ZEB1

前言肿瘤是一个复杂的生态系统，其中癌症细胞和多种宿主细胞之间的相互作用影响疾病的进展和治疗反应。在肿瘤进展过程中，癌症细胞采用多种途径来逃避免疫攻击，例如下调抗原提呈机制或诱导抑制性免疫检查点分子，而免疫压力在肿瘤的发展和转移扩散过程中促进克隆进化。同时，癌症细胞劫持免疫细胞，如中性粒细胞、巨噬细胞和调节性T细胞（Treg），以协调免疫抑制性肿瘤微环境（TME）。这反过来促进免疫逃逸，促进血管和细胞外基质的重塑，并支持癌症进展和治疗抵抗。异常免疫反应被广泛认为是癌症的标志，并为癌症治疗提供了有吸引力的靶点。因此，我们有必要深入了解癌症细胞的内在特征，包括遗传变异、信号通路调节和代谢改变，它们在协调免疫景观的组成和功能状态方面发挥关键作用，并影响免疫调节策略的治疗效益。遗传改变癌基因、抑癌基因或DNA损伤修复基因中的特定癌症细胞固有遗传改变有助于调节癌症免疫状况。癌基因癌症细胞中不同的致癌基因通过不同的机制调节免疫行为，这些机制因癌症类型、癌症分期和癌症部位而异。例如，KRAS突变通过IL-8诱导的炎症、IL-6介导的巨噬细胞和Treg细胞浸润、GM-CSF诱导的Gr1+CD11b+髓系细胞的扩增、IL-10和TGF-β介导的CD4+CD25−T细胞向Treg细胞的转化、以及抑制干扰素调节因子2（IRF2）和随后产生的CXCL3，从而导致CD8+T细胞抑制，髓系衍生抑制细胞（MDSCs）的迁移增强。MYC通过增强CD47和PD-L1表达来抑制抗肿瘤免疫，从而削弱巨噬细胞和T细胞的募集。此外通过分泌IL-1β，阻断细胞毒性T细胞、NK细胞和树突状细胞的浸润，并增强支持肿瘤的巨噬细胞和中性粒细胞的浸润。KRAS突变和MYC还通过与MYC相互作用的锌指蛋白1（MIZ1）产生协同作用，介导IFN-β的抑制以及CCL9和IL-23的分泌，增强PD-L1+巨噬细胞浸润，抑制B细胞、T细胞和NK淋巴细胞驱动免疫逃避。此外，突变的表皮生长因子受体（EGFR）通过降低PD-L1表达来驱动免疫逃逸，通过IRF1介导的CXCL10下调阻碍CD8+T细胞募集，并通过CD73依赖性腺苷生成或JNK–JUN介导的CCL2上调促进Treg细胞浸润。人表皮生长因子受体2（HER2）扩增导致主要组织相容性复合物I类（MHC-I）的下调和TANK结合激酶1（TBK1）的磷酸化，其抑制下游cGAS–STING信号传导和IFNβ产生，导致免疫逃避。抑癌基因抑癌基因通过不同的环境依赖机制调节免疫。例如，研究发现Trp53的缺失通过WNT配体介导的巨噬细胞极化和IL-1β的产生驱动免疫抑制，导致中性粒细胞的全身聚集，从而CD8+T细胞的抑制和CXCL17、CCL3、CCL11、CXCL5和M-CSF介导的巨噬细胞和Treg细胞的募集。TP53的突变与PD-L1表达相关，并通过CXCL2分泌调节免疫抑制中性粒细胞的募集，通过NF-κB介导的IL-8调节慢性炎症，并且结合TBK1抑制下游cGAS–STING–IRF3信号传导和IFN-β1的产生，其减少T细胞和NK细胞浸润并增强巨噬细胞极化。相反，TP53的功能增益突变与新抗原表达，以及IFN-γ和CXCL9表达相关，这支持抗肿瘤免疫。在KRAS突变肿瘤中，丝氨酸/苏氨酸激酶11（STK11）的失活通过粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、IL-6和CXCL7的表达刺激免疫抑制中性粒细胞的积聚。此外，KRAS和STK11突变肿瘤中PD-L1的表达会导致对免疫检查点阻断（ICB）的抵抗。最后，PTEN丢失通过CCL2和VEGF的分泌减少CD8+T细胞浸润，并激活PI3K信号增强PD-L1的表达，以及NF-κB介导的CCL20、CXCL1、IL-6和IL-23分泌增强Treg细胞和髓系细胞浸润，并通过IL-1β和M-CSF驱动局部MDSC扩增。DNA损伤修复机制的遗传改变癌症细胞中的错配修复（MMR）缺陷会导致突变、新抗原和细胞中DNA的积累，从而触发cGAS–STING依赖性的T细胞浸润，免疫检查点分子如PD-1、PDL1、CTLA-4和LAG-3在浸润免疫细胞上的表达增强。在BRCA1突变的肿瘤中，双链DNA积聚在细胞中，并引发与CD8+T细胞浸润相关的cGAS–STING介导的炎症反应。cGAS–STING还促进免疫抑制性髓系细胞、巨噬细胞、Treg细胞和耗竭的PD1+T细胞的募集，以及VEGF的上调。DNA传感基因和下游介质（如IFN-β或CCL5）的遗传缺失或表观遗传沉默可介导BRCA1突变肿瘤的免疫逃逸，以及PD-L1的表达增强。相反，BRCA2突变肿瘤显示cGAS–STING介导的各种T细胞群的富集。