PNAS:癌细胞居然有“金钟罩铁布衫”！

来源：奇点蛋糕2022-03-10 18:01

近年来，肿瘤免疫治疗蓬勃发展。而免疫治疗的关键是解决肿瘤的免疫逃逸问题，进而诱导自身免疫系统清除肿瘤。例如，众所周知的PD-1/PD-L1是一对在免疫细胞和癌细胞上表达的蛋白质。这种信号通路抑制免疫细胞对癌细胞的识别，帮助肿瘤实现免疫逃逸。PD-1/PD-L1抗体药物就是试图通过破坏这一通路来扼住癌细胞逃跑，然后癌细胞就好了。

近年来，肿瘤免疫治疗蓬勃发展。而免疫治疗的关键在于解决免疫逃逸问题，进而诱导系统清除肿瘤。例如，众所周知的PD-1/PD-L1是一对在免疫细胞和癌细胞上表达的蛋白质。这种信号通路抑制了免疫细胞对癌细胞的识别，有助于实现免疫逃逸。PD-1/PD-L1抗体药物就是试图通过破坏这一通路来扼住癌细胞逃跑，然后癌细胞只能被T细胞打得粉碎。

然而道高一尺魔高一丈。迷惑T细胞的“假象”已经被发现，但最近科学家发现了癌细胞的一个新招，——“金钟罩铁布衫”，让T细胞靠近，即使无所不用其极。

最近，纽约冷泉港实验室癌症中心的Douglas T Fearon教授和康奈尔大学医学院的Edward Meyer癌症中心的一个小组发表了他们对PNAS的研究结果[2]。他们发现，癌细胞披上了“CXCL12-KRT19”的外衣，就像一件金钟罩的铁布衫，阻挡了T细胞的进入，从而使PD-1免疫疗法束手无策。

事实上，大多数实体肿瘤的T细胞浸润率很低，因此通常无法对T细胞进行免疫检查点等治疗。上述现象一般被认为是由于癌细胞对微环境的改造，限制了肿瘤内T细胞的聚集。但也有另一种观点认为趋化因子/趋化因子受体系统也能调节免疫细胞的流动[3]。

之前的研究发现，在患有微卫星稳定的胰腺癌和结直肠癌的小鼠和患者中，CXCR4抑制剂AMD3100可以增强肿瘤中活化T细胞的聚集作用，科学家注意到这些癌细胞的表面覆盖有CXCR4配体蛋白CXCR12 [4，5]，因此科学家推测这些癌细胞含有利用趋化因子进行免疫逃逸的秘密。如果能了解这些癌细胞为什么以及如何披上“CXCL12”的外衣，或许就能找到抑制T细胞浸润，避免T细胞免疫攻击的秘密。

受此启发，Fearon教授的团队将微卫星稳定型胰腺癌(MSS-PDA)、微卫星稳定型结直肠癌(MSS-CRC)和(BC)患者的切除组织制成冰冻切片，观察到KRT19(内皮细胞的特征蛋白)阳性细胞也呈CXCL12阳性。他们发现CXCL12和KRT19在提取分离后共价结合在这些癌细胞中，然后用免疫手段证明。

鉴于CXCL12覆盖细胞表面的文献观察，研究人员发现SKBR2乳腺癌细胞系和Caco2结直肠癌细胞系可以暴露KRT19的表达，以观察细胞表面是否覆盖有CXCL12-KRT19缀合物。通过共聚焦观察，发现CXCL2和KRT19共位于外分泌丝形成的网状结构上，不存在单一阳性现象。这说明CXCL12可以与KRT19共价结合形成二聚体，并形成网状细胞“外衣”结构。

但是，癌细胞不可能凭空造出一个“金钟罩”，细胞内一定有第三种蛋白酶负责促进这种二聚体结合物的形成。

研究人员注意到了蛋白质TGM2(人转谷氨酰胺酶2)。在体外，TGM2可以介导CXCL12-KRT19二聚体的形成，而加入TGM抑制剂ERW041E可以阻碍二聚体的形成。这说明TGM2是CXCL12-KRT19“外衣”形成的关键。

基于上述体外实验，我们只能猜测，在实际治疗中，干预KRT19和TGM2可能会阻止CXCL12-KRT19“金钟罩”的形成，促使T细胞“直接攻击”癌细胞巢。

为了在体内验证这一结论，研究人员将PDA癌细胞皮下注射到小鼠体内形成肿瘤，作为疾病模型进行实验研究。正如所料，研究人员观察到细胞被CXCL12-KRT19“外套”覆盖，可以分离沉淀的CXCL12-KRT19复合物。

然后研究人员通过CRISPR/Cas9技术编辑了PDA癌细胞中的KRT19基因，在具有完整KRT19基因的对照组癌细胞中可以观察到KRT19和CXCL12蛋白的表达，在肿瘤中几乎找不到成熟的T细胞。编辑实验组未发现KRT19或CXCL12阳性细胞，成熟T细胞随处可见。此外，外源KRT19导入编辑细胞后，可以观察到对照组的实验现象。因此，KRT19的缺失导致CXCL12-KRT19“外衣”消失，浸润性T细胞增多，生长变慢，验证了KRT19功能的猜想。

研究人员用同样的方法编辑了PDA癌细胞中的TGM2基因。癌细胞中没有TGM2基因，CXCL12-KRT19“外衣”就无法形成，T细胞的浸润率也随之增加，肿瘤生长速度变慢。外源TGM2基因表达可表达CXCL12-KRT19“外壳”，赶走T细胞，快速生长。因此，TGM2是干扰CXCL12-KRT19“外衣”形成的另一个关键。

此外，CXCL12-KRT19 coat即使在微卫星不稳定、免疫原性高的情况下，也能抵抗T细胞的入侵。

最后，研究人员测试了有CXCL12-KRT19“外衣”的癌细胞是否可以抵抗PD-1免疫疗法的攻击。

他们选择了更难治疗但与PDA肿瘤微环境相似的肝转移PDA肿瘤模型来进行这项实验。类似地，通过CRISPR方法编辑癌细胞的KRT19或TGM2基因。有CXCL12-KRT19“外衣”的肿瘤在注射PD-1抗体药物后仍然我行我素，而没有“外衣”的肿瘤则被抑制扩散。因此，说明CXCL12-KRT19“外衣”可以直接影响杀伤T细胞的肿瘤聚集和对PD-1抗体药物的敏感性。(100yiyao.com)

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