复发与转移，且当该策略与丙酸补充联合使用时，治疗效果进一步增强。同时，研究未观察到治疗后出现明显的体重、血生化或主要脏器组织学毒性改变，提示该策略具有进一步的转化研究价值。

总的来说，该研究的重要意义不仅在于发现了一个新的分子通路，更在于重新定义了肝癌消融术后复发的生物学逻辑。以往临床上常将消融后复发归因于“消融不充分”或“肿瘤残留”，而本研究进一步指出，残留肿瘤细胞在治疗应激下可能主动发生表观遗传和代谢重塑，进而获得更强的生存、增殖和转移能力。从临床转化角度看，该研究提出了一个值得关注的新方向：消融后的辅助治疗不应只关注“杀死更多癌细胞”，还应精准阻断残留肿瘤细胞在治疗应激后所启动的适应性进化程序。值得注意的是，基于CRISPR/dCas9-TET1CD系统的ACSS3靶向去甲基化策略为表观基因编辑技术在肝癌治疗中的应用提供了有前景的范式，有望克服当前直接基因编辑和传统表观遗传药物在临床实践中面临的挑战，也为“介入治疗+表观基因编辑+代谢干预”的联合治疗模式提供了重要的实验证据。

当然，该研究目前仍处于机制探索和动物模型验证阶段，未来仍需在更大规模临床样本、更接近临床治疗场景的模型以及安全性评价体系中进一步验证。但可以肯定的是，这项工作将肝癌微波消融后的复发研究推进到“治疗应激驱动的表观遗传—代谢重编程”层面，为改善肝癌患者消融后远期预后打开了新的突破口。

广州医科大学附属第二医院微创介入科医师陈烨、广东药科大学附属第一医院助理研究员贝家欣、广州医科大学附属第二医院微创介入科硕士研究生黄鑫坤及广州医科大学附属第二医院微创介入科博士后蔡宇骏、徐瀚为该论文的共同第一作者。广州医科大学附属第二医院微创介入科黄文薮副主任医师、中山大学孙逸仙纪念医院广东省恶性肿瘤表观遗传与基因调控重点实验室张寅副研究员、广州医科大学附属第二医院微创介入科蔡明岳副主任医师共同担任论文的通讯作者。该研究由广州医科大学附属第二医院微创介入科主任、广东省肿瘤介入与药物精准递送工程技术研究中心主任朱康顺教授组织和指导完成。此外，美国圣约翰大学（St.John’s University）药学系肿瘤药理室主任、生物技术研究院院长陈哲生教授也为本研究做出了重要贡献和支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1525001626005137

广州医科大学附属第二医院微创介入科朱康顺教授团队长期聚焦肝癌肝动脉化疗栓塞术（TACE）、消融及靶向免疫治疗的临床研究、肝癌复发转移的分子机制及肿瘤免疫微环境调控相关的基础研究，并拓展新型纳米药物递送系统及多靶点协同治疗策略等交叉研究方向。现公开招聘博士后，提供优厚待遇和良好发展平台，欢迎感兴趣的申请者投递简历。

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制版人：十一

参考文献

1. Yu, J., et al. (2022). Period-Dependent Survival Benefit of Percutaneous Microwave Ablation for Hepatocellular Carcinoma: A 12-Year Real-World, Multicentric Experience.LIVER CANCER11: 341-353.

2. Yang, W., Li, X., and Tan, X. (2025). Microwave ablation versus radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma: a propensity score matching and inverse probability weighting analysis.International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group42: 2524389.

3. Yin, X., et al. (2009). Percutaneous thermal ablation of medium and large hepatocellular carcinoma: long-term outcome and prognostic factors.CANCER-AM CANCERSOC 115: 1914-1923.

4. Zhou, B., et al. (2024). Amelioration of nonalcoholic fatty liver disease by inhibiting the deubiquitylating enzyme RPN11.CELL METAB36: 2228-2244.

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