1. 领域背景与文献引入
文献英文标题：KLHL18 inhibits the proliferation, migration, and invasion of non-small cell lung cancer by inhibiting PI3K/PD-L1 axis activity；发表期刊：Cell & Bioscience；影响因子：未公开；研究领域：非小细胞肺癌分子机制与免疫治疗靶点研究
肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占比超过80%。领域共识：过去几十年，NSCLC的治疗取得了关键突破，EGFR突变、ALK融合等驱动基因的发现推动了靶向治疗的发展，免疫检查点抑制剂也为晚期患者带来了长期生存希望，但仍存在耐药性高、部分患者响应率低等问题。PI3K/AKT/mTOR信号通路是肿瘤发生发展中的核心通路之一，可通过调控细胞增殖、代谢及免疫逃逸促进肿瘤进展，目前针对该通路的靶向药物临床试验因适应性和耐药性问题，临床获益有限，亟需深入解析通路内的调控机制以发掘新的治疗靶点。同时，PD-L1作为免疫治疗的核心靶点，其表达调控机制尚未完全阐明，寻找上游调控分子对优化免疫治疗策略具有重要意义。
现有研究显示，Kelch样蛋白18（KLHL18）作为BTB结构域蛋白可结合Cullin 3（CUL3）参与泛素化介导的蛋白降解，但KLHL18在NSCLC中的表达及功能尚未明确。基于Gene Expression Profiling Interactive Analysis（GEPIA）数据库的初步分析显示KLHL18在NSCLC中低表达，本研究旨在探究KLHL18在NSCLC中的抑癌作用及具体分子机制，为NSCLC的治疗提供新的靶点和理论依据。
2. 文献综述解析
作者从NSCLC治疗现状、PI3K通路的致癌作用、CUL3-KLHL复合物的泛素化功能三个维度对领域研究进行了系统评述。现有研究表明，NSCLC的分子靶向治疗已覆盖EGFR、ALK等多个驱动基因，但耐药性的出现限制了长期疗效；PI3K/AKT/mTOR通路在多种肿瘤中异常激活，靶向该通路的药物在临床试验中显示出一定抗肿瘤活性，但适应性和耐药性问题仍需解决；CUL3可通过BTB结构域招募底物特异性衔接蛋白形成E3泛素连接酶复合物，介导底物蛋白的泛素化降解，KLHL家族蛋白作为CUL3的衔接蛋白，已被证实参与多种生理过程，但KLHL18在NSCLC中的功能及底物尚未明确。
本研究的创新价值在于首次将KLHL18与NSCLC的PI3K/PD-L1调控轴关联起来，填补了KLHL18在NSCLC中功能研究的空白，同时明确了KLHL18作为预后生物标志物的潜在价值，为NSCLC的机制研究和治疗靶点发掘提供了新的方向。
3. 研究思路总结与详细解析
本研究的整体框架为：通过临床样本分析明确KLHL18的表达与NSCLC临床特征及预后的关联，利用细胞功能实验验证KLHL18对NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭的调控作用，通过分子生物学实验解析KLHL18调控PI3K/PD-L1轴的具体机制，最后通过结构域缺失实验明确KLHL18发挥功能的关键结构域，形成“临床关联-细胞功能-分子机制-结构验证”的完整研究闭环。
3.1 临床样本中KLHL18的表达与预后关联分析
实验目的：明确KLHL18在NSCLC组织中的表达水平及其与临床病理特征、患者预后的关系。
方法细节：首先通过GEPIA数据库分析KLHL18在NSCLC及正常肺组织中的表达差异；收集214例NSCLC组织样本进行免疫组化（IHC）染色，分析KLHL18表达与TNM分期、淋巴结转移、肿瘤大小的相关性；选取22对NSCLC及癌旁组织进行实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）验证表达差异；对37例样本进行生存分析，明确KLHL18表达与患者预后的关联。
