《Cell Reports Medicine》神奇 “砷” 药！激活突变 p53，引发肿瘤 “大逃亡”，免疫疗法迎新契机

为解决突变 p53 在癌症治疗中的应用难题，上海交通大学医学院等单位的研究人员开展了相关研究。他们发现 ATO 可使突变 p53 引发肿瘤消退，还激活免疫反应。该成果为肿瘤免疫治疗提供新思路，值得科研人员一读。

　　

在癌症的世界里，肿瘤抑制基因（TSGs）就像一群努力守护身体的卫士，它们约占已知致癌驱动基因突变的一半，而原癌基因只占大约四分之一，这表明 TSGs 失活是癌症发展的常见原因。虽然大家都知道 TSGs 具有细胞自主抗癌活性，但最近在小鼠模型中的体内 CRISPR 筛选却有了惊人发现：TSGs 在适应性免疫系统清除癌细胞的过程中，发挥着至关重要且不可或缺的作用。这一发现揭示了 TSGs 具有非细胞自主的免疫调节功能。

然而，在体外组织培养的 CRISPR 筛选中，却只发现了少数对细胞毒性 T 细胞杀死肿瘤细胞不可或缺的 TSGs。这就好比在不同的战场（体内和体外环境），TSGs 的表现大不相同，这也说明完整的肿瘤免疫微环境（TIME）对于 TSGs 充分发挥免疫调节作用至关重要。尽管我们对 TSGs 的了解越来越多，但它们的免疫调节活性在临床上还没有得到应用。

在众多的 TSGs 中，p53 基因无疑是明星成员，它是人类癌症中的关键肿瘤抑制因子。那些野生型 p53 功能缺失的转基因小鼠，就像失去了重要防御的城堡，早早地就会自发患上多种肿瘤。不过，令人振奋的是，把野生型 p53 重新引入到 p53 缺失或低表达的小鼠体内，肿瘤的进展就会明显减缓，甚至会出现自发消退的神奇现象。这背后的原因很复杂，既得益于 p53 的常规功能（如细胞周期阻滞、衰老和凋亡），也离不开其非常规功能（如代谢调节、抗氧化功能、基因组稳定等），还有它非细胞自主的免疫调节功能。

可惜的是，在临床实践中，通过基因疗法恢复 p53 功能困难重重。而且，大约一半的癌症病例中，p53 基因处于失活的突变状态。于是，利用小分子药物重新激活突变的 p53 成为了一个极具吸引力的替代方案。但由于一直没有有效的激活化合物，在自发肿瘤模型中重新激活突变 p53 的研究，就像一片未被探索的神秘领域，始终无人涉足。

为了攻克这一难题，上海交通大学医学院附属瑞金医院等单位的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports Medicine》期刊上，论文题目是 “Pharmacological rescue of mutant p53 triggers spontaneous tumor regression via immune responses”。研究发现，用三氧化二砷（ATO）对温度敏感型 p53 热点突变 R282W 进行药理学挽救，能够让小鼠的自发肿瘤消退，还能显著延长小鼠的总生存期，并且这一过程伴随着免疫反应的激活。这一发现为抗癌免疫疗法提供了新的方向，肿瘤抑制基因有望成为新的治疗靶点。

研究人员在这项研究中用到了多种关键技术方法。他们运用 RNA 测序技术，分析不同处理组小鼠肿瘤组织以及人癌细胞系的基因表达变化，了解哪些基因被激活或抑制；利用蛋白质组学技术，在蛋白质层面全面刻画肿瘤消退过程中细胞的变化；借助高分辨率超声成像技术，实时监测小鼠自发肿瘤的生长和消退情况；还通过构建多种小鼠模型，如免疫缺陷小鼠模型、T 细胞耗竭小鼠模型等，深入探究免疫反应在肿瘤抑制中的作用。

下面我们来详细看看他们的研究结果。

药理挽救的 p53-R279W 延长了小鼠的生存期

在众多人类 p53 经典热点突变中，ATO 对 TS 结构突变 R282W 的挽救能力最强。研究人员构建了携带 R279W 突变（对应人类 R282W）的小鼠模型，发现与野生型小鼠相比，纯合子（W/W）和杂合子（W/+）小鼠的中位生存期明显缩短。W/W 小鼠最常自发患上的肿瘤是淋巴瘤，包括胸腺淋巴瘤（T - 淋巴瘤）和脾淋巴瘤（S - 淋巴瘤），此外还有肉瘤等。

