研究揭示了Trim35作為一個(gè)E3連接酶參與了LSD1 K63泛素化的調(diào)控,導(dǎo)致了對(duì)LSD1去甲基化酶活性的抑制。Trim35可以作為一個(gè)生物標(biāo)志物評(píng)估LSD1的活性,并預(yù)測(cè)免疫檢查點(diǎn)抑制療法(ICB therapy)的預(yù)后。通過使用LSD1抑制劑,可以改善低表達(dá)Trim35的非小細(xì)胞肺癌的低免疫原性狀態(tài),暗示了一種有前途的免疫治療耐藥肺癌的治療策略。
研究背景
非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)是全球死亡的主要原因。由于免疫系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,因此免疫檢查點(diǎn)PD-1的阻斷已經(jīng)成為革命性的非小細(xì)胞肺癌治療方法,并且對(duì)患者顯示出長期益處。然而,只有大約30%的非小細(xì)胞肺癌患者可以從PD-1的阻斷中受益,大多數(shù)患者對(duì)這種治療沒有反應(yīng),原因包括PD-L1表達(dá)不足、腫瘤細(xì)胞免疫原性低、T細(xì)胞功能失調(diào),或是缺乏T細(xì)胞浸潤腫瘤微環(huán)境。因此,迫切需要揭示PD-1阻斷耐藥的機(jī)制,以提高抗PD-1療法的療效。
LSD1在多種癌癥中促進(jìn)腫瘤的增殖和進(jìn)展,包括肺癌。已經(jīng)有幾種LSD1抑制劑在臨床試驗(yàn)中用于癌癥治療的評(píng)估。盡管這些抑制劑,比如TCP或ORY-1001,顯示出了一些有希望的效果,但是化合物的不良反應(yīng)和臨床反應(yīng)的無關(guān)緊要導(dǎo)致了試驗(yàn)的失敗,這可能是由于缺乏排除活性不高的LSD1的患者的標(biāo)準(zhǔn)所致。因此,發(fā)現(xiàn)能夠準(zhǔn)確識(shí)別具有高LSD1活性的患者的生物標(biāo)志物可能會(huì)克服這些問題,并擴(kuò)大LSD1抑制劑在癌癥治療中的應(yīng)用。
蛋白質(zhì)活性通常受到翻譯后修飾(PTM)的調(diào)控,其中包括泛素化,該過程由泛素激活酶(E1)、泛素連接酶(E2)和泛素連接酶酶(E3)構(gòu)成的酶級(jí)聯(lián)催化。已經(jīng)報(bào)道了幾種LSD1去泛素化酶,比如USP7、USP28和OTUD7B,據(jù)稱它們可以調(diào)節(jié)LSD1的穩(wěn)定性。然而,目前尚不清楚是否存在其他類型的泛素化修飾可以調(diào)節(jié)LSD1的活性或功能,而非蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。因此,發(fā)現(xiàn)一個(gè)針對(duì)LSD1的新型E3連接酶可能會(huì)導(dǎo)致LSD1活性生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。
三部件結(jié)構(gòu)域(Trim)家族蛋白大多具有E3泛素連接酶活性,執(zhí)行著各種細(xì)胞功能,如細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)、先天免疫、轉(zhuǎn)錄、自噬和致癌過程。然而,大多數(shù)Trim蛋白的功能尚不清楚。
研究發(fā)現(xiàn)
在研究中,研究人員確定了一個(gè)E3連接酶,Trim35,作為LSD1高活性的有效生物標(biāo)志物,用于預(yù)測(cè)LSD1靶向治療以及免疫治療的預(yù)后。在機(jī)制上,Trim35通過介導(dǎo)LSD1賴氨酸位點(diǎn)422的K63泛素化來抑制LSD1的去甲基化酶活性。抑制LSD1活性有利于ERGIC1轉(zhuǎn)錄,隨之而來的是自噬抑制和IFNGR1穩(wěn)定,從而激活IFN-γ信號(hào)傳導(dǎo),導(dǎo)致MHC I類表達(dá)增加和對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的免疫監(jiān)視增強(qiáng)。此外,聯(lián)合使用LSD1抑制劑和抗PD-1療法可以清除具有低Trim35的免疫原性較差的肺癌。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈表明Trim35是預(yù)測(cè)非小細(xì)胞肺癌免疫治療結(jié)果的有希望的生物標(biāo)志物。
