NFAT1

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Sophia 导读： 肿瘤起始细胞（TICs）的恢复力和免疫抑制微环境是侵袭性致癌表型，导致肺腺癌 （LUAD） 患者的长期结局不令人满意。介导TICs与免疫耐受之间相互作用的分子机制尚未阐明。半乳糖凝集素-9在肿瘤发生和免疫抑制微环境中的作用仍然未知。 2024年3月25日，香港大学研究人员联合中山大学研究人员共同在《Advanced Science》上发表题为“The Dual Role of the NFATc2/galectin-9 Axis in Modulating Tumor-Initiating Cell Phenotypes and Immune Suppression in Lung Adenocarcinoma”的研究论文， 研究结果表明，半乳糖凝集素-9在TIC调节和免疫抑制中起着双重作用，并表明它是消除LUAD肿瘤恢复力和释放免疫抑制的潜在治疗靶点。 https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/full/10.1002/advs.202306059 研究背景 01 肺癌是最致命的恶性肿瘤，占全球所有癌症死亡人数的18%。尽管引入了靶向治疗，但晚期癌症的治疗失败很常见，需要新的治疗方法。耐药性和侵袭性生长特性的获得被认为是由于选择一组表现出增强的运动性、转移性、恢复力和存活率等的细胞，称为癌症干细胞或肿瘤起始细胞 （TIC）。 通过维持这种弹性的分子机制靶向TIC可能是改善治疗结果的合理策略。 研究进展 02 为了研究半乳糖凝集素-9 是否参与维持肿瘤干性，我们首先使用2种替代标记物比较了 TICs 和非TIC之间的表达，即细胞形成肿瘤球体的能力和肺癌干细胞标志物 ALDH 和 CD44 （ALDH/CD44） 的高水平共表达。与单层相比，肿瘤球体在转录本（LGALS9）和蛋白质水平上都表现出更高的半乳糖凝集素-9 水平（图 1A、B）。与ALDH/CD44共表达水平最低的非TIC亚集相比，ALDH/CD44 TIC亚集观察到类似的结果（图1C）。为了研究半乳糖凝集素-9 是否在功能上参与支持 TIC，生成了 HCC827 和 H1975 细胞的 LGALS9 敲除 （Gal9-KO） 克隆（图 1D），并通过在 H1975 细胞中过表达 LGALS9 进一步挽救了半乳糖凝集素-9 的表达。Gal9-KO导致球体形成显著抑制，但这种作用通过过表达半乳糖凝集素-9（Gal9-KO / OE）而逆转，如H1975细胞所示（图1E）。此外，对于表现出相对较低的半乳糖凝集素-9水平的A549细胞，通过基于CRISPR的SAM系统（Gal9-SAM）内源性过表达半乳糖凝集素-9导致增强的球体形成（图1D，F）。HCC827 细胞中的半乳糖凝集素-9 敲除也导致 ALDH/CD44 TIC 比例的抑制，而 A549 细胞中过表达半乳糖凝集素-9 导致 ALDH/CD44 TIC 增加（图 1G，H）。此外，为了阐明球体数量的变化是否是由于细胞增殖状态的改变，使用了 BrdU 测定， 结果表明 HCC827、H1975 和 A549 细胞的增殖速率没有因半乳糖凝集素-9 敲除或过表达而显著改变，这表明半乳糖凝集素-9 主要影响评估的 LUAD 细胞的干性而不是增殖（图1I）。 接下来，评估半乳糖凝集素-9对肿瘤转移、癌症耐药性和肿瘤发生的影响。半乳糖凝集素-9敲除的HCC827和H1975细胞显示出抑制细胞迁移的能力，以及对吉非替尼和顺铂治疗的致敏，而H1975中半乳糖凝集素-9表达的挽救逆转了这些抑制作用。相反，A549细胞中半乳糖凝集素-9的过表达促进了迁移和顺铂耐药性（图1J-N）。为了证明半乳糖凝集素-9的体内作用，使用限制稀释测定法评估肿瘤发生。具有 Gal9-KO 的 HCC827 细胞显著减少肿瘤发生，延长无肿瘤生存期，并导致肿瘤植入失败，观察 5000 个细胞 3 个月（图 1O）。相比之下， 具有Gal9-SAM的A549细胞的肿瘤发病率显著增加，TIC频率更高，无肿瘤生存期更短（图1P）。总体而言，这些结果表明半乳糖凝集素-9在支持LUAD的TIC表型中起着功能作用。 半乳糖凝集素-9支持肺腺癌的TIC表型。 研究结果 03 本研究探讨了半乳糖凝集素-9 在 LUAD 的 TIC 调节和免疫调节中的潜在作用。结果表明，半乳糖凝集素-9支持LUAD的TIC特性。患者来源的类器官和匹配的外周血单核细胞的共培养表明，肿瘤分泌的半乳糖凝集素-9抑制T细胞毒性并诱导调节性T细胞（Tregs）。 临床上， 半乳糖凝集素-9 在人 LUAD 中上调。半乳糖凝集素-9 的高表达预示着较差的无复发生存期，并与高水平的 Treg 浸润相关。