Nature:CRISPR發現182個潛在免疫療法靶點 揭秘癌細胞免疫逃逸

 

癌症免疫療法是改變癌症治療格局的革命性突破，然而，即使已經有多款FDA批准的免疫療法上市，仍然只有少部分癌症患者能夠從中獲益。這是由於癌細胞也非常「狡猾」，它們能夠使用多種手段防止被免疫細胞靶向和消滅。目前多種免疫檢查點抑制劑的靶點都是癌細胞用來逃避免疫系統「追殺」的手段之一。而研究人員也在為更全面，更系統性地了解癌細胞免疫逃逸的機制而努力。

日前，多倫多大學（University of Toronto）和Agios Pharmaceuticals公司的研究人員合作，使用CRISPR篩選技術，系統性地尋找引發癌細胞逃脫免疫系統攻擊的驅動基因。他們發現，與自噬作用（autophagy）相關的多種基因是免疫逃逸的關鍵！這項研究發表在頂尖科學期刊《自然》上。

CRISPR敲除篩選發現182個「核心免疫逃逸基因」

為了系統性地研究不同基因對癌細胞逃避免疫系統攻擊的影響，研究人員使用CRISPR-Cas9技術，構建了一個能夠敲除19069種編碼蛋白的基因的嚮導RNA（gRNA）庫。使用這一工具，他們挨個敲除了6種不同癌細胞系中編碼蛋白的基因。這6種癌細胞系來自乳腺癌、結腸癌、腎癌和皮膚癌腫瘤，代表著遺傳背景非常廣泛的癌症模型。

研究人員把這些細胞系與已經被激活的細胞毒性T細胞（CTL）放在一起，觀察哪些基因在敲除之後會讓癌細胞對CTL更為敏感，而哪些基因在敲除之後讓癌細胞能夠對CTL的攻擊產生抗性。篩查的結果發現了182個基因，這些基因在3種以上的細胞系中表現出相同的能力，能夠讓癌細胞對CTL的殺傷作用更為敏感或更具有抗性。研究人員稱這些基因為「核心癌症固有免疫逃逸基因」（core cancer intrinsic immune evasion genes）。

自噬信號通路在免疫逃逸中的關鍵作用

通過對這182個基因的特徵進行分析，研究人員發現，它們中很多與調節幹擾素γ（IFNγ）的信號通路相關。幹擾素γ是在多種免疫反應中起到重要作用的細胞因子。而進一步分析則發現，與細胞自噬作用相關的多個基因，在調節幹擾素γ信號通路中起到關鍵性作用，其中有些基因此前並沒有被發現與幹擾素γ相關。例如，研究人員發現一個名為FITM2的基因，它在小鼠脂肪組織的脂肪存儲方面起到關鍵性作用。然而如果在細胞中敲除FITM2基因，它讓三種癌細胞系對CTL更為敏感。

闡明自噬作用的研究在2016年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。自噬作用好像細胞內的「廢物回收站」，通過回收自噬過程中產生的胺基酸，細胞可以為合成新蛋白和構建細胞器提供原料。在以往的研究中，研究人員已經發現，抑制自噬作用的藥物與其它抗癌藥物聯用，可能產生更好的抗癌療效。例如，多個研究團隊發現自噬抑制劑與MAPK信號通路抑制劑聯用，可以抑制不同類型腫瘤的生長。

而在這項研究中，研究人員發現一款名為autophinib的自噬抑制劑，能夠讓多種腫瘤細胞系對另一款在細胞免疫反應中具有重要作用的細胞因子TNFα更為敏感。顯示了抑制自噬作用可能在提高免疫療法療效方面的潛力。

「負負得正」的意外發現

研究人員在論文中同時指出，不同基因之間的相互作用對腫瘤細胞的免疫逃逸可以產生很大影響。他們在研究與自噬作用相關的基因之間的相互作用時發現，敲除名為ATG12的基因時，會導致腫瘤細胞對細胞毒性淋巴細胞更為敏感，然而，在敲除ATG12的同時敲除ATG5或ATG16L1，反而會讓腫瘤細胞對細胞毒性淋巴細胞產生抗性。這個結果顯示，腫瘤已經攜帶的某些基因突變，可能決定特定靶向藥物是會起到抑制癌症進展，還是「適得其反」的效果。

最後，研究人員在論文的討論環節中表示，這項研究中發現的介導腫瘤逃避細胞毒性T細胞作用的核心基因和信號通路，可能為指導開發新的癌症免疫療法提供洞見。(生物谷Bioon.com）