RGS18

石虎兵教授团队与马学磊副教授团队合作，揭示了新的免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A，介导循环肿瘤细胞逃脱自然杀伤细胞的免疫监视，并在小鼠实验中使用anti-NKG2A抗体治疗或敲低HLA-E的 循环肿瘤细胞（CTCs）是从实体肿瘤原发病灶或转移灶脱落的肿瘤细胞，作为肿瘤的“种子”在外周血循环中散播，为肿瘤寻找并开拓新的家园。研究表明，癌症患者血液中检测到的CTCs数量与其较差的预后相关[1]。 当然，CTCs在血液循环中的日子也并不好过，需要面对失巢凋亡、血流剪切力、免疫监视等挑战[2]。因此，了解CTCs在血液微环境中的传播机制以及与其它细胞之间的相互作用，有助于我们更好地识破肿瘤的转移计划，并开发出更有效的全新治疗策略。 四川大学华西医院的石虎兵教授团队与马学磊副教授团队联手合作，揭示了CTCs免疫逃逸新机制以及免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A。文章于近日发表于Cancer Cell[3]。 他们发现，CTCs在血液循环中会内化血小板，而血小板来源的RGS18基因会导致细胞表面的HLA-E分子表达上调。CTCs通过HLA-E与自然杀伤（NK）细胞表面CD94-NKG2A分子之间的相互作用，逃脱NK细胞的免疫监视。 阻断HLA-E:CD94-NKG2A的互作，则可以有效抑制胰腺导管腺癌小鼠的肿瘤转移。 论文首页截图 免疫检查点疗法（ICB）已经为多种类型癌症的治疗带来了翻天覆地的变化，而这种疗法的突破性进展，很大程度上得益于人们对肿瘤免疫逃逸机制的认知不断提高提高。 目前，大多研究聚焦于实体肿瘤原发病灶或转移灶中，肿瘤细胞如何利用免疫检查点将自己伪装成健康组织、从而逃过免疫细胞追杀。然而，在CTCs逃窜的路途中，是否有免疫细胞设立关卡拦截、CTCs又是如何逃脱的，尚有许多待解之处。 于是，石虎兵教授团队与马学磊副教授团队合作展开了这项研究。 首先，他们获取未接受治疗的6名胰腺导管腺癌（PDAC）的原发性肿瘤、肝转移灶以及肝门静脉中的血液进行活检，并利用单细胞测序技术（scRNA-seq）等技术，描绘PDAC原发性肿瘤、肝转移灶肿瘤微环境、CTCs的转录组学特征和基因表达差异。 分析结果显示，原发性病灶、肝转移灶中的肿瘤细胞表达模式高度相似，而在血液中游荡的CTCs显得有些特立独行。 不同于实体病灶中的肿瘤细胞，大量血小板相关基因在CTCs中显著富集。在CTCs中过表达最多的100个基因中，有32个被鉴定为血小板相关基因。更重要的是，与原发性病灶、肝转移灶相比，CTCs中的免疫相关信号通路更加活跃，提示外周血循环中的CTCs与免疫细胞之间具有潜在的相互作用。 CTCs和原发/转移性病变肿瘤细胞之间的基因表达差异 在原发或转移病灶的肿瘤微环境中，肿瘤细胞与多种类型免疫细胞周旋，如CD8+T细胞、巨噬细胞、NK细胞等。那么，在外周血循环中散播时，CTCs又会与哪些免疫细胞纠缠在一起呢？ 基于CellPhoneDB数据库，研究者们对肿瘤细胞与不同类型免疫细胞之间的相互作用进行探索。 结果发现，CTCs与众多免疫细胞之间的关系没有那么错综复杂，主要通过其表面的HLA-E分子与NK细胞上的CD94-NKG2A分子发生特异性的相互作用。 值得注意的是，不管是在原发或转移病灶肿瘤微环境中，还是在血液中，大多数NK细胞都表达CD94-NKG2A。只不过，HLA-E在CTCs上的表达水平要远高于实体病灶中的肿瘤细胞。 CTCs上HLA-E表达水平更高 接下来，研究者们利用体外实验和小鼠实验验证表明，使用抗NKG2A抗体治疗或使用遗传学手段敲低HLA-E的表达来阻断CTCs和NK细胞的结合和互作，能够显著抑制PDAC肿瘤转移，并显著提高发生肺转移的PDAC小鼠在接种肿瘤后第27天的总生存率。 另外，阻断HLA-E:CD94-NKG2A之间的互作，其抗肿瘤效果仅局限于在血液循环中流动的CTCs，那些已经成功转移阵地、定植在新器官的肿瘤细胞不受影响。 使用抗NKG2A抗体治疗或敲低HLA-E的表达，可抑制肿瘤转移 这些表明，在外周血循环中，CTCs可通过HLA-E:CD94-NKG2A来逃避NK细胞的免疫监视。 不仅如此，研究者们还有了意外收获。 通常认为，CTCs会让血小板黏附在自己身上形成物理“盾牌”，以抵御免疫毒性细胞的攻击。此外，贴在CTCs身上的血小板还能分泌多种细胞因子促进CTCs存活[4,5]。 然而，这次研究者们发现，事情的真相并非如此——血小板不是CTCs的“人质”，而是CTCs的口粮。