Trim35通過上調(diào)腫瘤免疫原性和
T細(xì)胞浸潤來抑制非小細(xì)胞肺癌的進(jìn)展
為了研究Trim家族蛋白在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中的參與情況,研究人員檢查了來自癌癥基因組圖譜(TCGA)數(shù)據(jù)庫的NSCLC隊(duì)列中Trim蛋白的變異頻率:https://www.cancer.gov/,發(fā)現(xiàn)Trim35基因的變異頻率高(19%)。在這些具有基因變異的患者中,大多數(shù)病例顯示出Trim35的缺失或低表達(dá)。相比之下,大多數(shù)其他Trim家族基因在肺癌中是被放大或過表達(dá)的。此外,低Trim35表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)。為了研究Trim35在NSCLC中的作用,研究人員檢查了其亞細(xì)胞定位,考慮到先前的報(bào)告指出主要為核內(nèi)表達(dá)。
在癌組織中,與相配對(duì)的鄰近正常肺組織相比,核內(nèi)Trim35表達(dá)較低。低核內(nèi)Trim35表達(dá)與較差的總體生存率相關(guān),但與腫瘤分期或轉(zhuǎn)移無關(guān)。在核內(nèi)Trim35表達(dá)較低的肺癌組織中檢測(cè)到較少的CD8+T細(xì)胞浸潤。體外實(shí)驗(yàn)表明,Trim35功能的增益或喪失減少或促進(jìn)了肺癌細(xì)胞的生長和克隆形成。這些結(jié)果表明,Trim35可能通過直接抑制肺癌細(xì)胞的生長并調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境,在NSCLC中發(fā)揮腫瘤抑制基因的作用。
為了模擬在NSCLC中Trim35的臨床缺失,并進(jìn)一步研究Trim35對(duì)腫瘤進(jìn)展的影響,研究人員利用CRISPR-Cas9在小鼠肺癌LLC細(xì)胞中破壞了Trim35,并將其植入免疫缺陷小鼠(BALB/c裸鼠)和免疫competent小鼠(C57BL/6)。研究人員觀察到在Trim35敲除(KO)小鼠和C57BL/6小鼠中促進(jìn)的腫瘤進(jìn)展。在過表達(dá)Trim35的A549細(xì)胞注射的裸鼠中,腫瘤生長和Ki67表達(dá)減少。與裸鼠相比,Trim35 KO增加了C57BL/6小鼠的腫瘤大小,這表明Trim35不僅在腫瘤增殖中發(fā)揮作用,而且在抗腫瘤免疫中也起著作用。
為了驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),研究人員通過流式細(xì)胞術(shù)分析檢查腫瘤微環(huán)境,并發(fā)現(xiàn)在Trim35-KO腫瘤中,腫瘤細(xì)胞上MHC-I類(小鼠中的H-2Kb)的表達(dá)和CD8+T細(xì)胞的浸潤減少。Trim35對(duì)體外肺癌細(xì)胞中MHC-I類分子(人類中的HLA-ABC)表達(dá)的影響進(jìn)一步驗(yàn)證。在體外觀察到了Trim35介導(dǎo)的LLC-OVA癌細(xì)胞對(duì)活化OT-I CD8+T細(xì)胞的敏感性。此外,在臨床肺癌樣本中發(fā)現(xiàn)了Trim35表達(dá)與MHC-I水平之間的正相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果揭示了Trim35通過直接抑制生長和免疫調(diào)節(jié)的方式作為腫瘤抑制因子,這與低Trim35表達(dá)的NSCLC的臨床特征密切相關(guān)。
研究結(jié)果
綜上所述,研究揭示了Trim35作為一個(gè)E3連接酶參與了LSD1 K63泛素化的調(diào)控,導(dǎo)致了對(duì)LSD1去甲基化酶活性的抑制。Trim35可以作為一個(gè)生物標(biāo)志物評(píng)估LSD1的活性,并預(yù)測(cè)免疫檢查點(diǎn)抑制療法(ICB therapy)的預(yù)后。通過使用LSD1抑制劑,可以改善低表達(dá)Trim35的非小細(xì)胞肺癌的低免疫原性狀態(tài),暗示了一種有前途的免疫治療耐藥肺癌的治療策略。