表观遗传修饰除了遗传改变外，表观遗传改变也是癌症细胞的一个共同特征，在核结构和基因转录中起着至关重要的作用。癌症表观基因组会发生各种变化，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA的失调。越来越多的证据表明，癌症细胞中发生的表观遗传变化也会影响与免疫系统的串扰。DNA甲基化由于超级增强子（SE）的形成，炎症基因的DNA去甲基化导致CXC趋化因子配体（CXCL）介导的中性粒细胞募集，而总体低甲基化与PD-L1、IL-6和VEGF的表达增强相关。而DNA（超）甲基化可降低编码PD-L1的基因CD274和编码MHC-I的HLA基因的表达，而编码cGAS–STING的基因通过启动子甲基化的转录抑制增强MHC-I表达和T细胞识别。异柠檬酸脱氢酶1（IDH1）或IDH2的突变通过将α-酮戊二酸转化为（R）-2-羟基戊二酸（2HG）来诱导全局超甲基化。而编码PD-L1、CXCL9和CXCL10免疫相关基因的转录抑制会损害IDH突变肿瘤中CD8+T细胞的浸润，G-CSF的转录激活会增强非抑制性中性粒细胞和前中性粒细胞的浸润。组蛋白甲基化组蛋白H3在Lys27发生三甲基化（H3K27me3），在DNA低甲基化的背景下，抑制编码MHC-I、CXCL9和CXCL10的基因，并减少CD8+T细胞浸润。癌症细胞中的多梳抑制复合物2（PRC2）活性介导H3K27me3，抑制G-CSF和IL-6的表达并诱导性一氧化氮合成酶阳性（iNOS+）巨噬细胞、中性粒细胞和T细胞的招募。ARID1A是SWI/SNF复合物的DNA结合亚基, ARID1A的遗传突变会抑制IFN-γ诱导基因转录和CXCL9、CXCL10和CXCL11的表达，从而抑制T细胞浸润。组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化通过组蛋白乙酰转移酶1（HAT1）调节免疫应答，HAT1介导CD274和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的表达，HDACs抑制编码PD-L1和PD-L2的基因的表达，以及CCL5、CXCL9和CXCL10的表达，从而损害T细胞浸润。细胞内信号通路癌症细胞的一个关键特征是异常信号传导，这是由编码或非编码DNA区域的遗传或表观遗传改变以及生长因子和代谢等外部信号驱动的。WNT–β-catenin通路激活的癌症细胞内固有WNT–β-catenin信号与免疫排斥相关，但其潜在机制仍不明确。WNT–β-catenin通过诱导ATF3表达阻断CD103+树突状细胞的募集和T细胞启动，并抑制CCL4或CCL5分泌。TGF-β通路淋巴细胞抗原LY6K和LY6E在癌症细胞中的过表达激活TGF-β信号转导和SMAD2/3磷酸化，导致NK细胞活性降低和Treg细胞浸润增强。αVβ6整合素的上调通过激活TGF-β和SMAD2/3磷酸化来调节SOX4的表达，SOX4抑制多种I型干扰素诱导基因和编码MHC-I的基因，同时增强PD-L1表达，这会损害细胞毒性T细胞介导的免疫。此外，癌症细胞衍生的TGF-β介导CD4+T细胞向Treg细胞的转化。而SMAD4的敲除会导致肿瘤细胞中TGF-β信号的失活，这增强了CCL9的表达和未成熟髓系细胞的募集。NF-κB信号通路PD-L1的表达受癌症细胞内NF-κB信号转导的转录调控，其途径是通过MUC1-c与CD274启动子上的NF-κB亚基p65的直接结合，或通过TGF-β介导的MRTFA的表达。MUC1-C和p65还驱动ZEB1转录，这导致编码CCL2、IFN-γ、GM-CSF和TLR9的基因受到抑制，CD8+T细胞浸润受损。相反，免疫疗法和化疗诱导的NF-κB和p300–CBP的活化增强了MHC-I抗原呈递和CD8+T细胞识别。HIF信号通路缺氧诱导的缺氧诱导因子1α（HIF1α）信号通路通过增强CD274的表达和抑制编码CCL2和CCL5的基因来驱动免疫逃避，这会损害NK细胞和CD8+T细胞的浸润，而HIF2α诱导CXCL1的表达并促进肿瘤的中性粒细胞募集。代谢改变在肿瘤的发生和进展过程中，癌症细胞及其TME不断暴露在恶劣的条件和压力下。为了生存和维持生长，需要细胞适应和代谢重编程。癌症代谢重编程与免疫抑制和逃避有关。肿瘤细胞消耗大量葡萄糖，这与T细胞浸润不良有关。高葡萄糖消耗导致乳酸的产生并分泌到肿瘤微环境中，乳酸在肿瘤微环境中以免疫抑制的方式起作用，降低NK细胞的细胞溶解活性，并增强PD-1表达和Treg细胞的免疫抑制能力。此外，乳酸增加了肿瘤和脾脏中MDSC的频率，并在肿瘤相关巨噬细胞中诱导“M2样”极化。此外，癌症细胞中谷氨酰胺的消耗降低CD8+T细胞的活化和浸润，并通过增加G-CSF的分泌增强MDSC的募集。