CTCs竟然靠偷吃血小板来强化自己，从而逃避免疫监测。 CTCs吃了血小板 通过摄入血小板，CTCs可以获得血小板来源的蛋白质、mRNA等生物大分子。其中，血小板来源的RGS18基因帮CTCs做了几张“假通行证”。CTCs内化血小板后，RGS18通过调控CTCs细胞内的AKT-GSK3b-CREB信号通路，导致CTCs细胞表面的HLA-E表达上调，从而帮助CTCs借助HLA-E与NK细胞表面CD94-NKG2A之间的互作，在NK细胞的免疫监视下逃之夭夭。 机制图 在小鼠实验中可以观察，在接种肿瘤后第14天时，接种过表达RGS18的人胰腺导管腺癌细胞（SU86.86）的小鼠，肿瘤向肝脏转移；而接种不表达RGS18的人胰腺导管腺癌细胞（SU86.86）的小鼠，肿瘤未发生明显肝转移。 也就是说，RGS18通过上调CTCs中抑制性免疫检查点分子HLA-E，在促进肿瘤转移中发挥关键作用。 RGS18基因与肿瘤转移相关 总体来说，石虎兵教授团队与马学磊副教授团队合作，揭示了新的免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A，介导循环肿瘤细胞逃脱自然杀伤细胞的免疫监视，并在小鼠实验中使用anti-NKG2A抗体治疗或敲低HLA-E的表达，成功抑制肿瘤转移。 研究者们表示，针对HLAE:CD94-NKG2A的治疗方案，可能对原发肿瘤或已发生转移的肿瘤不具有可观的疗效。虽然大多数NK细胞特异性表达抑制性受体CD94，但是HLA-E在原发或转移灶中表达相对较低，而在CTCs中表达上调。这或许可以解释目前抗CD94抗体单药治疗在临床试验中的不理想结果。 另一方面，这项研究强调了血小板以及RGS18基因在CTCs免疫逃逸过程中起到的关键作用。CTCs内化血小板后，这些“新补给”可直接或通过影响转录来调控CTCs的细胞内信号转导，这为血小板相关研究提供了全新方向。 参考文献： [1]Pereira-Veiga, T., Schneegans, S., Pantel, K., & Wikman, H. (2022). Circulating tumor cell-blood cell crosstalk: Biology and clinical relevance. Cell reports, 40(9), 111298. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.celrep.2022.111298 [2]https://www-cell-com.libproxy1.nus.edu.sg/cancer-cell/pdf/S1535-6108(23)00001-6.pdf [3]Ward, M.P., E Kane, L., A Norris, L., Mohamed, B.M., Kelly, T., Bates, M., Clarke, A., Brady, N., Martin, C.M., Brooks, R.D., et al. (2021). Platelets, immune cells and the coagulation cascade; friend or foe of the circulating tumour cell? Mol. Cancer 20, 59. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1186/s12943-021- 01347-1. [4] Labelle, M., and Hynes, R.O. (2012). The initial hours of metastasis: the importance of  cooperative host-tumor cell interactions during hematogenous dissemination. Cancer Discov. 2,  1091–1099. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10. 1158/2159-8290.Cd-12-0329. [5]Gay, L.J., and Felding-Habermann, B. (2011). Contribution of platelets to tumour metastasis. Nat. Rev. Cancer 11, 123–134. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10. 1038/nrc3004.

