解锁癌症免疫疗法新密码：MSCs 搭载 UBvR 降解标签激活抗癌 “卫士” T 细胞

为解决癌症疫苗抗原加工和呈递的难题，蒙特利尔大学研究人员开展基于 MSCs 的癌症免疫疗法研究。结果显示，UBvR 降解标签可增强 T 细胞激活、控制肿瘤生长。该研究为癌症免疫治疗提供新思路，值得科研读者一读。

　　

在癌症治疗的战场上，免疫疗法可谓是一颗耀眼的 “新星”，其中抗癌疫苗和免疫检查点抑制剂（ICI）的出现，给无数患者带来了新的希望，它们能有效增强抗肿瘤免疫力，改写了癌症临床治疗的格局。然而，理想很丰满，现实却很骨感。目前，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的癌症疫苗 Provenge 在临床上的效果却不尽如人意，这让科学家们意识到，必须重新审视并优化抗癌疫苗的关键环节 —— 抗原加工和呈递。

在抗原加工和呈递的过程中，有两道 “关卡” 特别关键。首先，无论是细胞自身产生的抗原，还是被抗原呈递细胞（APC）吞噬的抗原，都得被加工成 8 - 11 个氨基酸组成的小片段（即肽段），这些肽段要能和主要组织相容性复合体（MHC）I 类分子结合，形成稳定的复合物，才能激活 CD8? T 细胞，发挥免疫作用。其次，在抗原呈递细胞内，捕获的抗原会先进入内体（endosome），在那里被蛋白酶部分降解，接着释放到细胞质中，再经过蛋白酶体复合物的进一步加工，最终生成能被免疫系统识别的抗原肽。但这一过程困难重重，内体在成熟过程中，由于酸性过强，还有各种活跃的蛋白酶，会导致大量抗原被过度降解，白白损失；而细胞内自己产生的目标蛋白，会通过高尔基体分泌到细胞外，同样减少了能用于加工和呈递的抗原数量。为了解决这些问题，科学家们想到了一个办法，就是利用特定的降解标签（degron）序列，把抗原精准地送到蛋白酶体那里，让抗原能更好地被加工和利用。

降解标签可不是一般的存在，它就像一个 “导航仪”，能引导蛋白质走向不同的命运。根据类型不同，带有降解标签的蛋白质主要通过两条途径被降解：一条是泛素 - 蛋白酶体途径，在这个过程中，被多聚泛素化修饰的蛋白质会被蛋白酶体的调节颗粒识别，然后被送到 26S 蛋白酶体进行降解；另一条是不依赖泛素的蛋白水解途径，像转录因子 Rnp4 N 端区域的前 80 个氨基酸残基这样的降解标签，就能通过 19S 调节颗粒亚基被识别并降解，不过目前对这条途径的具体作用机制还不是很清楚。

除了抗原加工的难题，抗原呈递细胞的选择也让科学家们头疼不已。以前，用体外培养的单核细胞来源的树突状细胞（DCs）进行细胞疫苗接种，效果却不太好，这些细胞在体内的迁移能力差，抗原呈递能力也不行，而且存活时间短。

面对这些挑战，来自加拿大蒙特利尔大学（Université de Montréal）的研究人员决心寻找新的解决方案。他们在《iScience》期刊上发表了一篇名为 “Forced intracellular degradation of xenoantigens as a modality for cell - based cancer immunotherapy” 的论文。经过一系列研究，他们发现利用 UBvR 降解标签促进抗原降解，是一种很有潜力的肿瘤抗原表达的间充质基质细胞（MSCs）疫苗开发方式，这种疫苗能有效激活 T 细胞，控制肿瘤生长，而且和抗 PD - 1 疗法联合使用时，效果会更好。这一发现为癌症免疫治疗开辟了新的道路，给癌症患者带来了更多的希望。

