改善癌癥免疫治療的潛在靶點(diǎn)

該研究發(fā)現(xiàn)NPM1抑制腫瘤抗原呈遞，促進(jìn)免疫逃避和腫瘤進(jìn)展。在各種人類腫瘤中，高水平的NPM1表達(dá)預(yù)示著低存活率。NPM1的缺失抑制了腫瘤的進(jìn)展，提高了荷瘤小鼠的存活率。Npm1缺陷腫瘤顯示CD8+ T細(xì)胞浸潤和激活增加，同時(shí)免疫抑制細(xì)胞的存在減少。Npm1缺乏增加MHC-I和MHC-II分子和特異性T細(xì)胞殺傷。從機(jī)制上講，NPM1與轉(zhuǎn)錄因子IRF1結(jié)合，然后隔離IRF1與Nlrc5和Ciita啟動(dòng)子的結(jié)合，抑制腫瘤細(xì)胞中IRF1介導(dǎo)的MHC-I和MHC-II分子的表達(dá)。綜上所述，腫瘤固有的NPM1通過抑制IRF1介導(dǎo)的抗原呈遞來促進(jìn)腫瘤免疫逃避，從而損害腫瘤免疫原性并重新編程免疫抑制TME。該研究確定NPM1是改善癌癥免疫治療的潛在靶點(diǎn)。

背景信息

 01 

惡性細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)化出多種策略，通過逃避免疫系統(tǒng)的識別和抑制抗腫瘤反應(yīng)來促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，這是癌癥的特征。許多腫瘤內(nèi)在的改變促進(jìn)了免疫逃避，導(dǎo)致對免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）等免疫療法的抵抗。這些改變包括降低腫瘤抗原性、丟失抗原呈遞分子、干擾素信號通路缺陷以及實(shí)施免疫逃避的致癌信號通路。同時(shí)，外部因素，如重新編程的免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME），也在逃避宿主免疫系統(tǒng)的監(jiān)視和促進(jìn)腫瘤進(jìn)展方面發(fā)揮著重要作用。激活免疫抑制性TME可能改善腫瘤抗原性、T細(xì)胞浸潤或反應(yīng)以及癌癥免疫療法的療效。因此，揭示支持腫瘤免疫逃避和重新編程免疫抑制性TME的隱藏機(jī)制有潛力極大地推進(jìn)我們對腫瘤-宿主相互作用的理解，并提高免疫療法的療效。

核仁是核內(nèi)一種常見的亞結(jié)構(gòu)，主要功能是參與核糖體的生成。核糖體的生成通常在腫瘤細(xì)胞中被過度激活，這是100多年前發(fā)現(xiàn)的腫瘤的一個(gè)重要特征。核仁異常與多種病理情況有關(guān)，包括癌癥。通過對核仁蛋白質(zhì)組的質(zhì)譜分析，已經(jīng)鑒定出數(shù)百種核仁蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)的功能與發(fā)生在核仁內(nèi)的生物過程相一致。核仁是無膜的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，這反映在核仁蛋白質(zhì)在該結(jié)構(gòu)與周圍核質(zhì)之間活躍地穿梭流動(dòng)。因此，核仁蛋白質(zhì)有可能直接影響各種核功能。迄今為止，已觀察到腫瘤中各種核仁蛋白質(zhì)的異常表達(dá)和突變。然而，核仁蛋白質(zhì)在腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮的作用和機(jī)制尚不清楚。

Npm1缺乏會(huì)抑制體內(nèi)腫瘤的生長

 02 

研究人員首先分析了TCGA數(shù)據(jù)庫中公開可用的數(shù)據(jù)，以研究腫瘤進(jìn)展情況。與非腫瘤樣本相比，NPM1 mRNA在多種人類腫瘤類型中均有升高，包括COAD（結(jié)腸腺癌）、LIHC（肝細(xì)胞癌）、HNSC（頭頸部鱗狀細(xì)胞癌）、LUAD（肺腺癌）和KIRP（腎乳頭狀細(xì)胞癌）。此外，總體生存分析表明，在多種人類腫瘤中，高水平的NPM1預(yù)示著較低的生存率。這些結(jié)果表明，NPM1促進(jìn)人類腫瘤進(jìn)展。