血小板来源RGS18通过AKT-GSK3β-CREB信号通路驱动CTCs中HLA-E的表达上调。有趣的是，该研究发现CTCs可以内吞血小板，并获得RGS18基因，从而帮助CTCs逃避NK细胞的免疫监视 肿瘤细胞的转移扩散是癌症相关死亡的主要原因。从原发灶肿瘤脱落的循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells，CTCs）被认为是肿瘤远端转移的“种子”。阐明肿瘤细胞转移扩散的潜在机制，开发针对肿瘤转移“种子”细胞的新型治疗策略对抑制肿瘤转移具有重要意义。 近年来，随着人们对肿瘤免疫逃逸的认知，免疫检查点阻断疗法已经彻底改变了多种癌症的治疗模式。目前，实体肿瘤原发或转移灶肿瘤微环境中肿瘤细胞与不同类型的免疫细胞之间的免疫检查点分子已经得到了广泛的研究。由于血液循环是肿瘤细胞从原发灶向远端转移的主要途径，研究CTCs与血液中免疫细胞之间的相互作用可能提供一种通过激活宿主免疫系统来阻断转移的策略。然而，目前关于CTCs在血液中如何逃脱宿主免疫监视的机制尚不清楚，也缺乏有效的抑制CTCs转移扩散的治疗方案。 2023年1月26日，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室石虎兵教授团队联合四川大学华西医院马学磊副教授在 Cancer Cell 期刊发表了题为：Immune checkpoint HLA-E:CD94-NKG2A mediates evasion of circulating tumor cells from NK cell surveillance 的研究论文。 该研究发现了循环肿瘤细胞（CTCs）与自然杀伤（NK）细胞之间新的免疫检查点分子对——HLA-E:CD94-NKG2A，阐明了CTCs逃避宿主免疫监视的新机制，进而提出靶向免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A抑制肿瘤转移的治疗策略。 为了研究CTCs的转移机制，研究团队以胰腺导管癌（PDAC）肝转移为模型，利用单细胞转录组测序技术刻画了PDAC原发灶肿瘤、CTCs和肝转移灶肿瘤微环境的转录普特征，基于CellPhoneDB分析了原发灶肿瘤细胞、CTCs和转移灶肿瘤细胞与免疫细胞间的相互作用，鉴定出CTCs与NK细胞间特异性的免疫检查点分子对HLA-E:CD94-NKG2A。 并通过体内外实验，证明了利用anti-NKG2A的阻断抗体或者shHLA-E阻断该免疫检查点分子对的结合可有效的抑制肿瘤转移，表明HLA-E:CD94-NKG2A是CTCs与NK细胞间的一个新型的免疫检查点分子对。 进一步的分子机制研究发现，血小板来源RGS18通过AKT-GSK3β-CREB信号通路驱动CTCs中HLA-E的表达上调。有趣的是，该研究发现CTCs可以内吞血小板，并获得RGS18基因，从而帮助CTCs逃避NK细胞的免疫监视。 这一发现颠覆了以往人们认为血小板黏附在CTC表面保护CTCs的认知，为研究血小板促进肿瘤转移提供了新的思路。 该工作的主要创新点包括： 1）发现血液循环、原发灶和转移灶肿瘤微环境中肿瘤细胞与免疫细胞间的相互作用显著不同。 2）发现CTCs通过免疫检查点分子对HLA-E:CD94-NKG2A逃避宿主免疫监视的新机制。 3）证实了阻断免疫检查点HLA-E:CD94-NKG2A可抑制肿瘤转移，为治疗肿瘤转移提供了新的靶点。 4）发现CTCs通过内吞血小板获得RGS18基因，上调免疫检查点HLA-E的表达，从而逃避NK细胞免疫监视。 四川大学华西医院刘小伟助理研究员、四川大学生物治疗国家重点实验室博士研究生宋金恩、刘馨雨和四川大学华西医院张浩副教授为论文共同第一作者，四川大学生物治疗国家重点实验室石虎兵教授和四川大学华西医院生物治疗科马学磊副教授为通讯作者。