为了开展这项研究，研究人员采用了多种技术方法。他们运用基因工程技术，对 MSCs 进行改造，让其表达带有不同降解标签的卵清蛋白（OVA）；利用免疫肽组学技术，分析细胞表面 MHC I 类分子呈递的肽段，探究抗原呈递的质量和数量变化；通过 ELISA 技术，精确测定细胞培养上清中 OVA 的含量；借助流式细胞术，检测细胞内活性氧（ROS）的水平以及细胞表面分子的表达情况；还进行了体内肿瘤模型实验，评估疫苗的治疗效果。

下面来详细看看研究结果：

1. UBvR 降解标签引发更强的 T 细胞激活

研究人员对 MSCs 进行基因工程改造，使其表达含有两种不同降解标签序列（UBvR 和 RNP4 1–80）的 OVA cDNA。通过抗原呈递实验发现，和 MSC - OVA 相比，MSC - UBvR - OVA 组能引发最强的 B3Z（一种能识别由 H2 - 呈递的 SIINFEKL 肽的 CD8 T 细胞杂交瘤）反应，MSC - RNP - OVA 组次之。研究人员进一步对参与蛋白酶体机制、内质网应激或抗原加载的基因转录本进行定量分析，发现除了一些免疫蛋白酶体亚基和抗原加载蛋白的表达略有下降，以及一个与内质网应激相关的基因表达增强外，基因表达谱并没有明显差异。这表明 UBvR 降解标签可能通过一种与内源性蛋白酶体加工和 MHC I 类分子加载无关的过程来增强抗原呈递。

2. UBvR 降解标签丰富了 OVA 衍生肽的呈递

由于在 MSC - UBvR - OVA 群体中没有发现明显的基因表达差异，研究人员猜测增强的 T 细胞反应可能是因为肽库质量的差异。于是他们进行了免疫肽组学研究，通过质谱分析从不同 MSC 群体中分离出的 H2 - - 肽复合物。结果发现，虽然不同群体中 H2 - 的总体细胞表面水平很低且没有明显差异，但在 MSC - UBvR - OVA 群体中，SIINFEKL 肽的含量比其他组至少高 20 倍，还发现了另一种仅在该组检测到的 OVA 衍生肽（TIFYCPIAIM）。这说明即使基因表达和细胞表面 H2 - 没有变化，含有 UBvR 降解标签序列的 MSC 群体表面的 SIINFEKL 肽也会增加。

3. 使用 UBvR 降解标签使蛋白质不稳定影响关键生物学过程

对四个 MSC 群体的免疫肽组进行计算分析后，研究人员有了不少新发现。他们首先鉴定出了 203 种在所有模型中都存在的保守肽段。此外，在 MSC - UBvR - OVA 中还发现了 266 种独特的肽段，在 MSC - RNP - OVA 中有 38 种，在 MSC - OVA 中有 8 种，在对照细胞中只有 5 种。进一步分析发现，有 10 种蛋白质仅在 MSC - UBvR - OVA 中被检测到。对这些独特肽段的通路富集分析表明，它们主要参与了与 p53 活性调节、去泛素化和蛋白质翻译后修饰等关键生物学过程相关的通路。这说明 UBvR 降解标签不仅能调节泛素化和翻译后修饰，还可能影响 p53 活性。

4. MSC - UBvR - OVA 的抗原呈递能力依赖于线粒体产生的 ROS

ROS 虽然常被认为是氧化磷酸化的 “副产品”，但它在抗原呈递过程中却有着重要作用。研究人员发现，MSC - UBvR - OVA 组的线粒体 ROS 水平比其他 MSC 群体更高，而细胞质 ROS 在所有组中都检测不到。用不同的抗氧化剂处理 MSCs 后发现，MitoTEMPO（一种线粒体 ROS 阻断剂）能降低 MSC - UBvR - OVA 和 MSC - RNP - OVA 激活 B3Z T 细胞的能力，而 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）和 α - 生育酚则没有明显作用。此外，用 ELISA 检测发现，表达 UBvR 降解标签的 MSC 培养上清中的 OVA 水平比对照 MSC - OVA 低，用 MitoTEMPO 处理后，OVA 分泌水平又恢复到和 MSC - OVA 相当的水平。这表明 ROS 与降解标签介导的降解之间存在直接联系，在细胞内抗原加工过程中起着关键作用。

