編者按
當前，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，尤其對惡性腫瘤前期或早期浸潤性腫瘤如何逃避免疫檢測知之甚少。結直腸癌（CRC) 因其高度免疫抑制的腫瘤微環境對免疫治療反應不敏感。為了改進目前的免疫療法，識別并了解這種免疫功能失調微環境的機制至關重要。
2024年2月28日，哈佛大學醫學院Judith Agudo團隊與麻省理工學院Ömer H. Yilmaz團隊在Nature上聯合發表了題為“SOX17 enables immune evasion of early colorectal adenomas and cancers”的最新研究，該研究利用結直腸癌類器官原位移植方法，發現促進腫瘤免疫逃逸的關鍵因子SOX17，揭示了SOX17在結直腸癌（CRC) 中被誘導表達從而促進Lgr5+細胞轉化成免疫原性弱的Lgr5-細胞，同時也削弱了腫瘤細胞對IFNg的敏感性，抑制效應CD8+T細胞的浸潤，從而形成了免疫抑制的腫瘤微環境，促進結直腸癌的發生和發展。
文章題目
SOX17 enables immune evasion of early colorectal adenomas and cancers
雜志：Nature（IF=64.8）
發表時間：2024.2.28
作者：Judith Agudo、Ömer H. Yilmaz等
單位：美國哈佛大學醫學院、麻省理工學院
01、研究背景
結直腸癌（Colorectal Cancer，CRC)，是一種原發性惡性腫瘤，包括結腸癌和直腸癌，在我國惡性腫瘤中發病率位居第2位、死亡率第4位，已成為嚴重威脅人類生命健康的公共衛生問題。目前，我國絕大部分結直腸癌均由結直腸腺瘤演變而來。
癌癥的標志是避免免疫破壞，一些早期癌細胞會設法逃避這種免疫監視，從而發展成更晚期的腫瘤，即免疫逃逸。結直腸癌（CRC）的特點是具有高度免疫抑制的微環境，并會對免疫治療產生耐藥性。然而，在結直腸癌發展的早期階段，這種免疫抑制環境是如何演變的，仍然知之甚少。因此，識別并調控這種免疫功能失調微環境的機制對改進當前結直腸癌（CRC）的免疫治療方法至關重要。
在這里，為了理解早期結直腸癌（CRC）的過程，研究人員首次揭示了SOX17可使早期結直腸腺瘤和癌癥實現免疫逃逸，并強調了阻斷SOX17功能或其激活途徑有望為癌癥早期治療帶來新的方向和策略。
02、研究結果
1、SOX17在結直腸癌中被誘導
研究人員通過將結直腸癌（CRC) 類器官原位移植到小鼠結腸，模擬體內CRC從早期到晚期的演變過程。經過RNA-seq和ATAC-seq聯合分析發現，體內結腸環境會誘發原發性CRC類器官衍生體發生穩定的、可遺傳的轉錄組和表觀遺傳變化，且SOX17轉錄因子的染色質可及性和轉錄水平都顯著上調，IHC染色也證實了組學分析的發現。
實驗結果表明，在小鼠體內結腸環境中移植CRC類器官導致SOX17轉錄因子的表達上調。
圖1
2、SOX17抑制免疫清除
隨后，研究人員對SOX17在CRC演變過程中的作用進行了研究。通過CRISPR-Cas9在CRC類器官中敲除Sox17基因，再進行移植手術，發現SOX17的缺失導致只有6%的荷瘤小鼠，且腫瘤體積減小，腫瘤組織中免疫細胞浸潤增加；而野生型CRC類器官移植小鼠免疫浸潤表型剛好相反，且SOX17缺失不影響免疫缺陷小鼠腫瘤的發生。
