自2011年首款免疫檢查點抑制劑問世以來，黑色素瘤、乳腺癌、肺癌等多種癌症的患者獲得了生的希望，顯著提高生存率。遺憾的是，這類免疫治療並不是對所有癌症患者都有效。以乳腺癌為例，有研究估計，使用免疫檢查點抑制劑藥物，只有5%~30%的患者從中受益。
很多科學家都想知道為什麼大部分患者對免疫療法沒有反應。「是什麼阻止了免疫系統識別並攻擊腫瘤？理解這一點是為所有癌症患者找到治療方法的第一步。」美國Fred Hutchinson癌症研究中心的Robert Bradley博士認為。
就在最近，Bradley博士與同事Stephen Tapscott博士合作領導的研究團隊發現了一個基因，可能為這個問題找到了一部分答案。針對這個名為DUX4的基因，或許可以幫更多癌症患者受惠於免疫檢查點抑制劑的治療。該研究最近發表於《細胞》子刊Developmental Cell。
為了尋找可能影響癌症免疫應答的腫瘤相關基因，Bradley博士的研究小組檢查了近萬例腫瘤樣本的基因表達譜。這些病例涵蓋33種癌症，包括膀胱癌、乳腺癌、肺癌、腎癌和胃癌等實體瘤。在其中26種不同組織類型的癌症中，研究人員找到了與癌症高度相關的幾個基因。
這其中，DUX4基因引起了研究者的注意，過去沒有人把這個基因和癌症聯繫在一起。
▲DUX4蛋白在各種組織類型的癌症中特異性表達（圖片來源：參考資料[1]）
Tapscott博士過去一直在研究DUX4蛋白，他知道DUX4作為一種轉錄因子，在胚胎早期發育階段驅動基因表達。而在成人的體細胞中，正常情況下DUX4應該沉默。事實上，當基因突變導致肌肉細胞異常重啟DUX4，會讓人患上一種罕見疾病，被稱為面肩肱型革營養不良症（簡稱FSHD）。
為什麼DUX4會出現在那麼多種類的癌細胞中？為了找出這個基因給了癌細胞什麼好處，研究團隊做出了進一步探索。
▲本研究的主要作者：Stephen Tapscott博士、Amy Campbell博士、Guo-Liang Chew博士和Robert Bradley博士（圖片來源：Fred Hutchinson癌症研究中心）
首先，研究者確認了在大多數癌細胞中，DUX4重新活躍起來，就像在早期胚胎發育時那樣激活了同樣的基因表達。
進一步探索DUX4與癌細胞免疫反應之間的關係發現，相比沒有表達DUX4的癌細胞，在表達DUX4的腫瘤中，免疫細胞的殺傷活性減弱了。
為了找出原因，研究團隊把目光轉向了殺傷癌細胞的免疫T細胞。T細胞只能攻擊它們「看到」的東西。通過檢查其他細胞表面的蛋白片段（抗原肽），T細胞可以判斷是否需要發起攻擊。主要組織相容性複合物（MHC）I類分子就負責向T細胞呈遞這類抗原肽。
然而，當研究者在腫瘤細胞系中檢查MHC-I類分子的水平時，他們發現，DUX4表達水平高時，MHC-I水平降低。「DUX4阻止了MHC呈遞抗原，於是癌細胞在免疫系統面前『隱身』了。」Tapscott教授解釋。
▲DUX4與依賴MHC-1的抗原呈遞的關係示意圖（圖片來源：參考資料[1]）
如此看來，一些患者對免疫檢查點抑制劑沒什麼反應，會不會就是因為DUX4造成了癌細胞隱形呢？
為了檢驗這種關聯，研究人員查看了轉移性黑色素瘤患者捐獻的組織樣本。這些患者都接受過免疫檢查點抑制劑CTLA-4抗體或PD-1抗體的治療。分析這些樣本中DUX4的表達水平後，果不其然，比起用藥後腫瘤縮小的患者，那些藥物似乎未起作用的患者體內，DUX4轉錄活性更高。而且，腫瘤中沒有表達DUX4或表達水平低的患者，比DUX4水平較高的患者，無進展生存期和總生存期都更長！
▲DUX4表達水平高與檢查點抑制劑治療後的存活率顯著降低是相關的（圖片來源：參考資料[1]）
這個結果表明，或許可以通過檢查癌細胞中的DUX4，來識別免疫檢查點抑制劑可能對哪些患者不起作用，Bradley博士說。
而在Tapscott博士看來，他們正在針對罕見病FSHD開發的靶向DUX4的藥物，或許有可能在廣泛的癌症治療中幫助改善免疫檢查點抑制劑的療效。據介紹，研究小組已經開始在實驗室中測試這種藥物對癌細胞DUX4的有效性。
我們期待這項工作可以最終帶來DUX4靶向療法的發展，協助免疫療法造福更多的癌症患者。
參考資料：
[1] Guo-Liang Chew et al., (2019) DUX4 Suppresses MHC Class I to Promote Cancer Immune Evasion and Resistance to Checkpoint Blockade. Development Cell. DOI: 10.1016/j.devcel.2019.06.011
[2] New research identifies gene that hides cancer cells from immunotherapy. Retrieved Jul 24, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/fhcr-nri071119.php
[3] DUX4 Suppresses MHC Class I to Promote Cancer Immune Evasion and Resistance to Checkpoint Blockade. Retrieved Jul 24, 2019, from http://www.fredhutch.org/en/news/center-news/2019/07/dux4-immunotherapy-resistance.html
原標題：《細胞》子刊：免疫療法不起效，原來這麼多腫瘤細胞打開了「隱身」基因