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序言
在肿瘤发生过程中，肿瘤通过破坏参与抗原加工和呈递的基因或上调抑制性免疫检查点基因的进化方式来逃避免疫系统。年9月，发表在《Science》上的一篇研究对有无适应性免疫选择压力的肿瘤形成进行了比较。本期栏目特邀医院洪少东教授，围绕此该研究展开进行深度解析。
专家简介
洪少东教授
副主任医师，硕士生导师
中国临床肿瘤学会（CSCO）青委会委员
CSCO肺癌青委会委员
广东省保健协会免疫治疗分会副主任委员
广东省胸部疾病学会肿瘤急危重症专委会副主任委员
广州抗癌协会肿瘤微环境专委会副主任委员
广东省临床医学学会肺癌精准治疗及临床研究专委会常委
广东省医药质量管理协会放射肿瘤学专委会常委
入选中山大学肿瘤防治中心优秀青年人才项目和国家优青提升计划
CSCO“全国35位最具潜力青年肿瘤医生”及“科研达人”
获得中国抗癌协会科技奖一等奖、广东医学科技奖一等奖（首届）、ASCO抗癌基金奖、IASLC国际导师项目奖
以第一/通讯作者身份在Lancet、LancetOncology、JCO、JAMAOncology、JTO、NatureCommunications、MolecularCancer、CCR、JITC等杂志上发表论文20余篇。
通讯作者文章被第一作者论文被NCCN指南收录为1A类证据、“FPrime”强烈推荐以及UpToDate临床顾问引用
主持国自然基金（3项）、广东省自然基金面上项目（1项）等科研项目
担任BMCmedicine、LungCancer、AnnalsofSurgicalOncology等多个杂志审稿人
*以上照片使用已获得专家知情同意
01
研究背景
肿瘤的发生是一个复杂的适应过程，涉及许多细胞功能的改变，包括细胞分化状态、端粒维持、细胞增殖控制、对营养状态改变的适应、血管生成能力的进化、细胞死亡的避免以及对蛋白质*性和基因组压力的适应等，这些改变被称为肿瘤的生长和生存适应（Growthandsurvivaladaptation,GSA）。GSA可以使肿瘤摆脱组织稳态的正常约束，并进化成相对独立和独特的组织，具有新的规则和特性。在过去的肿瘤研究中，对GSA的基因功能分析一直是肿瘤驱动因素功能的主要焦点，但许多基因筛选仅限于传统的体外单培养系统，而这些二维系统仅能揭示肿瘤细胞增殖和生存所需的基因，不能说明确定肿瘤微环境的细胞类型和相互作用的复杂性。
除了允许肿瘤出现的GSA之外，肿瘤攻克机体的另一个障碍是免疫系统。为躲避免疫系统的监视，肿瘤会形成免疫监视适应（Immunesurveillanceadaptation,ISA）。目前，对机体中参与促进免疫识别的基因谱及其在肿瘤中的作用并不广为人知。
02
研究方法与结果
筛选免疫调节基因。研究者们构建了一个可靶向个可药基因的CRISPR文库，并用该文库感染4T1小鼠乳腺肿瘤模型，在体外进行细胞倍增，在体内对免疫正常的、野生型（WT）小鼠或免疫功能低下的、严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠进行肿瘤移植，并通过下一代测序确定单向导RNA（sgRNA）丰度。结果表明，相对于免疫功能低下的小鼠，肿瘤抑制基因（TSG）在有适应性免疫系统的小鼠中出现富集。见图1。
图1对4T1乳腺肿瘤小鼠的免疫调节基因筛选
排除细胞类型特异性效应。为排除细胞类型特异性效应，研究者们对结肠癌细胞系CT26细胞中的可要基因进行了类似筛查，结果与4T1乳腺肿瘤模型一致，并发现Gna13、Cul3和Hdac2这三个基因在WT小鼠中观察到更强的表型，但其在调节肿瘤细胞对适应性免疫系统中的作用未完全了解。于是研究者们对这三个基因进行敲除，发现Gna13的缺对肿瘤的体外生长无显著影响；而在体内，相对于严重联合免疫缺陷的小鼠，Gna13的缺失为有完整适应性免疫系统的小鼠的肿瘤生长带来优势。见图2。
图2对CT26结肠癌小鼠的免疫调节基因筛选
使用含TSG更多的CRISPR文库。由于初始使用的CRISPR文库不包括如Cdkn2a/p16等许多已知TSG，于是研究者们设计了一个包含小鼠人类肿瘤中已知的、发生突变的TSG的CRISPR文库，感染了KP、B16和-3小鼠，且对免疫正常的小鼠或免疫功能低下的小鼠进行肿瘤移植。结果表明，在免疫正常的小鼠中，最显著聚集的基因是肿瘤抑制基因B2m和Hdac2，且会促进肿瘤生长。见图3。
图3对其他肿瘤小鼠的免疫调节基因筛选
GNA13损失增强CCL2的分泌及促进有利于肿瘤的微环境。据报道，GNA13可以作为肿瘤基因或肿瘤抑制因子发挥作用。GNA13突变发生在散发性癌症中，最常见于淋巴瘤、子宫内膜肿瘤、膀胱肿瘤和肝癌。本实验已经表明，在适应性免疫系统的存在下，GNA13可以作为上皮细胞中的肿瘤抑制因子，但机制尚不清楚。为此，构建了GNA13表达缺陷的CT26细胞，将其进行体外培养或作为皮下肿瘤移植入WT小鼠，并使用RNA测序进行转录组分析。结果如下，GNA13的缺失会导致CCL2分泌的增加，且单独的CCL2缺失对肿瘤生长无显著影响，而GNA13缺失下的CCL2缺失显著降低了肿瘤生长。此外，GNA13缺失型肿瘤的生长增强依赖于巨噬细胞的存在。这些结果表明，GNA13的肿瘤抑制功能是通过对CCL2表达和分泌的负调节进行的，且该功能可调节促肿瘤巨噬细胞的肿瘤侵润或极化。见图4。
图4GNA13的缺失导致CCL2的增加
03
研究结论
该研究通过构建CRISPR文库，发现在不同的测试肿瘤类型中，相对于免疫功能低下的小鼠，有适应性免疫系统的小鼠的肿瘤抑制基因损失反而显著增加，且近三分之一的肿瘤抑制基因以肿瘤和组织特异性的方式表现出优先富集。
04
讨论
大量TSG的缺失有助于免疫逃避，从而提高我们对肿瘤生物学的理解，重要的是要确定这些TSG的突变是否可以作为免疫调节疗法的生物标志物，例如可能与免疫检查点抑制剂合作，针对CCL2的抗体。此外，正如本研究中敲除GNA13一样，以后的研究可以通过建立表达或敲除免疫系统适应TSG的等基因系，来研究特定TSG如何改变肿瘤与免疫系统的相互作用以逃避它。未来的工作将需要从机制上确定这些TSG的缺失是如何干扰抗原呈递或改变肿瘤微环境以产生有利于肿瘤的生态环境的，以及这些过程是否可以在未来的癌症治疗中被逆转。
参考文献：
MartinTD,PatelRS,CookDR,ChoiMY,PatilA,LiangAC,LiMZ,HaigisKM,ElledgeSJ.Theadaptiveimmunesystemisamajordriverofselectionfortumorsuppressorgeneinactivation.Science.Sep17;():-.doi:10./science.abg.EpubSep16.PMID:.
文档编号：PP-ON-CN-
责任编辑
猫爷
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