與之前的報道一致，對照組AKP腫瘤浸潤不良且為“免疫冷”（圖2h、i），而少數存活的SOX17-null腫瘤顯示出強大的腫瘤內免疫細胞浸潤，包括許多CD4+和CD8+T細胞（圖2h、i）。為了進一步驗證SOX17在體內的表達可能抑制抗腫瘤免疫反應，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，發現與對照組相比，所有受體小鼠均出現腫瘤，腫瘤大小沒有顯著差異（圖2k，l），這表明SOX17在體內通過抑制免疫清除促進腫瘤的發展。
圖2
3、SOX17 抑制IFNγ信號傳導
在內源性Apc缺失的惡性腫瘤和類器官移植衍生的AKP結直腸癌中，SOX17都會抑制干擾素-γ（IFNγ），阻止抗腫瘤T細胞的反應，因此，IFNγ被看作是免疫系統對抗癌細胞的重要標志之一。
為了進一步研究腫瘤細胞中的SOX17如何調控腫瘤相關免疫環境的變化，研究人員采用scRNA-seq對SOX17缺失和野生型CRC類器官移植的小鼠T細胞進行重新聚類。在對照腫瘤中，終末期耗盡的CD8+T細胞構成了第4周時CD8+T細胞的主要群體（29%）；而具有較強抗腫瘤殺傷能力的效應性CD8+T細胞成為中數量最多的。相反，這種細胞毒性群體僅在對照腫瘤稀疏檢測到，與CRC的免疫抑制環境一致。流式細胞術分析證實，與對照腫瘤相比，SOX17缺失腫瘤中CD8+T細胞產生IFNγ和TNF的能力顯著增強。
隨后，研究人員對CD8+和CD4+T細胞在腫瘤中介導SOX17效應進行研究，發現CD8+T細胞耗竭使所有SOX17缺失的腫瘤生長（圖3h-j），表明在免疫正常的小鼠中，SOX17缺失的腫瘤被CD8+T細胞清除。與CD8+T細胞缺失的小鼠相比，CD4+T細胞缺失的小鼠腫瘤體積明顯較小。這些數據表明，SOX17缺失的腫瘤中，TH1細胞可能支持CD8+T細胞介導的抗腫瘤反應。綜上所述，實驗結果表明，效應性CD8+T細胞激活了對SOX17缺失腫瘤的排斥反應，而CD4+T效應性TH1細胞在維持和增強CD8+T細胞反應中發揮了重要作用。
為了研究SOX17在結腸癌細胞中抑制IFNγ信號的機制，研究人員通過使用中和IFNγ的抗體或IFNAR1的抗體處理小鼠比較腫瘤的移植成活率，結果顯示SOX17直接抑制Ifngr1的表達，SOX17敲除的腫瘤表現出增強的IFNγ反應，IFNγ的中和抗體顯著增強了腫瘤的移植成活率，這表明SOX17通過抑制癌細胞中IFNγ級聯信號中關鍵基因的表達，有效阻止抗腫瘤CD8+T細胞反應的形成，從而保護結腸癌不被免疫清除。
圖3
4、SOX17促進腫瘤免疫逃逸
LGR5+腸道干細胞中的APC的缺失誘發癌前腺瘤形成的級聯反應。為了評估SOX17在早期結直腸癌的必要性，研究人員同時抑制小鼠體內LGR5+腸道干細胞中的APC和SOX17，發現Apc敲除小鼠有效形成了腺瘤，SOX17的缺失顯著降低了腫瘤負荷，這表明SOX17在腫瘤形成中具有重要作用，且SOX17的表達與CD8+T細胞和CD4+細胞的存在呈負相關。
圖4
03、編者點評
綜上，本研究發現SOX17是一種轉錄因子，在腫瘤早期階段中發揮著重要作用，不僅可以在體內介導腫瘤的表觀遺傳重編程，產生LGR5-細胞，而且可以抑制CRC對IFNγ的信號傳導，并促進早期結腸癌腫瘤的免疫逃逸。當SOX17在癌細胞中被激活時，它會幫助細胞創造一個免疫抑制環境，因此，阻斷SOX17功能或其激活途徑來阻斷結直腸癌的發生發展，有望為早期癌癥治療帶來新的方向和策略。
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