編者按
當(dāng)前，免疫療法已成為腫瘤治療的一種主要方法，但仍有許多腫瘤可以逃避免疫療法的治療，尤其對(duì)惡性腫瘤前期或早期浸潤(rùn)性腫瘤如何逃避免疫檢測(cè)知之甚少。結(jié)直腸癌（CRC) 因其高度免疫抑制的腫瘤微環(huán)境對(duì)免疫治療反應(yīng)不敏感。為了改進(jìn)目前的免疫療法，識(shí)別并了解這種免疫功能失調(diào)微環(huán)境的機(jī)制至關(guān)重要。
2024年2月28日，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Judith Agudo團(tuán)隊(duì)與麻省理工學(xué)院Ömer H. Yilmaz團(tuán)隊(duì)在Nature上聯(lián)合發(fā)表了題為“SOX17 enables immune evasion of early colorectal adenomas and cancers”的最新研究，該研究利用結(jié)直腸癌類器官原位移植方法，發(fā)現(xiàn)促進(jìn)腫瘤免疫逃逸的關(guān)鍵因子SOX17，揭示了SOX17在結(jié)直腸癌（CRC) 中被誘導(dǎo)表達(dá)從而促進(jìn)Lgr5+細(xì)胞轉(zhuǎn)化成免疫原性弱的Lgr5-細(xì)胞，同時(shí)也削弱了腫瘤細(xì)胞對(duì)IFNg的敏感性，抑制效應(yīng)CD8+T細(xì)胞的浸潤(rùn)，從而形成了免疫抑制的腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展。
文章題目
SOX17 enables immune evasion of early colorectal adenomas and cancers
雜志：Nature（IF=64.8）
發(fā)表時(shí)間：2024.2.28
作者：Judith Agudo、Ömer H. Yilmaz等
單位：美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、麻省理工學(xué)院
01、研究背景
結(jié)直腸癌（Colorectal Cancer，CRC)，是一種原發(fā)性惡性腫瘤，包括結(jié)腸癌和直腸癌，在我國(guó)惡性腫瘤中發(fā)病率位居第2位、死亡率第4位，已成為嚴(yán)重威脅人類生命健康的公共衛(wèi)生問(wèn)題。目前，我國(guó)絕大部分結(jié)直腸癌均由結(jié)直腸腺瘤演變而來(lái)。
癌癥的標(biāo)志是避免免疫破壞，一些早期癌細(xì)胞會(huì)設(shè)法逃避這種免疫監(jiān)視，從而發(fā)展成更晚期的腫瘤，即免疫逃逸。結(jié)直腸癌（CRC）的特點(diǎn)是具有高度免疫抑制的微環(huán)境，并會(huì)對(duì)免疫治療產(chǎn)生耐藥性。然而，在結(jié)直腸癌發(fā)展的早期階段，這種免疫抑制環(huán)境是如何演變的，仍然知之甚少。因此，識(shí)別并調(diào)控這種免疫功能失調(diào)微環(huán)境的機(jī)制對(duì)改進(jìn)當(dāng)前結(jié)直腸癌（CRC）的免疫治療方法至關(guān)重要。
在這里，為了理解早期結(jié)直腸癌（CRC）的過(guò)程，研究人員首次揭示了SOX17可使早期結(jié)直腸腺瘤和癌癥實(shí)現(xiàn)免疫逃逸，并強(qiáng)調(diào)了阻斷SOX17功能或其激活途徑有望為癌癥早期治療帶來(lái)新的方向和策略。
02、研究結(jié)果
1、SOX17在結(jié)直腸癌中被誘導(dǎo)
研究人員通過(guò)將結(jié)直腸癌（CRC) 類器官原位移植到小鼠結(jié)腸，模擬體內(nèi)CRC從早期到晚期的演變過(guò)程。經(jīng)過(guò)RNA-seq和ATAC-seq聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)結(jié)腸環(huán)境會(huì)誘發(fā)原發(fā)性CRC類器官衍生體發(fā)生穩(wěn)定的、可遺傳的轉(zhuǎn)錄組和表觀遺傳變化，且SOX17轉(zhuǎn)錄因子的染色質(zhì)可及性和轉(zhuǎn)錄水平都顯著上調(diào)，IHC染色也證實(shí)了組學(xué)分析的發(fā)現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在小鼠體內(nèi)結(jié)腸環(huán)境中移植CRC類器官導(dǎo)致SOX17轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)上調(diào)。
圖1
2、SOX17抑制免疫清除
隨后，研究人員對(duì)SOX17在CRC演變過(guò)程中的作用進(jìn)行了研究。通過(guò)CRISPR-Cas9在CRC類器官中敲除Sox17基因，再進(jìn)行移植手術(shù)，發(fā)現(xiàn)SOX17的缺失導(dǎo)致只有6%的荷瘤小鼠，且腫瘤體積減小，腫瘤組織中免疫細(xì)胞浸潤(rùn)增加；而野生型CRC類器官移植小鼠免疫浸潤(rùn)表型剛好相反，且SOX17缺失不影響免疫缺陷小鼠腫瘤的發(fā)生。