结果解读：GEPIA数据库分析显示，肺腺癌（LUAD）和肺鳞癌（LUSC）中KLHL18的表达均显著低于正常肺组织（P<0.05）；免疫组化结果显示，KLHL18在高分化肿瘤中高表达，在低分化肿瘤中低表达，其表达与TNM分期（P=0.019）、淋巴结转移（P<0.0001）、肿瘤大小（P=0.037）呈负相关；qRT-PCR结果显示癌旁组织中KLHL18的表达显著高于癌组织（n=22，P<0.05，*P<0.01）；生存分析显示，KLHL18高表达患者的预后显著优于低表达患者（Kaplan-Meier分析P=0.0045），且Cox回归分析证实KLHL18是NSCLC患者预后的独立影响因素（P<0.0001）。
实验所用关键产品：免疫组化用KLHL18兔多克隆抗体（Proteintech，货号17229-1-AP）；qRT-PCR用SYBR Green PCR Master Mix（Applied Biosystems）。
3.2 细胞模型中KLHL18的功能验证
实验目的：验证KLHL18对NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭的调控作用。
方法细节：选取7种肺组织细胞系（HBE、NCI-A549、NCI-H460、NCI-H1299、NCI-LK2、SK-MES-1、NCI-H661），通过蛋白质免疫印迹（Western blot）检测KLHL18的表达水平；选取KLHL18表达中等的NCI-A549和NCI-H1299细胞系，分别转染KLHL18-shRNA（敲低表达）和KLHL18-Flag（过表达）质粒，构建稳转细胞系；通过MTS实验、克隆形成实验检测细胞增殖能力，Transwell实验检测细胞侵袭能力，划痕实验检测细胞迁移能力。
结果解读：Western blot结果显示，KLHL18在正常支气管上皮细胞系HBE中高表达，在6种NSCLC细胞系中低表达；敲低KLHL18可显著促进NCI-A549和NCI-H1299细胞的增殖（MTS实验P<0.05，P<0.01）、克隆形成能力（P<0.05，P<0.01）、侵袭能力（Transwell实验*P<0.05，P<0.01）及迁移能力（划痕实验P<0.05，*P<0.01）；而过表达KLHL18则可显著抑制上述细胞功能，证实KLHL18具有NSCLC细胞抑癌作用。
实验所用关键产品：shKLHL18-GFP质粒（Sangon Biotech）；KLHL18-Flag质粒（Origene）；细胞转染用Lipofectamine 3000试剂（Invitrogen）；MTS实验用MTS试剂（Promega，货号G3580）。
3.3 KLHL18调控PI3K/PD-L1轴的分子机制研究
实验目的：解析KLHL18调控NSCLC细胞功能的下游分子通路及具体机制。
方法细节：通过质谱分析筛选KLHL18的结合蛋白；通过Western blot检测KLHL18表达变化对PI3K/AKT/mTOR通路关键蛋白及PD-L1表达的影响；通过qRT-PCR检测KLHL18对PI3Kp85α mRNA水平的影响；通过免疫共沉淀（Co-IP）、免疫荧光实验验证KLHL18与PI3Kp85α的相互作用；通过泛素化实验检测KLHL18对PI3Kp85α泛素化水平的影响；通过添加PI3K抑制剂LY294002、mTOR抑制剂雷帕霉素，验证PI3K/AKT/mTOR通路对PD-L1的调控作用。
结果解读：质谱分析显示KLHL18可结合PI3Kp85α；Western blot结果显示，过表达KLHL18可显著降低PI3Kp85α、p-AKT、p-mTOR及PD-L1的蛋白水平，敲低KLHL18则结果相反；qRT-PCR结果显示KLHL18对PI3Kp85α的mRNA水平无显著影响，提示其在蛋白水平调控PI3Kp85α；Co-IP及免疫荧光实验证实KLHL18与PI3Kp85α存在相互作用；泛素化实验显示，过表达KLHL18可显著促进PI3Kp85α的泛素化降解，敲低KLHL18则抑制其泛素化；抑制剂实验显示，添加LY294002可降低p-AKT、p-mTOR及PD-L1的水平，添加雷帕霉素可降低PD-L1水平但不影响PI3Kp85α及p-AKT的水平，证实PI3K/AKT通路通过mTOR调控PD-L1的表达。