接着，研究人员给 W/W 小鼠饮用含有 ATO（35mg/L）的水，结果发现 ATO 显著延长了患自发肿瘤小鼠的生存期，对 T - 淋巴瘤、S - 淋巴瘤和肉瘤小鼠都有明显的生存益处。而 p53 基因敲除（）的小鼠，在相同的 ATO 处理下，生存期并没有显著延长，这表明 ATO 的治疗效果依赖于 p53 - R279W 的激活。进一步研究发现，ATO 处理后，W/W 小鼠肿瘤组织中 p53 靶基因 Cdkn1a 和 Mdm2 的表达上调，细胞增殖减少，凋亡增加。

挽救的 p53 - R279W 引发了自发淋巴瘤的消退

由于 ATO 对 W/W 小鼠的治疗效果显著，研究人员使用高分辨率超声成像技术，对 W/W 小鼠的自发 T - 淋巴瘤进行了全程监测。他们将 90 天大、肿瘤体积在的小鼠分为两组，一组饮用含 ATO 的水，另一组作为对照。根据 150 天时肿瘤是否消退，将 ATO 处理组的小鼠又分为消退组（Reg）和未消退组（Non - Reg）。结果发现，在 10 只接受 ATO 处理的小鼠中，有 7 只出现了肿瘤消退，最大肿瘤体积消退率达到 78%。而且，接受 ATO 处理的小鼠生存期明显长于未处理的小鼠，消退组小鼠的生存期又比未消退组更长。

淋巴瘤消退与免疫反应相关

为了探究肿瘤消退背后的机制，研究人员对 ATO 处理 60 天（小鼠出生后 150 天）的 W/W 小鼠肿瘤组织进行了 RNA 测序。主成分分析显示，各处理组样本聚类良好，相关性高。与未处理组相比，ATO 处理组中已确定的 p53 靶基因整体上调，但这不足以解释消退组小鼠更好的治疗效果。

进一步分析发现，消退组中特有的上调差异表达基因（DEGs）高度富集在多种免疫反应相关途径中，如 “淋巴细胞激活的正调节” 和 “免疫反应激活的细胞表面受体” 等。基因集富集分析（GSEA）也突出了消退组中 “干扰素 - α 反应（IFN - α response）”、“干扰素 - γ 反应（IFN - γ response）” 和 “炎症反应” 相关基因的富集。在 “IFN - α 反应” 和 “IFN - γ 反应” 相关基因（IFN 途径基因）的表达热图中，消退组有大量基因上调。此外，消退组中 9 种趋化因子显著上调，这些趋化因子大多具有抗肿瘤免疫激活作用，部分还参与 IFN 途径。蛋白质组学分析也表明，消退组中免疫反应相关途径显著富集，IFN 途径相关蛋白表达上调。这一系列结果表明，免疫反应与 p53 挽救引发的肿瘤消退密切相关，且 ATO 触发的体内免疫反应依赖于 p53R279W 突变的存在。

抗癌免疫反应部分依赖于 CD8? T 细胞的激活

为了研究免疫反应在重新激活的 p53 - R279W 抗肿瘤作用中的角色，研究人员建立了三种小鼠模型，将 W/W 小鼠的原发性 T - 淋巴瘤细胞移植到免疫健全和免疫缺陷的小鼠体内。结果发现，在免疫健全的小鼠中，ATO 处理显著减小了肿瘤的大小和重量，上调了 p53 靶基因和 IFN 途径基因，增加了肿瘤浸润免疫细胞，包括 CD45.1?细胞、CD3? T 细胞、NK1.1?自然杀伤细胞，其中 CD8? T 和 CD4? T 细胞显著增加。

在免疫缺陷的小鼠中，ATO 处理后肿瘤大小和重量的减小幅度明显低于免疫健全小鼠，这表明 B 细胞、T 细胞或两者对于重新激活的 p53 - R279W 发挥完全的肿瘤抑制功能是不可或缺的。进一步研究发现，耗竭 CD8? T 细胞，但不耗竭 CD4? T 细胞，会部分消除 ATO 的肿瘤生长抑制功能，说明 CD8? T 细胞在挽救的 p53 - R279W 的肿瘤抑制功能中部分不可或缺。此外，阻断 IFN - γ 会显著削弱 ATO 的抗肿瘤作用，表明 IFN - γ 分泌对于 ATO 治疗时减缓肿瘤生长是（部分）必需的。同时，研究还发现 ATO 在免疫缺陷小鼠中的肿瘤抑制能力，部分归因于 p53 的经典细胞自主功能，如细胞周期阻滞和促凋亡功能 。