與之前的報(bào)道一致，對(duì)照組AKP腫瘤浸潤(rùn)不良且為“免疫冷”（圖2h、i），而少數(shù)存活的SOX17-null腫瘤顯示出強(qiáng)大的腫瘤內(nèi)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，包括許多CD4+和CD8+T細(xì)胞（圖2h、i）。為了進(jìn)一步驗(yàn)證SOX17在體內(nèi)的表達(dá)可能抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，研究人員將SOX17-null AKP類器官移植到有免疫缺陷的NCG小鼠或Rag2-/-小鼠中，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，所有受體小鼠均出現(xiàn)腫瘤，腫瘤大小沒有顯著差異（圖2k，l），這表明SOX17在體內(nèi)通過(guò)抑制免疫清除促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。
圖2
3、SOX17 抑制IFNγ信號(hào)傳導(dǎo)
在內(nèi)源性Apc缺失的惡性腫瘤和類器官移植衍生的AKP結(jié)直腸癌中，SOX17都會(huì)抑制干擾素-γ（IFNγ），阻止抗腫瘤T細(xì)胞的反應(yīng)，因此，IFNγ被看作是免疫系統(tǒng)對(duì)抗癌細(xì)胞的重要標(biāo)志之一。
為了進(jìn)一步研究腫瘤細(xì)胞中的SOX17如何調(diào)控腫瘤相關(guān)免疫環(huán)境的變化，研究人員采用scRNA-seq對(duì)SOX17缺失和野生型CRC類器官移植的小鼠T細(xì)胞進(jìn)行重新聚類。在對(duì)照腫瘤中，終末期耗盡的CD8+T細(xì)胞構(gòu)成了第4周時(shí)CD8+T細(xì)胞的主要群體（29%）；而具有較強(qiáng)抗腫瘤殺傷能力的效應(yīng)性CD8+T細(xì)胞成為中數(shù)量最多的。相反，這種細(xì)胞毒性群體僅在對(duì)照腫瘤稀疏檢測(cè)到，與CRC的免疫抑制環(huán)境一致。流式細(xì)胞術(shù)分析證實(shí)，與對(duì)照腫瘤相比，SOX17缺失腫瘤中CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生IFNγ和TNF的能力顯著增強(qiáng)。
隨后，研究人員對(duì)CD8+和CD4+T細(xì)胞在腫瘤中介導(dǎo)SOX17效應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CD8+T細(xì)胞耗竭使所有SOX17缺失的腫瘤生長(zhǎng)（圖3h-j），表明在免疫正常的小鼠中，SOX17缺失的腫瘤被CD8+T細(xì)胞清除。與CD8+T細(xì)胞缺失的小鼠相比，CD4+T細(xì)胞缺失的小鼠腫瘤體積明顯較小。這些數(shù)據(jù)表明，SOX17缺失的腫瘤中，TH1細(xì)胞可能支持CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)。綜上所述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，效應(yīng)性CD8+T細(xì)胞激活了對(duì)SOX17缺失腫瘤的排斥反應(yīng)，而CD4+T效應(yīng)性TH1細(xì)胞在維持和增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用。
為了研究SOX17在結(jié)腸癌細(xì)胞中抑制IFNγ信號(hào)的機(jī)制，研究人員通過(guò)使用中和IFNγ的抗體或IFNAR1的抗體處理小鼠比較腫瘤的移植成活率，結(jié)果顯示SOX17直接抑制Ifngr1的表達(dá)，SOX17敲除的腫瘤表現(xiàn)出增強(qiáng)的IFNγ反應(yīng)，IFNγ的中和抗體顯著增強(qiáng)了腫瘤的移植成活率，這表明SOX17通過(guò)抑制癌細(xì)胞中IFNγ級(jí)聯(lián)信號(hào)中關(guān)鍵基因的表達(dá)，有效阻止抗腫瘤CD8+T細(xì)胞反應(yīng)的形成，從而保護(hù)結(jié)腸癌不被免疫清除。
圖3
4、SOX17促進(jìn)腫瘤免疫逃逸
LGR5+腸道干細(xì)胞中的APC的缺失誘發(fā)癌前腺瘤形成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。為了評(píng)估SOX17在早期結(jié)直腸癌的必要性，研究人員同時(shí)抑制小鼠體內(nèi)LGR5+腸道干細(xì)胞中的APC和SOX17，發(fā)現(xiàn)Apc敲除小鼠有效形成了腺瘤，SOX17的缺失顯著降低了腫瘤負(fù)荷，這表明SOX17在腫瘤形成中具有重要作用，且SOX17的表達(dá)與CD8+T細(xì)胞和CD4+細(xì)胞的存在呈負(fù)相關(guān)。
圖4
03、編者點(diǎn)評(píng)
綜上，本研究發(fā)現(xiàn)SOX17是一種轉(zhuǎn)錄因子，在腫瘤早期階段中發(fā)揮著重要作用，不僅可以在體內(nèi)介導(dǎo)腫瘤的表觀遺傳重編程，產(chǎn)生LGR5-細(xì)胞，而且可以抑制CRC對(duì)IFNγ的信號(hào)傳導(dǎo)，并促進(jìn)早期結(jié)腸癌腫瘤的免疫逃逸。當(dāng)SOX17在癌細(xì)胞中被激活時(shí)，它會(huì)幫助細(xì)胞創(chuàng)造一個(gè)免疫抑制環(huán)境，因此，阻斷SOX17功能或其激活途徑來(lái)阻斷結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展，有望為早期癌癥治療帶來(lái)新的方向和策略。
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