人类的遗传物质主要存在于细胞内，但血液中也漂浮着少量的DNA和RNA，通常是由垂死的细胞释放。在孕妇中，这种物质来自胎儿、胎盘和母亲。生物技术公司Mirvie通过使用机器学习和液体活检技术，开发出一种适用于孕妇的迅速、简单、个性化血液测试。该测试将用于在孕期发现并预防妊娠病发症，如早产、先兆子痫、妊娠糖尿病等。2022年5月17日，Mirvie宣布完成6000万美元的B轮融资。本轮融资由Decheng Capital领投，BlackRock, Foresite Capital, General Catalyst, GV, Khosla Ventures,与Mayfield 跟投。截至目前，Mirvie共计完成9000万美元的融资，本次融资致使该公司估值达到1.55亿美元。在本月初，Mirvie的先兆子痫测试技术获得了FDA突破性设备指定。本轮融资筹集的资金将用于资助该项技术的10000人临床试验，为Mirvie的检测技术走向商业化提供重要支持。女儿的早产让生物工程师父亲开始技术研究在美国，每年有一千五百万婴儿早产(MIT Technology Review. 02.27.2019)，美国科学家，加州理工学院的生物工程师Stephen Quake的女儿Zoe就是其中之一。提前一个月来到世界的她，第一晚只能在保温箱度过。Quake看着保温箱里的女儿，和刚结束紧急破腹产手术的妻子，开始思考为何生产不能被更加准确的预测。在Zoe高中三年级的时候，Quake宣布自己开发出了一种母亲的RNA血液测试。通过对母亲血液中自由漂浮的RNA进行测序，Quake识别出七个与早产相关基因的表达变化，找到可能过早分娩的女性，给医生和新生儿家庭争取更多的准备时间。这样的液体活检技术在肿瘤早筛领域发展多年。在斯坦福大学学习应用物理和基因组技术的Maneesh Jain博士花了二十年的时间将液体活检技术商业化，期间担任一家肿瘤早筛液体活检公司的CEO。2018年，二位看到了该技术在这癌症与妊娠两个领域中“技术应用”和“资源分配”的差异，决定创立一个通过液体活检为女性提供怀孕健康支持的平台——Mirvie，Stephen Quake担任科学顾问委员会主席，Maneesh Jain担任首席执行官。宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的孕产妇胎儿医学医生Michal Elovitz在十多年前研究出预测孕妇早产风险的母体血液蛋白质，但检测单个蛋白的方法比较局限，不易于推广，而Quake和Jain的RNA检测技术引起了Elovitz的兴趣。加上多年的临床经验，Elovitz也看到了医生在妊娠并发症，如先兆子痫、妊娠糖尿病等方面的不准确干预，Elovitz加入Mirvie希望找到妊娠并发症的真正病因所在。Michal Elovitz医生如今担任Mirvie的首席医学顾问。Mirvie联合创始人兼首席执行官Maneesh Jain，首席医学顾问Michal Elovitz，联合创始人兼科学顾问委员会主席 Stephen Quake  cfRNA预测胎龄成本更低，提前2个月识别自发性早产几千年来，了解怀孕的时间和进程一直是人们感兴趣的话题。