挽救的 p53 突变体在人类细胞中引发免疫反应的广泛适用性

研究人员还探究了挽救的 p53 在人类癌细胞中引发免疫反应的潜力。他们构建了表达人类 p53 R282W 或 p53 - C124R 的同基因 U937 细胞系，发现 ATO 处理后，携带 p53 R282W 的细胞在 “p53 途径”、“IFN - γ 反应” 等免疫 / 炎症相关途径的转录组变化最为显著，而 p53 - C124R 细胞中没有这种富集。

对携带 10 种 1 型 ATO 可挽救的人类 p53 突变的 U937 细胞系转录组分析表明，ATO 处理后，这些细胞在 p53 途径、IFN - γ 反应、IFN - α 反应等相关途径高度富集，p53 靶基因和 IFN 途径基因上调。在患者来源的异种移植（PDX）模型中，ATO 处理也上调了 p53 靶基因和 IFN 途径基因，增加了 ISG15 和 IFIT1 蛋白表达。通过对一名接受 ATO 治疗的白血病患者外周血单个核细胞（PBMCs）的单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）分析发现，ATO 治疗后，癌细胞中 p53 途径、IFN - γ 反应等相关途径富集，癌细胞与 T 细胞之间的配体 - 受体对相互作用增加。

野生型 p53 相关的免疫特征在多种癌症类型中的表现

由于急性早幼粒细胞白血病（APL）和非 APL 白血病中 p53 突变频率较低，以及目前报道的接受 ATO 治疗的实体瘤患者数量有限，研究人员除了已分析的一名患者外，未能确定更多已知 p53 突变状态的 ATO 治疗患者。因此，他们分析了来自癌症基因组图谱（TCGA）泛癌图谱数据集的数据，涉及 33 种癌症类型的 9875 名个体。

研究人员重点关注了 20 种 p53 突变率超过 5% 且样本量超过 100 例的癌症类型，计算了免疫评分、T 细胞丰度评分以及 IFN 途径和趋化因子信号通路的平均基因表达值。结果发现，在 6 种癌症类型（肺鳞状细胞癌 [LUSC]、胃腺癌 [STAD]、头颈部鳞状细胞癌 [HNSC]、宫颈鳞状细胞癌和宫颈管腺癌 [CESC]、子宫内膜癌 [UCEC] 和结肠腺癌 [COAD]）中，p53 野生型（p53 - wt）样本的免疫反应水平显著高于 p53 突变（p53 - mut）样本；在多种癌症类型中，p53 - wt 样本中 CD4?和 CD8? T 细胞的丰度总体更高，IFN 途径和趋化因子信号通路也更活跃。不过，CESC 是个例外，虽然其免疫评分较高，但 p53 - wt 患者在 IFN α/γ 途径或趋化因子信号通路的基因表达上，并没有高于 p53 - mut 患者；乳腺浸润性癌则是唯一一个在 p53 - wt 样本中免疫反应始终较差的癌症类型，其潜在机制还有待进一步研究。

综合来看，这项研究表明，通过药理学方法挽救 p53 热点突变 R279W，不仅能有效延长小鼠生存期，还能促使自发淋巴瘤消退。研究揭示了 CD8? T 细胞和 IFN - γ 在 ATO 引发的肿瘤消退中起着至关重要的作用，并且发现 ATO 挽救的 1 型 p53 突变体在体外细胞实验和临床患者中都能广泛引发免疫反应。这一研究为抗癌免疫疗法开辟了新的方向，肿瘤抑制基因有望成为替代现有有限免疫调节基因的新靶点，为癌症治疗带来新的希望。不过，研究也存在一些局限性，比如挽救的 p53 突变体触发抗癌免疫反应的具体信号通路还需要进一步探索，动物实验结果转化到临床应用还面临挑战，需要更多的临床研究来验证这些发现。但无论如何，这项研究成果为癌症治疗领域点亮了一盏新的明灯，激励着科研人员继续探索前行。