Molecular Therapy：广医二院微创介入科团队揭示促进微波消融术后肝细胞癌复发的分子机制

HSP90α-USP7-DNMT1 信号轴通过破坏 ACSS3 介导的丙酸代谢通路，促进微波消融术后肝细胞癌复发

2026年6月，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及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等研究单位的研究人员在《Molecular Therapy》（IF:11.4）上发表了题为“HSP90α-USP7-DNMT1 Axis Drives Hepatocellular Carcinoma Recurrence After Microwave Ablation by Disrupting ACSS3-Mediated Propionate Metabolism ”的研究论文，阐明了由 DNMT1 主导的全新表观遗传 - 代谢级联通路，该通路是推动微波消融（MWA）术后肝细胞癌复发的核心机制，同时证明ACSS3 的位点特异性甲基化编辑具备可观的临床治疗潜力。

  亮点概述：

• 热休克蛋白 90α（HSP90α）可直接结合 DNMT1，促进泛素特异性蛋白酶 7（USP7）介导的 DNMT1 去泛素化修饰，最终使 DNMT1 蛋白表达上调。
• ACSS3 受 DNMT1 介导的启动子高甲基化调控而转录沉默，丙酸向丙酰辅酶 A 的转化过程受阻。
• 丙酰辅酶 A 生成量下降会提升脂肪酸 β- 氧化（FAO）限速酶 CPT1 的活性，最终驱动FAO依赖性的三磷酸腺苷（ATP）再生。
• 构建了脂质纳米粒递送的 CRISPR/dCas9 位点特异性去甲基化体系，可通过表观遗传途径精准地恢复 ACSS3 表达；动物实验证实该体系能有效抑制MWA后残留肝癌的复发与转移，联合补充丙酸时治疗效果更为突出。

  研究背景：

肝细胞癌（HCC）是全球第六大高发恶性肿瘤，同时也是癌症相关死亡的第三大诱因。针对失去手术切除机会的患者，微波消融（MWA）是应用广泛的理想根治性介入治疗手段。然而，较高的术后复发率仍是严重威胁患者远期预后的核心难题，主要归因于隐匿性残留病灶的存在。此外，越来越多研究表明，经历MWA治疗应激后残存的肿瘤细胞会演化出侵袭性更强、更耐受治疗的恶性表型，大幅提升肿瘤恶化风险，但该过程背后的分子机制尚不清晰。因此，研发新型的有效辅助治疗方案仍是亟待攻克的重大挑战。

  研究结果：

研究人员在两种HCC患者来源原位异种移植（PDOX）小鼠模型上开展MWA操作，并构建消融不充分模型。采用简化甲基化测序（RRBS）技术，结果显示不充分MWA后的残存肿瘤整体甲基化水平显著升高；高甲基化主要发生在 CG 位点，并大量富集于启动子、CpG 岛、基因编码区等功能基因组区域。动物体内模型、体外细胞模型、临床患者样本的实验结论一致，有力证实该机制具备生物学与临床相关性，证明 DNMT1 上调是MWA后肝癌甲基化图谱重塑的核心关键事件。热休克蛋白（HSP）是一类受热诱导的分子伴侣蛋白，在调控其底物蛋白的稳定性与功能方面发挥关键作用。免疫共沉淀 - 质谱联用（IP-MS）分析、谷胱甘肽 S - 转移酶下拉（GST pull-down）、免疫共沉淀（Co-IP）、激光共聚焦显微镜观察以及相关酶敲低实验证实：HSP90α 可通过USP7 与 DNMT1 的相互作用，促进 DNMT1 发生去泛素化修饰、维持 DNMT1 蛋白稳定；该通路或是亚致死热应激上调肝癌细胞 DNMT1 表达的核心机制；亚致死热应激诱导的 DNMT1 上调会促进不充分MWA后残存肝癌的增殖与转移。

