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西湖大学谢琦研究员合作发现提高NK细胞杀伤肿瘤细胞敏感性的新靶点CHMP2A

自然杀伤(NK)细胞是先天免疫系统的关键组成部分,在控制恶性肿瘤发展方面发挥重要作用,近年来各种基于NK细胞治疗肿瘤的疗法日益受到大家的关注。然而,对于NK细胞介导的杀伤,恶性实体瘤通常不如血液瘤敏感。部分原因是肿瘤微环境(TME)的复杂性和其免疫抑制的特性(1)

为了探索肿瘤细胞对于NK细胞抑制作用的关键分子,西湖大学生命科学学院谢琦课题组和加州大学圣地亚哥分校Dan Kaufman教授团队以及匹兹堡大学Jeremy Rich教授团队合作近日在杂志《Nature Communication》上发表题为“CHMP2A regulates tumor sensitivity to NK cell-mediated cytotoxicity”的研究论文,为提高NK细胞杀伤肿瘤细胞疗法提供了潜在的新靶点。

该研究建立了一套名为“two cell type”的高通量全基因组筛选方法(图1),来模拟肿瘤的分子调控,并筛选关键调节分子。通过在胶质母细胞瘤干细胞(GSC1517,387, CW468D456这四个GSC细胞系上慢病毒感染全基因组CRISPR-Cas9文库,并与NK细胞共培24小时后,鉴定出25个可能帮助肿瘤获得耐药性的基因。在对NK细胞敏感的GSC中,靶基因主要集中在内质网吞噬体途径、抗原提呈、细胞凋亡和细胞凋亡、细胞定位和先天免疫反应的调节中富集。在这25个基因中,CHMP2A作为排名第一的能提高GSC耐药性的基因,引起了研究人员的注意。CHMP2AESCRT-III蛋白的一个亚单位,参与了细胞外囊泡(EVs)的分泌。EVs是细胞主动分泌的具有膜结构的微小囊泡的统称,几乎所有细胞都会分泌EVsEVs作为一个重要组成部分参与了GBM的形成、促进迁移、入侵(2)


1:高通量全基因组筛选方法的工作流程及筛选结果

基于这一结果,为了验证TCT筛查结果,作者使用CRISPR-Cas9分别敲除了387CW468D456这三个GSC中的CHMP2A。三个GSC都显示了CHMP2A基因敲除(KO)后对NK细胞介导杀伤的敏感性增加。同时,由于头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)是一种具有高度NK浸润的癌肿(3),也在该细胞系中做了检测,并获得了和GSC相同的结果。同样在HNSCC小鼠模型的体内实验中,也证实了CHMP2A在促进HNSCC Cal27细胞对NK细胞介导的杀伤存在抵抗的作用。


2. CHMP2A KO提高了NK细胞对GSCHNSCC细胞杀伤

为了研究CHMP2A调节NK细胞介导杀伤的潜在机制,他们通过RNA测序分析了CHMP2A表达缺失的GSC转录组。他们发现了CHMP2A-KO激活了NF-κB信号通路从而上调了CXCL10CXCL12的表达,从而增强了NK细胞的迁移能力。研究人员发现CHMP2A通过促进肿瘤分泌EVs从而引发NK细胞的死亡,CHMP2A KO或者使用抑制剂替吡法尼(Tip)(一种法尼基转移酶抑制剂)都可以减少EV的分泌,进而增强NK细胞对肿瘤的杀伤效应。研究人员还进一步发现了EV膜上带有MICA/BTRAIL等配体蛋白,可以通过和NK细胞表面的NKG2DTRAIL-R结合来诱导NK细胞凋亡,因此使用用MICA/BTRAIL的阻断抗体治疗可降低EVsNK的抑制作用(图3)。

3.CHMP2A抑制NK细胞对肿瘤细胞杀伤的机制图


西湖大学谢琦研究员为本研究的共同第一作者。谢琦课题组致力于多种免疫细胞抗肿瘤疗法的研究,前期通过CAR T细胞和肿瘤细胞的双向CRISPR筛选发现了多个促进CAR T抗肿瘤效果的新靶点(Cancer Discovery2021)。课题组长期欢迎博士后和访问学生加入,具体信息可访问实验室网站:http://xieqi.lab.westlake.edu.cn


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-29469-0

参考文献:

  1. Hinshaw, D. C. & Shevde, L. A. The tumor microenvironment innately modulates cancer progression. Cancer Res. 79, 4557–4566 (2019).

  2. Gourlay, J. et al. The emergent role of exosomes in glioma. J. Clin. Neurosci. 35, 13–23 (2017).

  3. Mandal, R. et al. The head and neck cancer immune landscape and its immunotherapeutic implications.JCI Insight 1, e89829 (2016).