《SCIENCE ADVANCES》：AMPK-dependent Parkin activation suppresses macrophage antigen presentation to promote tumor progression
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为解决肿瘤免疫微环境中免疫治疗疗效受限问题，研究人员探究 Parkin 作用，发现其可调控免疫，有望改善治疗。
在癌症治疗领域，癌症免疫疗法无疑是一颗璀璨的 “新星”，它彻底改变了传统治疗的模式，为众多癌症患者带来了新的希望。然而，现实却很残酷，免疫检查点阻断（ICB）治疗虽然在部分恶性肿瘤治疗中取得了一定成效，但对于大多数实体瘤患者来说，效果并不理想。这主要是因为肿瘤免疫微环境（TIME）中存在着复杂的问题，其中髓系细胞与 T 细胞之间受限的相互作用，极大地制约了免疫治疗的效果，导致患者对治疗的响应率低、副作用大且复发率高。因此，寻找调控肿瘤免疫逃逸的关键机制，成为了癌症研究领域亟待解决的重要问题。
为了攻克这一难题，中山大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在一个名为 Parkin 的 E3 泛素连接酶上，该酶在帕金森病（PD）的发病机制中备受关注，但其在肿瘤免疫微环境中的作用却鲜为人知。研究人员深入探究 Parkin 在肿瘤免疫微环境中的角色，试图揭示其影响免疫细胞功能及肿瘤进展的具体机制。
研究人员通过一系列实验发现，Parkin 在肿瘤免疫微环境中扮演着负免疫调节因子的角色。当小鼠体内的 Parkin 基因缺失时，无论是全身还是巨噬细胞特异性缺失，都能显著抑制多种癌症的进展，延长小鼠的生存时间。进一步研究表明，Parkin 缺失重塑了肿瘤免疫微环境，激活了先天性和适应性免疫，从而有效控制肿瘤的生长和复发。
在机制方面，研究人员发现 Parkin 的激活并非由 PTEN 诱导激酶 1（PINK1）介导，而是通过 AMP 激活蛋白激酶（AMPK）。AMPK 激活的 Parkin 通过自噬相关 5（ATG5）依赖的自噬作用，下调巨噬细胞上主要组织相容性复合体 I（MHC-I）的表达，进而抑制巨噬细胞的抗原呈递功能，影响 T 细胞的激活和抗肿瘤免疫反应。
此外，研究人员还发现 Parkin 缺失与免疫检查点阻断治疗具有协同作用。Parkin 基因缺失的小鼠在接受抗 PD-L1 治疗时，展现出更好的肿瘤抑制效果。同时，研究人员建立了 Park2?/?特征签名，该签名可作为预测实体瘤患者预后的生物标志物，为癌症的精准治疗提供了重要依据。
这项研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，具有重要的意义。它不仅揭示了 Parkin 在肿瘤免疫微环境中的关键作用，为理解肿瘤免疫逃逸机制提供了新的视角，还为癌症免疫治疗开辟了新的潜在靶点，有望为改善癌症患者的治疗效果提供新的策略。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是构建多种小鼠肿瘤模型，包括皮下肿瘤模型、原位肿瘤模型和肝转移模型等，以此观察 Parkin 缺失对肿瘤进展的影响；二是采用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，分析肿瘤浸润免疫细胞的特征和功能，深入探究肿瘤免疫微环境的变化；三是进行流式细胞术检测，精确测定免疫细胞的比例和活性；四是通过免疫组化、蛋白质印迹等实验技术，研究相关蛋白的表达和功能。
下面详细介绍研究结果：
- Parkin 缺陷小鼠对肿瘤进展具有抗性：研究人员利用 Park2?/?基因缺陷小鼠建立多种皮下肿瘤模型，发现与野生型小鼠相比，Parkin 缺陷小鼠对多种癌症（如结肠癌、肝癌、胶质瘤、乳腺癌等）的肿瘤生长具有更强的抵抗力，肿瘤体积更小、重量更轻，小鼠的生存时间显著延长。在原位肿瘤模型中，同样观察到 Parkin 缺陷小鼠的肿瘤发展受到明显抑制。