实验所用关键产品：Western blot用抗PI3Kp85α（Cell Signaling Technology，货号13666S）、抗PD-L1（Cell Signaling Technology，货号13684S）等抗体；泛素化实验用MG-132（MedChemExpress，货号HY-13259）、MLN4924（MedChemExpress，货号HY-70062）；抑制剂LY294002（MedChemExpress，货号HY-10108）、雷帕霉素（MedChemExpress，货号HY-10219）。
3.4 KLHL18关键结构域的功能验证
实验目的：明确KLHL18发挥抑癌作用及调控PI3Kp85α泛素化的关键结构域。
方法细节：构建KLHL18的BTB结构域缺失突变体（KLHL18-ΔBTB）和Kelch结构域缺失突变体（KLHL18-ΔKelch）；将野生型KLHL18（KLHL18-WT）、KLHL18-ΔBTB、KLHL18-ΔKelch分别转染至NCI-A549和NCI-H1299细胞系；通过MTS实验、克隆形成实验、Transwell实验、划痕实验检测突变体对细胞功能的影响；通过Western blot检测突变体对PI3Kp85α泛素化水平及PD-L1表达的影响。
结果解读：细胞功能实验显示，转染KLHL18-ΔBTB或KLHL18-ΔKelch的细胞，其增殖、克隆形成、侵袭及迁移能力均显著高于转染KLHL18-WT的细胞（P<0.05，*P<0.01）；Western blot结果显示，与KLHL18-WT相比，KLHL18-ΔBTB和KLHL18-ΔKelch均无法有效促进PI3Kp85α的泛素化降解，也无法显著降低PD-L1的表达水平，证实BTB结构域和Kelch结构域是KLHL18发挥抑癌作用的关键结构域。
实验所用关键产品：KLHL18突变体质粒（TSINGKE Biological Technology）。
4. Biomarker研究及发现成果解析
Biomarker定位
本研究中涉及的Biomarker为Kelch样蛋白18（KLHL18），属于蛋白类预后Biomarker。其筛选与验证逻辑为：首先通过GEPIA数据库初步筛选出在NSCLC中低表达的KLHL18；随后通过临床样本免疫组化、qRT-PCR验证其表达差异及与临床病理特征的关联；通过生存分析验证其预后价值；最后通过细胞功能实验及分子机制研究明确其功能及调控通路，形成完整的Biomarker验证链条。
研究过程详述
KLHL18的来源为NSCLC临床组织样本及细胞系；验证方法包括免疫组化、qRT-PCR、Western blot、生存分析等；特异性方面，KLHL18在高分化NSCLC组织中高表达，在低分化组织中低表达，与TNM分期、淋巴结转移、肿瘤大小呈负相关；敏感性方面，Kaplan-Meier生存分析显示KLHL18低表达患者的预后显著差于高表达患者（P=0.0045），Cox回归分析证实KLHL18是NSCLC患者预后的独立影响因素（P<0.0001）。
核心成果提炼
KLHL18作为NSCLC的预后Biomarker，其低表达提示患者预后不良（风险比HR文献未明确提供该数据，基于图表趋势推测）；本研究首次发现KLHL18可通过结合PI3Kp85α并促进其泛素化降解，进而抑制PI3K/AKT/mTOR通路活性，降低PD-L1的表达水平，最终抑制NSCLC细胞的增殖、迁移、侵袭及免疫逃逸；该成果的创新性在于首次阐明了KLHL18在NSCLC中的抑癌机制，将KLHL18与PI3K/PD-L1免疫调控轴关联起来，为NSCLC的预后评估和免疫治疗靶点发掘提供了新的理论依据。