資深作者Alberto Ciccia博士(左)和第一作者Giuseppe Leuzzi博士。
在新的博客系列中，我們將對話最近發(fā)表染色質(zhì)研究工作的首席科學(xué)家們，了解他們的幕后工作。在EpiCypher，我們很感興趣染色質(zhì)技術(shù)是如何整合到不同領(lǐng)域的，如免疫學(xué)、細(xì)胞和基因治療、發(fā)育生物學(xué)、代謝等。他們研究的主要結(jié)論是什么呢？相關(guān)論文對表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域有何影響呢?
在本博客中，我們采訪了來自哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心遺傳與發(fā)育系的Giuseppe Leuzzi博士和Alberto Ciccia副教授，他們最近在Cell上發(fā)表了題為 “SMARCAL1 is a dual regulator of innate immune signaling and PD-L1 expression that promotes tumor immune evasion”的文章。值得注意的是，這是一項(xiàng)高度合作的研究，來自世界各地很多個(gè)實(shí)驗(yàn)室都做出了貢獻(xiàn)——包括EpiCypher。
Ciccia實(shí)驗(yàn)室研究了DNA損傷反應(yīng)（DDR）在基因組完整性和癌癥發(fā)展中的作用。在這項(xiàng)研究中，論文的第一作者Giuseppe Leuzzi使用CRISPR-Cas9開發(fā)了一種新的基因篩選方法，以評估DDR因子和染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子對先天免疫信號傳導(dǎo)和PD-L1免疫檢查點(diǎn)表達(dá)的影響。
利用這種方法，Leuzzi及其同事確定SMARCAL1是一種新的腫瘤免疫逃避調(diào)節(jié)因子，并且有希望成為更有效的免疫腫瘤學(xué)治療靶點(diǎn)。
背景：免疫檢查點(diǎn)阻斷治療與腫瘤耐藥性
人體免疫系統(tǒng)旨在檢測和破壞異常或感染的細(xì)胞，包括快速增殖的腫瘤細(xì)胞。許多細(xì)胞類型都參與這一過程。在本博客中，我們將重點(diǎn)關(guān)注靶向和殺死癌細(xì)胞的CD8+ 細(xì)胞毒性T細(xì)胞。
在許多癌癥患者中，免疫系統(tǒng)被長期激活，導(dǎo)致CD8+ T細(xì)胞耗竭。耗竭的T細(xì)胞上調(diào)多種受體，如PD-1和CTLA-4受體，這些受體限制T細(xì)胞增殖、刺激和細(xì)胞毒性活性(圖1A)。這些信號通路降低了CD8+ T細(xì)胞對抗癌癥的效力，并被稱為免疫檢查點(diǎn)1-3。
靶向免疫檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)因子的藥物代表了癌癥免疫治療的重大突破1。這些治療方法，如PD-1抑制劑Keytruda(帕博利珠單抗)，可阻斷免疫檢查點(diǎn)，并有助于恢復(fù)抗腫瘤免疫活性(圖1A)。不幸的是，癌癥經(jīng)常會找到檢查點(diǎn)通路或逃避免疫治療(圖1B)。了解腫瘤細(xì)胞如何調(diào)節(jié)這些信號對于開發(fā)改進(jìn)的免疫療法和生物標(biāo)志物至關(guān)重要2。
DNA損傷反應(yīng)是如何影響免疫檢查點(diǎn)治療的呢?
基因組不穩(wěn)定性在癌癥發(fā)生、進(jìn)展和治療反應(yīng)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。最近的研究表明，化療和放療誘導(dǎo)的DNA損傷和DNA修復(fù)抑制會提高癌細(xì)胞中干擾素（IFN）的表達(dá)。這些先天免疫信號可以通過將T細(xì)胞募集到腫瘤微環(huán)境中來放大抗腫瘤免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致腫瘤的排斥反應(yīng)。因此，開發(fā)腫瘤內(nèi)生性IFN治療方法可能是癌癥治療的有效策略。
然而，延長的IFN信號傳導(dǎo)會產(chǎn)生慢性炎癥環(huán)境，從而導(dǎo)致T細(xì)胞耗竭和免疫抑制1-3。此外，IFN信號傳導(dǎo)也可導(dǎo)致腫瘤中PD-L1過表達(dá)，從而使腫瘤細(xì)胞逃避免疫反應(yīng)和檢查點(diǎn)治療(圖1B)。
與作者問答
Leuzzi等人探索了調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中PD-L1和炎性細(xì)胞因子表達(dá)的新機(jī)制。如何利用IFN信號增強(qiáng)免疫治療呢？他們最初的CRISPR篩選結(jié)果表明，SMARCAL1 DNA易位酶蛋白在這兩個(gè)通路中均發(fā)揮重要作用。他們結(jié)合轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系、小鼠模型、生化和表觀基因組學(xué)測定以及 TCGA 數(shù)據(jù)來研究SMARCAL1的功能。
在下面的對話中，Leuzzi和Ciccia在該領(lǐng)域的背景下討論了他們的工作。為簡潔明了，我們對內(nèi)容進(jìn)行了編輯。
Q:可以從您的研究文章中獲得什么啟示呢?