5. UBvR 工程化的 MSCs 引发强大的抗肿瘤反应

鉴于 MSC - UBvR - OVA 在体外强大的抗原呈递能力，研究人员在患有实体 T 细胞淋巴瘤的小鼠模型中测试了它的治疗效果。结果发现，MSC - UBvR - OVA 作为单一疗法就能控制肿瘤生长，使小鼠在接种疫苗 6 周后的存活率达到 20%，而且雄性和雌性小鼠的反应相似。研究人员还测试了不同药物处理对 MSC - UBvR - OVA 体外抗原呈递能力的影响，发现只有用反苯环丙胺（TC）单独处理或与甲基丙二酸（MMA）联合处理时，才能增强 T 细胞的激活。基于此，他们进行了联合治疗实验，发现 MSC - UBvR - OVA 与抗 PD - 1 联合使用，或者用 TC 处理后的 MSC - UBvR - OVA 与抗 PD - 1 联合使用，都能显著提高抗肿瘤反应，延长小鼠的存活率。

6. MSC - UBvR - OVA 需要内源性吞噬细胞的胞葬作用来引发抗原特异性 CD8 T 细胞反应

虽然之前的实验表明 UBvR 工程化的 MSCs 能引发强大的抗肿瘤反应，但还不清楚这些细胞在体内是否能直接作为 APC 激活 OVA 特异性 CD8 T 细胞。研究人员通过对比接种 MSC - UBvR - OVA 和表达 HPV16 E5 癌基因的 MSC - UBvR - E5 的小鼠的肿瘤生长情况，发现表达无关抗原 HPV16 E5 的细胞疫苗没有引发明显的抗肿瘤反应。此外，用接种 MSC - UBvR - OVA 小鼠的 CD8 T 细胞进行体外抗原呈递实验，发现这些 CD8 T 细胞能对 SIINFEKL 脉冲处理的 MSCs 和 MSC - UBvR - OVA 产生反应，但对 MSC - UBvR - E5 没有反应。进一步在吞噬细胞耗竭或 DC 耗竭的小鼠模型中进行实验，发现 DC 耗竭对小鼠存活率没有影响，而吞噬细胞耗竭则会大大削弱疫苗的效力，所有小鼠在第 24 天就死亡了。这表明 MSC - UBvR - OVA 疫苗能引发 OVA 特异性 CD8 T 细胞反应，但需要吞噬细胞介导的胞葬作用。

总的来说，这项研究意义重大。研究人员发现，与不依赖泛素的 RNP4 1–80 降解标签相比，依赖泛素的 UBvR 降解标签能更有效地促进 OVA 降解，从而引发强大的 CD8 T 细胞激活，控制肿瘤生长。而且，MSC - UBvR - OVA 增强抗原呈递的能力不依赖于抗原加工和加载相关基因的表达变化，也不依赖于 MHC I 类分子细胞表面表达的增加。此外，该研究还揭示了 ROS 在 UBvR 降解标签介导的抗原降解和呈递过程中的重要作用，以及 MSC - UBvR - OVA 疫苗在体内发挥作用需要内源性吞噬细胞的胞葬作用。这些发现为癌症免疫治疗提供了新的策略和理论依据，让我们对癌症疫苗的开发有了更深入的认识，有望推动个性化癌症疫苗的发展，为癌症患者带来更好的治疗效果。同时，这种利用 MSCs 表达不稳定抗原的策略，还可能用于识别能激活 CD8 T 细胞的免疫原性肽序列，为疫苗研发开辟新的方向，在癌症治疗和应对传染病等方面都具有广阔的应用前景。