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为解决晚期结直肠癌(CRC)治疗难题及免疫检查点抑制剂(ICIs)临床响应预测问题,研究人员开展了关于 miR-155 对肿瘤内 CD8+T 细胞调控作用的研究。结果发现 miR-155 可促进 CD8+T 细胞抗肿瘤免疫和 ICIs 响应,其相关基因签名能预测泛癌 ICIs 响应,为 CRC 治疗提供新方向。
在癌症治疗领域,结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)一直是个棘手的难题。在美国,尽管筛查手段的进步使 CRC 的发病率和死亡率有所下降,但它依然是第三大致命且常见的癌症。尤其是转移性 CRC,其在年轻人群中的发病率不断上升,现有治疗手段下的生存率仅为 14%。免疫检查点抑制剂(Immune Checkpoint Inhibitors,ICIs)的出现,给许多实体瘤患者带来了新希望,它能通过抑制 PD-1,重新激活 PD-1
+ CD8
+T 细胞的抗肿瘤功能。然而,ICIs 在 CRC 治疗中的应用存在诸多问题。一方面,dMMR/MSI-H 状态虽是临床预测 ICIs 响应的标准指标,但大量该状态的患者对 ICIs 并无响应,且 dMMR/MSI-H 患者在 CRC 患者中占比并不高。另一方面,肿瘤的异质性和 T 细胞浸润情况使得 ICIs 的响应率与 dMMR/MSI-H 状态并不完全一致。因此,寻找更有效的预测指标和治疗靶点迫在眉睫。
为了解决这些问题,美国犹他大学(University of Utah)等机构的研究人员开展了一系列研究。他们发现,miR-155 在调节肿瘤内 CD8+T 细胞的功能和分化中起着关键作用,这一发现为 CRC 的治疗带来了新的曙光。该研究成果发表在《Cell Reports》杂志上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先是体内 CRISPR-Cas9 筛选技术,通过构建针对特定 miRNA 的单导向 RNA(sgRNA)文库,筛选出对 CD8+T 细胞功能有重要影响的 miRNA。其次,单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术用于分析肿瘤微环境(Tumor Microenvironment,TME)中免疫细胞的状态和基因表达变化。此外,研究还涉及多种小鼠模型实验,包括 MC38-OVA 肿瘤模型和 AOM/DSS 诱导的结肠炎相关 CRC 模型,以及对人 CRC 患者样本的分析。
研究结果如下:
- miR-155 是小鼠结肠癌中 CD8+T 细胞功能的关键调节因子:研究人员通过体内肿瘤抗原特异性 CD8+T 细胞 CRISPR-Cas9 miRNA 筛选,发现 miR-155 的 sgRNA 条形码在筛选中出现最高程度的消耗,表明其对 CD8+T 细胞在肿瘤微环境中的积累至关重要。在 MC38-OVA 肿瘤模型中,miR-155+CD8+ OT1 细胞可有效清除肿瘤,而 OT1-miR-155KO-CD8+T 细胞则无法控制肿瘤生长,且肿瘤内和 IFNγ+-CD8+T 细胞的频率和数量显著降低。
- T 细胞内源性 miR-155 对临床前结肠癌模型的抗肿瘤免疫至关重要:在两种不同分子亚型的临床前 CRC 小鼠模型(MSI-H 的 MC38 模型和结肠炎相关 CRC 的 AOM/DSS 模型)中,研究发现 miR-155 T 细胞条件性敲除(TKO)小鼠无法有效控制肿瘤生长,肿瘤内 CD8+T 细胞、IFNγ+和 Gzmb+ CD8+T 细胞的频率降低,且效应(eff)CD8+T 细胞减少,而中心记忆样(CM)CD8+T 细胞增多。
- T 细胞内源性 miR-155 对临床前结肠癌模型的 ICIs 响应至关重要:在 MC38 细胞挑战的 WT 和 miR-155 TKO 小鼠中,给予抗 PD-1 单克隆抗体(mAb)治疗后,WT 小鼠肿瘤生长明显受到抑制,而 miR-155 TKO 小鼠的肿瘤生长不受影响。尽管 ICIs 治疗在一定程度上改善了 miR-155 TKO 小鼠中 eff CD8+T 细胞的分化特征,但 miR-155KO CD8+T 细胞仍无法有效在肿瘤中持续存在并转变为抗原经验性的 PD-1+或 eff CD8+T 细胞状态。
- T 细胞 miR-155 促进结肠癌中肿瘤内 CD8+T 细胞从干细胞样向效应细胞的分化:通过对 MC38 挑战的 WT 或 miR-155 TKO 小鼠的 TME 免疫细胞进行 scRNA-seq 分析,发现 miR-155 TKO 免疫细胞中 CD8+T 细胞簇的频率显著降低。miR-155+CD8+T 细胞中 eff 相关基因(如 Id2、Pdcd1、Lag3、Nkg7 和 Cxcr6)的表达增加,而 Tcf7(Tcf1)的表达降低。miR-155KO CD8+T 细胞似乎停滞在具有干细胞样特性的 Tscm 和 CM 状态,无法分化为 eff 状态。
- T 细胞 miR-155 通过抑制 SHIP-1 促进抗肿瘤 CD8+T 细胞的效应分化:研究发现 SHIP-1(Inpp5d)是 miR-155 的靶基因,miR-155 通过抑制 SHIP-1,增加 p-Akt 的表达,进而抑制 Foxo1,降低 Tcf-1 的表达,促进 eff 基因(如 Cxcr6)的表达。在体内实验中,敲除 Ship1 可部分恢复 OT1-Cas9-miR-155KO CD8+T 细胞对肿瘤的控制能力。
- 临床数据表明 SHIP-1 是 miR-155 的靶点,与患者和免疫结果相关:通过对 TCGA 数据库中患者的分析,发现 SHIP-1 低表达与患者的生存优势相关,且 INPP5D(SHIP-1)高表达的患者富集 Wnt/β-catenin 通路,该通路与 ICIs 耐药相关;INPP5D(SHIP-1)低表达的患者则富集 IFN 响应基因。在 mCRC 患者中,SHIP-1 表达增加,miR-155 表达降低。
- miR-155 表达定义了一种抗肿瘤 CD8+T 细胞状态,可预测泛癌 ICIs 响应:miR-155 在高 CD8A 表达的患者中显著富集,与 CD8A 呈正相关,且在具有 IFN 优势的 TME(C2)患者中表达最高。通过 scRNA-seq 数据集确定的 15 基因签名(miR-155 15),在预测 ICIs 响应方面表现出色,其预测准确性与现有最佳基因签名相当,且可作为独立的生物标志物用于分层患者的 ICIs 治疗 candidacy。
综上所述,该研究明确了 miR-155 在调节肿瘤内 CD8+T 细胞功能和分化中的核心作用。miR-155 通过抑制 SHIP-1,促进 CD8+T 细胞从干细胞样状态向效应细胞状态的分化,增强抗肿瘤免疫和 ICIs 响应。此外,miR-155 相关的基因签名可有效预测泛癌 ICIs 响应,为癌症免疫治疗提供了新的生物标志物和潜在治疗靶点。这一研究成果不仅加深了人们对 CRC 免疫治疗机制的理解,更为未来开发更有效的 CRC 治疗策略奠定了基础,有望改善患者的预后和生活质量。然而,该研究也存在一定的局限性,如未充分研究 miR-155 在 CD4+T 细胞中的作用,机制研究仅基于临床前模型,且无法在多种癌症类型的 CD8+T 细胞中具体评估研究结果。未来还需要进一步深入研究,以克服这些局限性,推动癌症免疫治疗的发展。