靶向肿瘤内在TAK1通过TNF-α驱动细胞死亡增强癌症免疫治疗

《Cell Death & Disease》：Targeting tumor intrinsic TAK1 engages TNF-α-driven cell death through distinct mechanisms and enhances cancer immunotherapy

本研究发现，抑制肿瘤细胞中的TAK1可降低TNF-α诱导细胞死亡的阈值，通过RIPK1依赖和非依赖的凋亡机制增强抗肿瘤免疫。研究揭示了TAK1在调控TNF信号转导中的新型支架功能，并证明靶向TAK1可与抗PD-1免疫疗法协同，诱导持久的抗肿瘤记忆反应，为增强免疫检查点抑制剂疗效提供了新策略。

　　

尽管免疫检查点抑制剂在癌症治疗中取得了显著成功，但许多患者仍然面临治疗无应答或复发的问题。这促使科学家不断寻找能够增强现有免疫疗法效果的新策略。近年来，CRISPR筛选技术揭示了肿瘤细胞内在的TNF-α信号转导介质，特别是TAK1（转化生长因子β激活激酶1），在促进肿瘤对细胞毒性T细胞的敏感性方面发挥着关键作用。

在这项发表于《Cell Death and Disease》的研究中，研究人员深入探讨了靶向肿瘤细胞中TAK1如何通过调控TNF-α驱动的细胞死亡机制来增强抗肿瘤免疫反应。他们发现，抑制TAK1能够显著降低肿瘤细胞对TNF-α诱导细胞毒性的阈值，使肿瘤细胞更容易发生程序性死亡。

为了回答这些科学问题，研究团队运用了多种关键技术方法：通过CRISPR/Cas9 RNP技术构建TAK1基因敲除的肿瘤细胞系；使用特异性TAK1抑制剂（5z7-oxozeaenol）进行药理学抑制；通过体外共培养系统评估CD8 T细胞介导的细胞毒性；利用流式细胞术分析肿瘤浸润免疫细胞；建立小鼠肿瘤模型评估体内肿瘤生长和免疫治疗反应。所有实验均使用商业来源的标准化肿瘤细胞系，未使用特殊临床样本队列。

研究结果揭示了几个重要发现：

TAK1抑制使肿瘤细胞对TNF-α介导的RIPK1依赖性细胞死亡敏感

研究人员发现，药理抑制TAK1使多种人源和小鼠肿瘤细胞系对TNF-α诱导的细胞毒性敏感，这种细胞死亡依赖于RIPK1（受体相互作用蛋白激酶1）激酶活性。通过使用广谱 caspase抑制剂zVAD-fmk和RIPK1抑制剂necrostatin-1，他们证实了这种死亡方式是RIPK1依赖的凋亡。

TAK1基因缺失驱动TNF-α依赖性细胞毒性

通过CRISPR/Cas9技术构建TAK1基因敲除细胞系后，研究人员发现这些细胞在TNF-α刺激下无法降解IκBα（核因子κB抑制蛋白α），表明NF-κB信号通路受损，转而发生显著的细胞毒性。有趣的是，遗传删除TAK1诱导的细胞死亡不依赖于RIPK1激酶活性，这与药理抑制TAK1的效果不同，提示TAK1蛋白的结构支架功能在细胞死亡过程中具有重要作用。

caspase-8介导的RIPK1切割限制了TAK1缺陷肿瘤细胞中的RIPK1依赖性凋亡

研究发现，在TAK1缺陷的肿瘤细胞中，TNF-α刺激导致RIPK1迅速被caspase-8切割，从而限制了其激酶活性。使用caspase-8特异性抑制剂zIETD-FMK能够部分减少RIPK1切割并完全恢复细胞活力，表明caspase-8在启动TNF-α驱动的细胞死亡中起关键作用。

肿瘤细胞中的RIPK1依赖性凋亡需要TAK1结构元件

研究人员通过重建实验证明，无论是野生型还是激酶死亡型（K63W）的人源TAK1都能恢复TNF-α介导的RIPK1激酶依赖性凋亡，这表明TAK1的支架功能而不仅仅是其激酶活性，对于激活RIPK1依赖性细胞死亡至关重要。

TAK1缺陷使肿瘤细胞对CD8 T细胞来源的TNF-α驱动细胞毒性敏感

研究发现TAK1缺陷的肿瘤细胞对激活的CD8 T细胞产生的TNF-α特别敏感。当与野生型CD8 T细胞共培养时，TAK1缺陷的肿瘤细胞表现出显著的细胞死亡，而这种效应在使用TNF-α中和抗体后部分逆转。

TAK1缺陷在EMT6肿瘤模型中实现T细胞非依赖性体内肿瘤控制

令人惊讶的是，TAK1缺陷的EMT6肿瘤细胞在免疫健全和免疫缺陷（NSG）小鼠中均无法形成肿瘤，表明这种肿瘤控制不依赖于T细胞。研究人员发现基质细胞来源的TNF-α足以介导TAK1缺陷肿瘤细胞的死亡。

TAK1缺陷限制体内肿瘤发生，增强免疫检查点治疗并诱导抗肿瘤记忆反应

在MC38和CT-26肿瘤模型中，TAK1缺陷显著抑制了体内肿瘤生长，并与抗PD-1免疫治疗产生协同效应。重要的是，对TAK1缺陷肿瘤的控制赋予了针对亲代肿瘤细胞的二次攻击保护能力，表明产生了强大的抗肿瘤记忆反应。

研究结论和讨论部分强调，靶向肿瘤内在TAK1代表了一种有前景的癌症治疗策略，能够利用TNF-α的细胞毒性潜力增强抗肿瘤免疫。TAK1在调控TNF信号转导中具有双重功能：既作为激酶激活NF-κB促进细胞生存，又作为分子支架调节RIPK1活性。破坏TAK1功能能够改变TNF-α信号平衡，使其从促生存转向促死亡，从而增强免疫细胞介导的肿瘤清除。

这项研究的重要意义在于揭示了TAK1调控的新型支架功能，为开发针对TAK1的癌症治疗方法提供了理论基础。特别是TAK1抑制与免疫检查点阻断疗法的协同效应，为提高当前免疫治疗方案的疗效和持久性提供了新思路。此外，研究发现非免疫细胞来源的TNF-α也能贡献于肿瘤控制，这扩大了潜在的治疗靶细胞范围，超越了传统的细胞毒性T细胞。

这些发现不仅增进了我们对TNF信号通路复杂调控机制的理解，也为开发新的联合免疫治疗策略提供了实验依据，有望解决当前免疫检查点抑制剂治疗中的耐药性和复发问题。