- T 细胞是 Park2?/?小鼠卓越抗肿瘤效应所必需的：通过对肿瘤浸润的 CD45+细胞进行单细胞 RNA 测序，研究人员发现 Park2?/?小鼠肿瘤免疫微环境中 T 细胞的比例显著增加，尤其是 CD4+和 CD8+ T 细胞。进一步实验表明，T 细胞在 Parkin 缺陷介导的抗肿瘤免疫中起着至关重要的作用，去除 CD8+ T 细胞或 CD4+ T 细胞会削弱 Park2?/?小鼠的抗肿瘤效果。
- Parkin 缺陷间接激活肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）：对 T 细胞群体进行聚类分析发现，Park2?/?小鼠的 TILs 中早期激活的 CD8+ T 细胞、效应 CD8+ T 细胞和 IFN-γ+ CD8+ T 细胞的比例显著增加，而调节性 T 细胞（Tregs）的比例显著降低。转录组和蛋白质水平的分析表明，Parkin 缺陷使 TILs 具有更强的激活和效应表型。CD8+ T 细胞过继转移实验证实，Park2?/?小鼠的 T 细胞具有更强的抗肿瘤活性，但 Parkin 缺陷对幼稚 T 细胞的激活无直接影响。
- 巨噬细胞在 Parkin 缺陷的肿瘤免疫微环境中被深度激活并与 T 细胞相互作用：从单细胞 RNA 测序结果中提取髓系细胞分析发现，Parkin 缺陷增强了 T 细胞与髓系细胞（尤其是巨噬细胞）之间的细胞间通讯。Park2?/?的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）获得了独特的抗肿瘤表型，其抗原呈递、促炎极化相关基因上调，促肿瘤极化相关基因下调。巨噬细胞特异性敲除 Parkin 或过继转移 Park2?/?的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）均能抑制肿瘤生长，促进 T 细胞浸润。
- Parkin 缺陷促进巨噬细胞抗原呈递以激活抗原特异性 T 细胞：对巨噬细胞群体聚类分析发现，Park2?/?小鼠中具有抗肿瘤作用的巨噬细胞亚群比例增加，这些亚群在抗原呈递相关通路显著富集。体外实验表明，Park2?/?的 BMDMs 和 TAMs 具有更强的抗原呈递能力，能够促进 OT-I T 细胞的增殖和 IFN-γ 的分泌。体内实验证实，IFN-γ 在 Parkin 缺陷介导的抗肿瘤效应中不可或缺，且 Park2?/? TAMs 激活的 T 细胞具有更强的克隆扩增和记忆功能。
- AMPK 依赖的 Parkin 激活通过自噬降低巨噬细胞表面 MHC-I 表达：研究发现 Parkin 调节巨噬细胞抗原呈递不依赖于 PINK1。构建表达 Parkin 变异体的巨噬细胞系实验表明，Parkin 通过其泛素化活性抑制抗原呈递，AMPK/ULK1 轴激活 Parkin 以降低 MHC-I 表达，且该过程通过增强自噬实现。巨噬细胞特异性敲除 Atg5 的小鼠实验进一步证实，自噬在 Parkin 调节 MHC-I 表达和肿瘤进展中起重要作用。
- Parkin 相关特征与不良预后相关：研究表明，Park2 的表达水平与多种实体瘤中激活的 CD8+ T 细胞和效应记忆 CD8+ T 细胞的浸润呈显著负相关。在接受 PD-L1 阻断治疗的转移性尿路上皮癌患者中，无响应者的 Park2 表达更高。Park2?/?特征签名与多种实体瘤患者的良好预后相关，可作为预测患者预后的生物标志物。同时，Parkin 缺陷可增强 ICB 治疗的疗效。
研究结论和讨论部分指出，Parkin 作为肿瘤免疫微环境中的关键负调节因子，其缺陷可重塑免疫微环境，抑制肿瘤进展。该研究揭示了一种新的调节机制，即 AMPK/Parkin/ 自噬轴调节 MHC-I 表达，拓展了对该通路功能的认识。此外，Parkin 可作为癌症免疫治疗的潜在靶点，其相关特征签名可用于预测患者预后，为改善癌症免疫治疗提供了新的方向和策略。这项研究为癌症免疫治疗领域带来了新的曙光，有望推动相关研究的进一步发展，为癌症患者带来更多的希望。