LGALS9 是编码半乳糖凝集素-9 的基因，通过计算机模拟预测和荧光素酶报告基因测定被发现受活化 T 细胞 2 核因子 （NFATc2） 的转录调节，NFATc2 是一种先前报道的 TIC 调节因子。 总体而言，结果表明NFATc2/半乳糖凝集素-9轴在TIC调节和免疫抑制中起着双重作用。 参考资料： https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/full/10.1002/advs.202306059 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 线上｜03月28日 ▶Twist全外显子组测序应用新篇章 🕓 上海｜03月28日-30日 ▶2024（第二届）合成生物学与生物医学健康大会参会指南公布！ 🕓 上海｜06月14日-16日 ▶ 第六届上海国际癌症大会将于6月14-16日在上海举办，学科交叉，共同推进肿瘤研究与诊治多模态！ 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Rainbow 导读： 胃癌（GC）是全球第五常见的癌症，也是与癌症相关死亡的第四大主要原因。 3月6日，南京大学汪俊军、中山大学王红胜共同通讯在期刊《Cell Death & Disease》上在线发表题为“The RNA m 6 A reader IGF2BP3 regulates NFAT1/IRF1 axis-mediated anti-tumor activity in gastric cancer”的研究论文，在这项研究中，研究人员全面调查了m 6 A阅读蛋白IGF2BP3对GC恶性生物学行为的影响，阐明了其分子机制，并提出IGF2BP3可能是GC进展的新治疗靶点。 https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41419-024-06566-0 研究背景 01 胃癌（GC）是全球第五常见的癌症，也是与癌症相关死亡的第四大主要原因。在中国，来自高质量癌症登记处提交的数据估计，2015年全国约有403,000人被新诊断为胃癌，几乎有291,000人死亡。 因此，迫切需要开发新型有效的胃癌治疗靶点。 N 6 -甲基腺苷（m 6 A）是真核生物mRNA中最丰富的化学修饰。m 6 A甲基化是一个动态可逆的过程，由甲基转移酶和去甲基化酶调控。m 6 A结合蛋白能够结合到m 6 A位点，通过调节其核转运、选择性剪接、降解和翻译来影响mRNA的命运。m 6 A甲基化的失调已被证实与多种人类癌症的发生有关。报道了m 6 A甲基转移酶和去甲基化酶的异常表达促进了胃癌的发生和进展。然而，胃癌中m 6 A阅读蛋白的生物学意义及其潜在的分子机制仍不清楚。 干扰素（IFNs）表现出强大的抗肿瘤作用。干扰素调节因子（IRFs）是干扰素信号调控网络中的关键转录因子（TFs）。 作为一种众所周知的肿瘤抑制因子，IRF1在癌细胞中发挥着多种生物学功能，包括抗增殖、诱导凋亡和细胞周期阻滞。 在胃癌患者中，IRF1位点显示高频率的杂合性缺失。人类胃癌中观察到IRF-1位点功能失活点突变。然而，m 6 A甲基化与IRF1之间的相互作用尚未阐明。 活化T细胞核因子1（NFAT1）是主要的NFAT亚型，在免疫系统和炎症反应中发挥重要作用。 越来越多证据显示，NFAT1在各种人类癌症中高表达，并通过调节肿瘤细胞增殖、细胞周期、凋亡、迁移和侵袭等过程参与肿瘤发生和进展。 研究发现 02 IGF2BP3在GC组织中表达显著升高，并与GC患者的不良预后相关。IGF2BP3的沉默显著削弱了GC细胞的迁移和克隆能力，促进凋亡，抑制翻译，并抑制了体外生长和进展。机制上，IGF2BP3以m 6 A依赖的方式调节了活化T细胞核因子1（NFAT1）的mRNA稳定性和翻译。然后，由IGF2BP3诱导的NFAT1作为转录因子（TF）负调控干扰素调节因子1（IRF1）的启动子活性，从而抑制其表达。抑制IGF2BP3诱导的IRF1表达会激活干扰素（IFN）信号通路，发挥其抗肿瘤作用。升高的IGF2BP3通过调节NFAT1/IRF1通路促进了体内外的GC进展。 靶向抑制IGF2BP3可能是GC治疗的潜在方法。 研究结论 03 综上所述，在这项研究中，研究人员全面调查了m 6 A阅读蛋白IGF2BP3对GC恶性生物学行为的影响，阐明了其分子机制，并提出IGF2BP3可能是GC进展的新治疗靶点。 参考资料： https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41419-024-06566-0 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜9月20日-21日 ▶第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

