腫瘤免疫治療關鍵基因的鑒定
美國國立衛(wèi)生研究院的Patel等在小鼠模型中證實,APLNR基因可與JAK1基因相互作用,調控IFN-γ應答,其功能缺失降低了過繼性T細胞療法和免疫檢查點抑制劑療法的有效性。上述結果聯系了CD8陽性T細胞效應功能必需基因的缺失與免疫治療的耐藥性或非反應性。(Nature. 2017. doi: 10.1038/nature23477.)
體細胞基因突變可以改變腫瘤細胞對T細胞免疫治療的敏感性。CRISPR-Cas9基因文庫約包括123,000個單鏈RNA,以及腫瘤細胞中缺失的、可削弱CD8陽性T細胞功能的效應基因,根據全基因組水平的CRISPR-Cas9文庫,研究者干擾了人黑色素瘤細胞中的基因,以模擬免疫治療耐藥中功能缺失的突變。
最終篩選出在抗原呈遞中起主要作用的、富集最明顯的基因,并且與癌癥基因圖譜數據庫中報道的腫瘤細胞溶解作用相關。利用不同的癌細胞系和抗原驗證的基因,研究者在APLNR基因中確定了多種功能缺失突變。
(編譯 李丹丹 審校 張曉實)
中山大學附屬腫瘤醫(yī)院 張曉實教授述評:
免疫檢查點抑制劑因其抗瘤譜廣被譽為“抗癌抗生素”。遺憾的是,免疫檢查點抑制劑治療晚期實體瘤的平均有效率僅20%。發(fā)現原發(fā)耐藥機制和篩選優(yōu)勢人群成為當務之急。
CTL能發(fā)揮靶細胞毒性需要具備3個基本條件:(1)CTL識別靶細胞;(2)免疫共刺激分子上調表達,PD-1、CTLA-4等共抑制分子下調表達;(3)CTL釋放IFN-γ、TNF、IL-2等細胞因子。
CTL識別靶細胞需要TCR與靶細胞表面的抗原肽MHC Ⅰ類分子復合物結合,抗原遞呈機制正常成為CTL發(fā)揮靶細胞毒性的第一環(huán)。參與抗原遞呈的重要分子包括MHC Ⅰ類分子、TAP、β2M、JAK等。另外,CTL識別靶細胞后釋放FN-γ等細胞因子,誘導腫瘤細胞和腫瘤間質細胞表達PD-L1,避免過度的免疫損傷。PD-1/PD-L1抗體的作用機制就在于阻斷這一負反饋調節(jié)機制,使CTL持續(xù)發(fā)揮細胞毒性作用。因此,若要CTL發(fā)揮靶細胞毒性,需要深入分析腫瘤細胞對CTL的應答機制。
這項研究印證了既往的發(fā)現,如JAK基因突變導致β2M蛋白缺失、IFN信號通路基因突變導致腫瘤細胞對免疫檢查點抑制劑無應答等。
CRISPR/Cas系統是一種原核生物的免疫系統,用來抵抗外源遺傳物質的入侵,比如噬菌體病毒和外源質粒。同時,它為細菌提供了獲得性免疫:這與哺乳動物的二次免疫類似。當細菌遭受病毒或者外源質粒入侵時,會產生相應的“記憶”,從而可以抵抗它們的再次入侵。CRISPR/Cas系統可以識別出外源DNA,并將它們切斷,使外源基因表達沉默。這與真核生物中RNA干擾(RNAi)的原理是相似的。
將CRISPR/Cas系統用于其他非細菌細胞需要滿足兩個條件:一個是Cas 酶,用于切斷靶標DNA,比如目的基因中的DNA片段;另外一個就是被稱為導向 RNA(gRNA)的RNA分子,這種分子能通過互補結合靶標。gRNA也就是細菌中 CRISPR RNA 的一個更短的版本,它能與 Cas 形成復合物,引導Cas 到達正確的剪切位點。
不過研究人員也可以通過結合其他元件,或者改變 Cas 活性,來調整這種工具在基因校正和基因調控方面的作用。正是由于這種精確的靶向功能,CRISPR/Cas系統被開發(fā)成一種高效的基因編輯工具。
在自然界中,CRISPR/Cas系統擁有多種類別,其中CRISPR/Cas9系統是研究最深入、應用最成熟的一種類別,成為繼“鋅指核酸內切酶(ZFN)”“類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN)”之后的第三代“基因組定點編輯技術”。相比TALEN和ZFN技術,CRISPR/Cas9成本低廉、操作方便、效率高,為生物研究帶來一場革命性的風暴。
這項研究豐富了腫瘤細胞對CTL靶細胞毒性逃逸機制的認識,發(fā)現了新的免疫調節(jié)分子,其應用價值有待臨床研究證實。