古希腊人对胎儿发育的不同阶段就已经有了详细的描述，现在的生物学家虽然也拥有胎儿和胎盘发育的详细细胞与分子图谱，但目前并没有一种可靠预测胎龄的分子测试。人绒毛膜促性腺激素(HCG)和α胎蛋白的血液水平分别用于检测受孕情况和胎儿并发症，然而这两种分子检测都不能用于确定胎龄。根据孕妇最后一次月经期估算胎龄极不准确，超声成像目前是提供胎儿发育和胎龄信息的金标准，但在资源缺乏的地区并不总是负担得起，且不能预测自发性早产。不准确的胎龄测定可能会导致不必要的引产和剖腹产，进而延长产后护理且增加医疗费用。目前估计分娩日期的方法通常默认胎儿正常发育出生，并没有考虑会出现自发性早产的情况。实际上，H. Blencowe等人调差发现，早产每年影响全球约1500万新生儿。据美国医学研究所统计，早产是美国新生儿死亡和万年并发症的主要原因，其中2/3的早产是自发性早产。通过家族史或危险因素可以推测孕妇是否存在早产风险，但准确性有限；临床上有：超生测量宫颈长度(CL)或检测宫颈的胎儿纤维连接蛋白(fFN)的方法，但阳性预测值较低，且存在特异性。Stephen Quake博士带领的团队在一项针对31名健康孕妇的试点研究中发现，与胎盘基因相对应的无细胞RNA (cfRNA)可能在整个怀孕期间提供胎儿发育和胎龄的精准估计。通过测量母体血液中的cfRNA转录物，Quake团队确定了9种用于预测胎龄的cfRNA：CGA、CAPN6、CGB、ALPP、CSHL1、PLAC4、PSG7、PAPPA、LGLS14。此方法对胎龄估测的准确度与超声检测相当，但成本更低。cfRNA测量在预测胎龄中的应用第一阶段的实验完成了对足月生产的分娩时间预测，为了发现能够预测自发性早产的cfRNA转录物，Quake团队又对另外38名已知存在早产风险的孕妇(出现早期宫缩或有既往史)展开研究。参与其中的所有孕妇都完成了自然分娩(25例足月分娩，13例早产)，Quake团队将这些女性血浆中的cfRNA进行测序(RNA-seq)，最终发现7个cfRNA能够用来识别有早产风险的女性：CLCN3、DAPP1、PPBP、MAP3K7CL、MOB1B、RAB27B、RGS18，这些cfRNA能够在分娩前2个月准确识别出有自发性早产风险的孕妇。cfRNA测量在预测自发性早产风险中的应用Quake团队的研究实现了无创血液检测在预测胎龄与识别早产风险方面的作用。与现有方法相比，基于cfRNA的测试适用性更广，成本更低。 cfRNA揭示先兆子痫患病风险，获FDA突破性设备认证先兆子痫是妊娠期特有的一种多系统进展性疾病。其特点是妊娠20周后出现新发高血压和蛋白尿，或出现新发高血压和终末器官功能障碍伴或不伴蛋白尿。病情可呈持续性发展，严重影响母婴健康。孕产妇发病率和死亡率持续上升，先兆子痫是这一现状的主要驱动因素。然而，目前难以在临床表现之前通过病理生理学方法识别有风险的妊娠，医生通常采用询问风险因素来评估，先兆子痫既往病史作为头号危险因素却对初产妇起不到任何评估作用。Michal Elovitz医生带领团队对1840个不同人种的孕妇、2539个血浆样本展开研究。通过RT-qPCR检测，Elovitz团队证明了：偏离标准模型的cfRNA转录物可以在出现病变之前作为关键指标对先兆子痫进行预测。值得注意的是，cfRNA谱仅通过先兆子痫常见的分子机制来识别风险，并不包括种族、体重指数BMI、产科病史等临床变量。Elovitz团队鉴定出7个能够预测先兆子痫的cfRNA：CLDN7，PAPPA2，SNORD14A，PLEKHH1，MAGEA10，TLE6、FABP1。