亚致死热应激下肝癌细胞中 HSP90α促进USP7介导的DNMT1去泛素化及稳定

为筛选潜在表观遗传调控靶点，研究人员开展转录组差异对比实验，发现 ACSS3 是消融后肝癌中受 DNMT1 调控最显著的基因。丙酸是肠道菌群代谢产生的短链脂肪酸，经门静脉循环主要在肝脏完成代谢。ACSS3 是定位于肝脏线粒体基质的酶，对底物亲和力高，可将丙酸催化转化为丙酰辅酶 A，最终代谢进入三羧酸（TCA）循环参与代谢。本研究采用超高效液相色谱（UHPLC）平台对 HCCLM3 移植瘤开展靶向代谢组学检测，结果显示DNMT1 参与调控丙酸的代谢利用过程；补充丙酸或过表达 ACSS3 均可提升肿瘤组织内丙酰辅酶 A、甲基丙二酰辅酶 A 与琥珀酰辅酶 A 的含量，二者联合处理的提升效果最为显著。但在 DNMT1 过表达的肿瘤中，即便补充丙酸，丙酰辅酶 A、甲基丙二酰辅酶 A 与琥珀酰辅酶 A 的含量仍维持在较低水平。与之相反，补充丙酸联合过表达 ACSS3 可降低瘤内乙酰辅酶 A 含量，而过表达 DNMT1 则会造成乙酰辅酶 A 蓄积升高。以上结果表明，DNMT1 能够抑制 ACSS3 介导的丙酰辅酶 A 生成，进而推动不充分MWA后残存肝癌的恶性进展。

不充分消融后 ACSS3 缺失扰乱丙酸代谢、乙酰辅酶 A 蓄积并激活脂肪酸氧化

肿瘤细胞通常会上调脂肪酸氧化，满足自身能量供给需求。为验证脂肪酸氧化发挥的作用，研究人员开展脂质组学分析，对比检测假手术阴性对照组、不充分MWA的阴性对照组与不充分MWA的 DNMT1 敲低组三组 HCCLM3 移植瘤的脂质谱特征。结果显示，甘油酯（GLs）与甘油磷脂（GPs）是变化最显著的脂质类别。 XF 棕榈酸氧化压力测试等系列实验证实形成促癌的表观遗传 - 代谢级联反应：细胞内丙酰辅酶 A 合成减少，解除其对FAO的抑制，依靠脂肪酸氧化通路大量生成 ATP，满足肿瘤细胞增殖与侵袭的高能量需求。研究人员构建了脂质纳米粒递送的 CRISPR/dCas9 位点特异性去甲基化体系，可精准通过表观遗传途径恢复 ACSS3 表达；动物实验证实该体系能有效抑制不充分MWA后肝癌的复发与转移，联合补充丙酸时治疗效果更为突出。

    DNMT1 通过抑制 ACSS3 增强不充分MWA后残存肝癌的FAO

综上，本研究证实iMWA可激活 HSP90α-USP7-DNMT1 信号轴，通过表观遗传沉默 ACSS3 扰乱丙酸代谢，进而促进残存HCC进展。靶向去除 ACSS3 甲基化是极具前景的治疗策略，该手段可精准纠正异常表观遗传修饰，在预防MWA术后肝癌复发方面具备极高临床转化价值。

广州医科大学附属第二医院微创介入科和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为团队学术带头人。广州医科大学附属第二医院微创介入科陈烨医师、广东药科大学附属第一医院贝家欣助理研究员等为本文共同第一作者。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和蔡明岳副主任医师、中山大学孙逸仙纪念医院细胞分子诊断中心张寅副研究员共同担任本文的通讯作者。

朱康顺团队围绕肝脏疾病的介入诊疗与实验研究，深耕积累了一系列研究成果，在Journal of Hepatology、Radiology、Adv Sci、Int J Surg、Cell Rep Med、Cancer Lett、Bioact Mater等国际期刊上发表多篇SCI论著。