為了闡明NPM1對腫瘤進(jìn)展和抗腫瘤免疫反應(yīng)的影響，研究人員利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)敲除了三種小鼠腫瘤細(xì)胞系（結(jié)腸癌MC38、黑色素瘤B16F10和肺癌LLC）中的Npm1基因。通過免疫印跡確認(rèn)了敲除效率。然后將野生型或Npm1缺陷的腫瘤細(xì)胞通過皮下注射注射到同種野生型小鼠體內(nèi)，并監(jiān)測腫瘤生長。研究人員發(fā)現(xiàn)，在MC38、B16F10和LLC腫瘤細(xì)胞中失去NPM1降低了腫瘤生長，并延長了腫瘤小鼠的生存時(shí)間，與對照組相比。因此，Npm1缺乏在多種小鼠腫瘤模型中抑制腫瘤生長，為NPM1在體內(nèi)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展提供了額外的證據(jù)。

Npm1缺乏促進(jìn)CD8+T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤

 03 

流式細(xì)胞術(shù)分析證實(shí)，與對照組相比，Npm1缺失的MC38腫瘤和LLC腫瘤中CD45+免疫細(xì)胞浸潤和CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞的比例增加。同時(shí)，MC38腫瘤和LLC腫瘤中自然殺傷細(xì)胞(NKs)和樹突狀細(xì)胞(DCs)的比例沒有差異；只有LLC腫瘤中髓系抑制細(xì)胞(MDSCs)的比例在流式細(xì)胞術(shù)分析中減少。免疫組織化學(xué)(IHC)染色證實(shí)，Npm1缺失的MC38腫瘤中CD8+T細(xì)胞浸潤顯加。

為了確定增強(qiáng)的CD8+T細(xì)胞滲透對缺乏Npm1的腫瘤抑制作用的貢獻(xiàn)，研究人員使用了一種基于抗體的CD8+T細(xì)胞耗竭方法，發(fā)現(xiàn)CD8+T細(xì)胞耗竭消除了缺乏Npm1的腫瘤的生長延遲。

此外，為了考慮腫瘤大小引起的偏差，研究人員在同一天將野生型和Npm1-缺乏的腫瘤細(xì)胞皮下注射，并在5天后分別切除以使實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)時(shí)的腫瘤大小相等。隨后的CyTOF分析重現(xiàn)了免疫細(xì)胞在TME中的滲透差異，包括CD8+ T細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞和DCs的富集，以及與對照組相比，Npm1-缺乏腫瘤中幾種腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）亞群數(shù)量的減少。

這些結(jié)果進(jìn)一步證明，Npm1缺乏會(huì)通過促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的浸潤來重新編程免疫原性腫瘤微環(huán)境，從而控制Npm1缺乏腫瘤的生長。

結(jié)論

 04 

本研究結(jié)果揭示了核仁蛋白NPM1以前未被發(fā)現(xiàn)的特性，即通過抑制IRF1-介導(dǎo)的Nlrc5和Ciita轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和免疫逃避，抑制腫瘤細(xì)胞MHC-I和MHC-II的表達(dá)，降低腫瘤的免疫原性。Npm1-缺陷的腫瘤顯示出更高的CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞浸潤，以及更少的免疫抑制細(xì)胞，這表明NPM1在重編程免疫抑制性TME方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

本研究結(jié)果指出了改善免疫療法效果的有希望的靶點(diǎn)，并揭示了核仁蛋白作為腫瘤內(nèi)在因素如何重編程TME并促進(jìn)腫瘤免疫逃避。