A:我們發(fā)現(xiàn)SMARCAL1是癌癥免疫逃避和免疫治療抵抗的主要調(diào)節(jié)因子。具體而言，SMARCAL1以腫瘤固有的方式發(fā)揮作用，并允許腫瘤細(xì)胞逃避內(nèi)源性免疫系統(tǒng)和阻斷免疫檢查點(diǎn)的治療。
Q:這是您要研究的內(nèi)容嗎?
A:該研究旨在發(fā)現(xiàn)新的癌癥藥物靶點(diǎn)，這些靶點(diǎn)可以增強(qiáng)人體的自然防御系統(tǒng)，同時(shí)還可以對抗免疫逃避機(jī)制，包括腫瘤細(xì)胞配體PD-L1的過度表達(dá)。人們認(rèn)為，來自癌細(xì)胞先天免疫信號（如IFN）的上調(diào)伴隨免疫抑制通路的下調(diào)，可恢復(fù)對免疫檢查點(diǎn)阻斷治療的敏感性。
Q:您認(rèn)為最令人驚訝的結(jié)果是什么呢?為什么?
A:我們最震驚的是SMARCAL1缺陷的影響，它誘導(dǎo)了癌癥自主的IFN免疫信號傳導(dǎo)，同時(shí)下調(diào)了PD-L1水平。該結(jié)果非常出乎意料，因?yàn)閭鹘y(tǒng)上認(rèn)為IFN信號通路上調(diào)PD-L1是免疫檢查點(diǎn)反應(yīng)的一部分。這一觀察結(jié)果違背了既定的預(yù)期，揭示了由SMARCAL1缺陷介導(dǎo)的不可預(yù)見的轉(zhuǎn)折。
Q:這項(xiàng)工作是如何推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展的呢?
A:這項(xiàng)工作通過揭示之前未被識別的在腫瘤免疫逃避中起作用的SMARCAL1推動(dòng)了這一領(lǐng)域的發(fā)展。值得注意的是，SMARCAL1使用獨(dú)特的雙重機(jī)制來調(diào)節(jié)IFN信號和PD-L1水平。首先，SMARCAL1通過限制內(nèi)源性DNA損傷來抑制先天免疫信號傳導(dǎo)。其次，SMARCAL1與JUN協(xié)同誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)，使細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視。這些發(fā)現(xiàn)為破壞逃避機(jī)制的靶向干預(yù)開辟了新途徑，有可能提高癌癥免疫治療的有效性。
Q:CUT&RUN和EpiDyne試驗(yàn)為此提供了哪些重要的見解呢?
A:EpiCypher團(tuán)隊(duì)的專業(yè)知識，加上他們CUT&RUN chromatin mapping和EpiDyne™ nucleosome remodeling技術(shù)的使用，在揭示連接SMARCAL1和PD-L1表達(dá)的分子機(jī)制方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。CUT&RUN實(shí)現(xiàn)了SMARCAL1結(jié)合位點(diǎn)的精確定位，揭示了其與JUN在轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)區(qū)域的合作。EpiDyne分析有助于評估SMARCAL1染色質(zhì)的重塑能力。總之，這些技術(shù)為SMARCAL1如何影響染色質(zhì)圖譜和調(diào)節(jié)PD-L1免疫檢查點(diǎn)基因提供了綜合分子表征。
總結(jié)和結(jié)論
這篇激動(dòng)人心的論文將DNA損傷反應(yīng)和染色質(zhì)調(diào)節(jié)與腫瘤免疫逃避和免疫治療耐藥性聯(lián)系起來，從而為腫瘤免疫治療的發(fā)展迎來了新的機(jī)遇。非常感謝Leuzzi 和Ciccia博士花時(shí)間與我們分享他們的工作，強(qiáng)烈推薦閱讀他們的整篇論文（https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867424000102）。
參考文獻(xiàn)
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