这7个cfRNA对先兆子痫的灵敏度为75%，阳性预测值为32.3%(s.d., 3%)，优于目前最先进的先兆子痫预测方法。这项技术目前已获得FDA突破性设备认证，Mirvie接下来将展开10000人的临床试验，提高检测效率，也期待获得新的突破。cfRNA预测先兆子痫的特征和模型性能比尔盖茨选择的“十大突破性技术”之一Mirvie将生物工程学、液体活检与临床妇产科结合，用专有的cfRNA检测技术为孕妇检测胎龄、评估早产风险、预测先兆子痫。Quake团队的血液测试技术被比尔盖茨评选为2019年人类10项突破性技术之一，单次测试的花费却不超过10美元。Mirvie实现了为女性提供怀孕健康的新机会，CEO Jain先生也表示公司下一步将会在妊娠糖尿病、胎盘植入等可能造成大出血的妊娠问题做出技术突破。Mirvie RNA平台根据每个妊娠情况的基本生物学原理，提前数月预测病发病“这个领域的许多科研成果并不像我们在癌症等领域所看到的那样发达，那些领域一直在获得大量的投资，”GV(Google Ventures)的普通合伙人Krishna Yeshwant说：“这意味着人们可以将这些不同领域的知识带入女性健康。”有创性产前诊断方法，如绒毛取材术、羊膜腔穿刺术和经皮脐血管穿刺等，在临床上暴露出孕妇伤害大、流产风险高、检测孕周偏晚等痛点；先兆子痫也只是通过临床表现进行诊断或患病史进行筛查，这一切被国内越来越多的医护人员和科研学者看到。POCT临床诊断设备研发商赛雷纳实现对母体外周血中游离胎儿细胞/DNA的准确鉴别，通过无创产检基因检测(NIPT)分析评估胎儿是否存在染色体或基因异常。奥丞生物自主研发的胎盘生长因子检测试剂盒(PLGF)获得NMPA批准，让国内先兆子痫的产前筛查有了突破性成果。由国家卫健委制定、国务院成立健康中国行动推进委员会统筹推出的《健康中国行动(2019-2030年)》明确指出：2022年、2030年我国孕产妇死亡率要求分别下降到18/10万及以下和12/10万及以下；产前筛查率分别达到70%及以上和80%及以上。再转向液体活检在中国的潜在市场空间，灼识咨询预计到2030年在癌症伴随诊断、微小残留病监测和癌症早筛早检等三个领域的潜在市场规模分别为45、150、 290亿美元，总体市场空间达约485亿美元，约合人民币近3400亿。癌症液体活检技术在国内日益成熟的临床应用和持续扩张的市场份额为填补产妇液体活检技术缺口带来一定希望，但目前最重要的还是要取得“孕妇血液中游离DNA和RNA识别与检测”的技术突破，孕产妇健康需要获得更多“目光”。*参考文献：Ngo, et al. Noninvasive blood tests for fetal development predict gestational age and preterm delivery. SCIENCE. 2018. SourceRasmussen, et al. RNA profiles reveal signatures of future health and disease in pregnancy. Nature. 2022. Source想要联系动脉网报道的企业，请点击文末左下方“阅读原文”填写表单，我们的工作人员将尽快为您服务。左右滑动查看更多近期推荐声明：动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。动脉网，未来医疗服务平台