这项研究揭示，NFAT5的高表达能够加剧肿瘤浸润CD8+T细胞的耗竭，或可作为潜在的免疫治疗靶点，通过干预NFAT5的表达或活性来提高CD8+T细胞对肿瘤的反应，从而改善癌症治疗的效果。 瑞士洛桑大学的Grégory Verdeil团队发现，转录因子NFAT5是介导CD8+T细胞耗竭的关键因子，而且具有环境特异性。只有在肿瘤环境下，NFAT5的高表达才会诱导CD8+T细胞耗竭，而在慢性感染条件下不表现活性[1]。 文章于近日发表在Nature Immunology期刊上。 论文首页截图 已有研究表明，NFAT5在巨噬细胞中调控炎症反应，参与CD4+辅助性T细胞的生成，但NFAT5与CD8+T细胞的功能之间有何相关还尚未可知。 此次，通过单细胞RNA测序分析，Grégory Verdeil等人在黑色素瘤小鼠模型和黑色素瘤患者样本中观察到，肿瘤浸润CD8+T细胞中NFAT5的表达显著上调。特别是在CD8+耗竭前体T细胞和CD8+耗竭T细胞中，NFAT5的表达水平高于其他亚群，包括幼稚型、早期活化型或记忆型CD8+T细胞。 利用遗传学手段，研究者们探索NFAT5对CD8+T细胞的抗肿瘤效应的影响。 结果发现，使肿瘤浸润CD8+T细胞过表达NFAT5，会导致其效应受损，加强肿瘤生长，并诱导CD8+T细胞启动耗竭相关的细胞内通路。 相反，当NFAT5被敲除时，肿瘤浸润CD8+T细胞的抗肿瘤效应显著增强，能够产生更高水平的干扰素γ（IFNγ）、肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素-2（IL-2），同时表达较低水平的PD-1、TOX等耗竭标志物，且肿瘤生长被明显抑制。 敲除NFAT5可以部分恢复T细胞的抗肿瘤功能 进一步研究表明，NFAT5能够直接作用于编码耗竭相关因子的基因，但其表达和激活并不能单独诱导CD8+T细胞发生耗竭。在之前的工作中，转录因子NFAT1/NFAT2被证明可以诱导CD8+T细胞中的耗竭标志物表达上调，启动耗竭相关通路；在这里，研究者们发现，NFAT5是放大了NFAT1/NFAT2诱导的耗竭特征，加剧CD8+T细胞的耗竭状态。 以上结果表明，NFAT5是引发CD8+T细胞耗竭的重要信号，且依赖于转录因子NFAT1/NFAT2的表达和活性。 不，话还不能这么绝对。 此前研究T细胞耗竭时，大家通常将慢性感染与肿瘤环境一视同仁，很少在意这两种条件下T细胞耗竭的发生有什么差别。而研究者们发现，NFAT5在其中扮演不同的角色，活性受环境特异性因素的调控。 具体来看，虽然在慢性感染条件下小鼠脾脏中的CD8+T细胞同样表达高水平NFAT5，但是不发挥与耗竭相关的转录因子活性，即不会与编码耗竭因子的基因结合以及启动转录。 慢性感染条件下，敲除NFAT5对T细胞功能没有明显影响 NFAT5是如何分辨慢性感染和肿瘤环境的呢？ 体外实验和小鼠体内实验结果显示， NFAT5的激活受细胞外渗透压调控。当培养基处于高渗透压（380 mOsm NaCl）时，CD8+T细胞中的NFAT5表现出活性。NFAT5对于其它刺激条件，如氧化应激、缺氧、细胞因子、刺激不敏感。 研究者们推测，可能是由于相较于慢性炎症，肿瘤环境的渗透压更高，符合NFAT5的激活条件。因此，尽管在黑色素瘤小鼠模型和慢性炎症小鼠模型中，CD8+T细胞中的NFAT5的表达均明显上调，但仅在肿瘤环境中被激活，引发T细胞耗竭。 NFAT5在两种条件下都高表达，但只在肿瘤环境下诱导T细胞耗竭[2] 总体来说，这项研究揭示，NFAT5的高表达能够加剧肿瘤浸润CD8+T细胞的耗竭，或可作为潜在的免疫治疗靶点，通过干预NFAT5的表达或活性来提高CD8+T细胞对肿瘤的反应，从而改善癌症治疗的效果。 鉴于NFAT5活性的环境特异性，Grégory Verdeil等人表示，这对于细胞过继免疫治疗中的体外扩增技术具有重要参考价值。同期评论认为，NFAT5是充当了CD8+T细胞的环境传感器，在特定组织环境内对T细胞的命运进行不同决策。这意味着，靶向NFAT5的药物可以选择性地影响肿瘤环境中的T细胞，从而防止由于激活全身T细胞而产生的不良效应。 参考文献： [1]https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41590-023-01614-x [2]Buck, J., Joshi, N.S. Cancer- and infection-induced T cell exhaustion are distinct. Nat Immunol (2023). https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41590-023-01624-9