隨著腫瘤免疫時代的到來,以抗PD-1單抗為代表的免疫治療引領了多個腫瘤治療領域的變革,然而,僅有部分患者可以從抗PD-(L)1單抗治療中獲得持久療效和長期生存。目前,針對如何實現精準免疫治療,科學家們開始了諸多嘗試,探尋生物標志物。目前,腫瘤免疫治療相關的生物標志物譜,比較常用包括TMB、dMMR/MSI、PD-L1等。
具有缺陷DNA錯配修復(dMMR)的微衛星不穩定(MSI)腫瘤占散發性結直腸癌(CRC)的15%,其主要是通過表觀遺傳沉默體細胞的錯配修復(MMR)雙等位基因。與微衛星穩定型(MSS)腫瘤相比,MSI型結腸癌(CRC)對免疫檢查點阻斷(ICB)的反應中具有更好預后療效與生存期,然而,這些臨床特征的分子基礎尚不清楚,。
2021年12月,來自中國醫藥大學的新藥開發研究中心洪士杰教授團隊在國際知名期刊 Nature
Communication(IF:14.9)發表“Protein phosphatase 2A inactivation
induces microsatellite instability, neoantigen production and immune response”研究論文,文中詳細論述了dMMR發生的一種分子機制,即蛋白磷酸酶2A(PP2A)缺失或失活通過兩種途徑將冷微衛星穩定型(MSS)腫瘤轉化為MSI腫瘤:一是通過增加視網膜母細胞瘤蛋白(Rb)磷酸化,導致E2F和DNMT3A/3B表達升高,以及隨后DNA甲基化;二是通過增加組蛋白去乙酰化酶2(HDAC2)的磷酸化水平,從而降低H3K9ac水平和組蛋白乙酰化,從而誘導MLH1的表觀遺傳沉默。通過這兩種信號信號通路的改變,PP2A的缺失或者失活能夠增加腫瘤中的細胞毒性T細胞的浸潤,重塑腫瘤免疫微環境,并且改善對ICB的反應,或將成為提高免疫治療響應率的重要靶點。
有研究表明,由突變或內源性抑制劑引起的pp2a失活,在癌癥轉化表型的維持中具有重要作用,但其在形成免疫微環境和對ICB的反應中獨特的腫瘤內在作用仍不清楚。為了探討這一問題,作者對pp2A敲除的小鼠結腸癌腫瘤進行免疫熒光分析,發現pp2A敲除后CD8+ T細胞和CD20+ B細胞浸潤明顯增加,FOXP3+調節性T細胞(Treg)浸潤減少,基因集合富集分析也表明細胞因子,趨化因子,IFNγ等表示升高。此外,聯合TCGA數據分析共同表明小鼠和人類CRC中pp2a的失活能夠改變免疫微環境,包括促進細胞毒性T或B細胞浸潤和抑制腫瘤中Treg細胞表達。
為了驗證這些免疫細胞浸潤的增加是否是MSI介導的,作者利用TissueGnostic公司的TissueFAX掃描成像系統分別對類器官培養樣本,小鼠原發結腸癌組織以及人類結腸癌組織三種不同的免疫組化樣本進行成像,發現無論是類器官培養樣本還是小鼠原發結腸癌組織樣本,PP2A的失活都導致錯配修復蛋白MLH1蛋白水平降低。此外,在對人類MSS和MSI型結腸癌免疫組化樣本分析時,再次利用TissueGnostic公司單細胞定量分析軟件HistoQuest對PP2A內源性抑制物,CIP2A和SET以及PP2A本身的蛋白表達水平進行了精準的定量,并以蛋白的陽性率的數值對表達水平進行了分級,HistoQuest為這一精準的組織原位單細胞的定量數據提供了強有力的支持。

接著,為了進一步探尋更深的機制,文中通過RNA-seq以及IP-MS等方法鑒定出HDAC2,
PPP2CB, AKT1和 Rb1四個基因在PP2A缺失或失活后受到明顯影響,之后在表達和功能驗證方面,體外實驗證實Rb 和HDAC2是PP2A的直接底物,以及Rb-E2F-DNMT3A/3B和HDAC2-H3K9ac通路在PP2A失活誘導MSI中發揮作用。而在體內實驗中,作者再次對利用TissueFAX掃描成像系統和單細胞定量分析軟件HistoQuest對人類MSS和MSI型結腸癌免疫組化樣本中的p-HDAC2,p-Rb1進行分級定量,發現在MSI型結腸癌中p-HDAC2,p-Rb1的表達水平明顯高于MSS結腸癌。最終結果表明pp2a的失活引起的Rb和HDAC2的磷酸化,從而導致沉默MLH1,誘導CRC的MSI狀態。
文中最后也評估了PP2A的失活對腫瘤的生長以及抗PD-1的敏感性。作者發現與WT CT26細胞(MSS CRC細胞系)形成的腫瘤相比,Ppp2r1a基因敲除的CT26細胞形成的腫瘤中CD8+腫瘤浸潤T細胞水平增加,其它實驗也表明能夠誘導新生抗原形成以及提高對ICB介導的抗腫瘤的敏感性,并且PP2A抑制劑LB100和抗pd1聯合治療可增效改善其抗腫瘤生長活性并提高生存期。同時,這也預示著PPP2R1A、SET和CIP2 A突變或mRNA水平改變將有助于我們對ICB的反應預測,進一步提高科研的水平。




