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Cell:「来骗来偷袭」剪接体靶向疗法「诱骗」机体,激活抗病毒免疫,让肿瘤自杀

丁香学术

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(图片来源:摄图网)

作者|Emma Stoye 来源|丁香学术(ID:dingxiangshiyan)

最近,英国皇家康沃尔医院报道了一位霍奇金淋巴瘤患者,在感染新冠病毒后,体内淋巴瘤竟然奇迹般地消退了,这引起了人们广泛的关注。

肿瘤究竟是如何消失的呢?这一疑问目前没有得到解答,但研究人员分析,这可能是新冠病毒感染激活了患者体内的抗肿瘤免疫,或者是针对新冠病毒的 T 细胞免疫与肿瘤细胞之间具有交叉反应。

如何行之有效得激活人体的免疫系统来对抗癌细胞,实现「肿瘤自愈」,一直都是科学家们奋斗的目标。

2021 年 1 月 13 号,美国休斯敦贝勒医学院 Thomas F. Westbrook 团队,在 Cell 顶刊发表了题为 Spliceosome-targeted therapies trigger an antiviral immune response in triple-negative breast cancer 的研究成果。

该研究利用一种新颖的剪接体靶向疗法(spliceosome-targeted therapies,STT),令异常的 RNA 长链堆积在细胞质,通过激活人体抗病毒免疫信号,触发细胞凋亡,使肿瘤自我毁灭。

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图片来源:NCBI 截图

研究内容

剪接体靶向疗法引起抗病毒信号传导

以往研究表明,MYC 诱导的三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)对剪接体的基因扰动(genetic perturbation)很敏感,然而对剪接体抑制产生应答的途径仍然未知。

基于此,作者首先对两个 MYC 诱导的 TNBC 细胞系 SUM159 和 LM2 的转录变化进行了表征,然后用小分子剪接体调节剂 SD6 进行处理。基因富集分析发现免疫信号通路(干扰素 α 和 β 信号通路)是正向富集最显著的途径,另外干扰素刺激基因 (如 OAS1、MX1) 和核因子 κB 应答基因 (如 TNF、IL1B) 表达水平也上调。

这就表明在剪接体抑制作用下,抗病毒转录程序被激活。不仅如此,作者用小分子剪接体调节剂 H3B-8800 也发现了类似结果。

这些数据共同支持了抑制剪接诱导抗病毒信号传导。

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图片来源:Cell

剪接体靶向疗法导致 TNBC 细胞质中 dsRNA 累积

随后作者研究了在剪接体抑制作用下,抗病毒信号如何触发。通过遗传筛选发现双链 RNA(dsRNA)抗病毒信号通路能够调节癌细胞对 STT 的反应,这就说明剪接体扰动可能导致 dsRNA 积累。

作者使用 dsRNA 特异性抗体(J2 抗体)对多个 TNBC 系进行免疫荧光染色发现 H3B-8800 诱导了细胞质 dsRNA 显著增加。dsRNA 特异性 RNase III 处理消除了 J2 信号,表明 J2 抗体特异性识别 dsRNA 结构的积累。

接下来作者进一步证实剪接体的直接扰动诱导 dsRNA 积累。 在内源性剪接因子 SF3B1 基因敲除背景下,外源 SF3B1-FKBP12F36V 降解导致细胞质 dsRNA 的积累,与 H3B-8800 作用一致。 作者进一步证实 H3B-8800 对 SF3B1 靶效应是 dsRNA 积累的来源,结果发现 SF3B1R1074H(对靶向 SF3B1 的小分子具有抗性)表达抑制了 H3B-8800 诱导的内含子保留和 J2 信号的增加。

这些表明,剪接体抑制导致细胞质 dsRNA 在 MYC 诱导的 TNBC 细胞中广泛积累。

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图片来源:Cell

内含子保留的 RNAs 形成 dsRNA 累积在胞质中

那么细胞质中对剪接体抑制作出应答的 dsRNA 的来源是什么呢?

作者就这一问题进行探索发现 TNBC 细胞质中急性剪接体扰动导致内含子保留的转录物广泛积累。RNA 荧光原位杂交研究表明,在 H3B-8800 处理后,细胞质中含内含子的 RNA 显著增加。因此急性剪接体抑制作用导致细胞质中错误剪接的含内含子的 RNA 积累增加。

鉴于剪接体抑制诱导细胞质内含子保留的 RNA 和 dsRNA 的大量积累,作者进一步验证发现,剪接体抑制导致内含子保留的 mRNA 积累,该 mRNA 形成双链结构,累积在细胞质中。

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图片来源:Cell

剪接体靶向疗法通过抗病毒 dsRNA 感应途径激活外源性凋亡

到目前为止,作者已表明 STT 在 MYC 诱导的 TNBC 中引起 dsRNA 胞质积累。以往研究发现胞质 dsRNA 的识别可以激活抗病毒的转录反应,并且在某些情况下会诱导外源性凋亡。因此,作者试图探索在对 STT 作出应答时,是否是外源性途径驱动凋亡。

研究结果发现 H3B-8800 和 SD6 激活下游效应 caspase-3 和 - 7。不仅如此,两种 STT 都激活了 caspase-8,这是一种外源性凋亡的引发剂 caspase。

这就说明,STT 诱导凋亡是通过乳腺癌的外在机制发生的,同时作者也进一步证实了 STT 诱导 dsRNA 累积后,激活了 dsRNA 感应途径从而导致抗病毒转录反应及外源性凋亡激活。

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图片来源:Cell

RNA 剪接抑制诱导抗病毒和适应性免疫信号

随后,作者更进一步地在具有免疫能力的乳腺癌模型(2208L,PyMT-M,AT3 和 T11)中评估了剪接体抑制的作用。通过对比 H3B-8800 对 2208L、PyMT-M(敏感模型)和 AT3、T11(耐药模型)的不同功效,作者发现与前述细胞系一致的结果,即剪接体靶向疗法导致肿瘤细胞内在抗病毒信号的传导、下游适应性免疫信号传导和肿瘤细胞死亡。

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图片来源:Cell

研究总结

该研究发现错误剪接的 RNA 通过类似病毒模拟的方式引起机体对肿瘤细胞的杀伤。

在 MYC 诱导的三阴性乳腺癌中,STT 导致的错接 mRNA 在细胞质中大量积累,形成 dsRNA。dsRNA 结合蛋白可识别这些 dsRNA,从而引起抗病毒信号传导和外源性细胞凋亡。在具有免疫能力的乳腺癌模型中,STT 导致肿瘤细胞内在抗病毒信号的传导、下游适应性免疫信号传导和肿瘤细胞死亡。

该研究的共同第一作者、美国贝勒医学院的 Jarey Wang 博士表示:「现在,我们不仅更清晰地理解了乳腺癌细胞内发生大量错误剪接时会如何导致细胞应激,而且我们猜测,这类反应可能也存在于许多其他类型的癌症和疾病中。」

研究主要负责人 Trey Westbrook 教授补充说:「免疫疗法目前还只对少数癌症患者起效。而这项研究揭示了癌细胞与免疫系统之间新的交流机制,将有助于带来新的治疗策略,造福更多患者。」

编者按:本文转载自微信公众号:丁香学术(ID:dingxiangshiyan)


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