小结近年来，关于癌症细胞-免疫细胞串扰的研究大幅增长。跨越式发展的技术进步，包括单细胞多组学技术，基于人工智能的系统生物学方法以及体内体细胞基因编辑策略，有望加速这些研究的深入，并最终形成针对个体患者的新型免疫干预策略。展望未来，个性化免疫干预策略将需要综合多组学肿瘤表征、免疫分析、液体活检样本的动态监测以评估基于血液的生物标志物、计算数据分析和转化，以及临床相关体外和体内模型的机制研究。有关癌症细胞内在和癌症细胞外部特征的知识体系将共同决定局部和系统免疫状况，以指导临床决策，并为针对患者个性化新型治疗方法开辟道路。参考文献：1.Mechanisms driving the immunoregulatory function of cancer cells. Nat Rev Cancer.2023 Jan 30.封面图来源：pixabay版权声明/免责声明本文为授权转载文章。本文仅作信息交流之目的，不提供任何商用、医用、投资用建议。文中图片、视频、字体、音乐等素材或为药时代购买的授权正版作品，或来自微信公共图片库，或取自公司官网/网络，部分素材根据CC0协议使用，版权归拥有者，药时代尽力注明来源。如有任何问题，请与我们联系。衷心感谢!药时代官方网站:www.drugtimes.cn联系方式:电话:13651980212微信:27674131邮箱:contact@drugtimes.cn股价大涨270%！涨的是所有GLP-1“弯道超车”的机会3个月减重近30斤，股价翻倍，Viking已被礼来看中？14.6亿美元！诺和诺德又有新交易点击这里，欣赏更多精彩内容！

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Jerry 导读： 胃癌(GC)是一种异质性疾病，威胁着全球数百万人的生命，但长链非编码RNA(lncrna)在不同GC亚型中的功能作用仍不清楚。微卫星稳定型(MSS)/上皮间质转化型(EMT)胃癌是最具侵袭性的胃癌亚型，预后较差。 近日，香港中文大学联合中山大学研究人员在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为“LncRNA MIR200CHG inhibits EMT in gastric cancer by stabilizing miR-200c from target-directed miRNA degradation”的研究论文，本研究中，研究人员应用整合网络分析揭示了lncRNA在胃癌亚型之间的异质性，并确定MIR200CHG是MSS/EMT胃癌中特异性介导EMT的主调控因子。MIR200CHG在MSS/EMT胃癌中通过启动子区高甲基化沉默表达，与不良预后相关。MIR200CHG在体外可逆转胃癌细胞间质特性，并抑制体内转移。 本研究揭示了一个亚型特异性的lncRNA调控网络，为MSS/EMT胃癌提供了临床相关的生物学见解。 https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41467-023-43974-w#Sec14 研究背景 01 胃癌是全球第五大常见恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第四大原因，全球每年新诊断病例超过100万例。 重要的是，胃癌是一种具有复杂遗传和表观遗传改变的异质性疾病，导致不同的临床表现、治疗反应和预后。根据亚洲癌症研究小组(ACRG)开发的最广泛使用的分类方法之一，胃癌可分为4种分子亚型，与临床结局相关，具有不同的生物学特性。值得注意的是，MSS/EMT亚型的患者具有更高的复发风险和更差的总生存。尽管在研究胃癌的异质性方面付出了巨大的努力，但MSS/EMT亚型的调控机制仍然不清楚，这阻碍了个性化治疗的新型靶向治疗的设计。 长链非编码RNA (lncrna)是一类长度大于200个核苷酸、不具有蛋白质编码潜能的RNA，因其在肿瘤发生、发展和转移中的重要作用而受到越来越多的关注。然而，研究人员对lncrna在(不)稳定miRNA中的作用知之甚少。 近年来对胃癌的研究发现，多种IncRNA可调控胃癌的迁移、侵袭和转移。LncRNA CA3-AS1通过吸附miR-93-5p和靶向BTG3抑制胃癌的迁移和侵袭。尽管对单个lncRNA的研究非常丰富，但目前还缺乏在全基因组范围内对lncRNA调控网络的系统研究。此外，作为一种高度异质性的疾病实体，研究人员对lncRNA在胃癌中功能的亚型特异性知之甚少。 研究进展 02 研究人员在两个非mss /EMT细胞系nugc4和NCI-N87中建立MIR200CHG敲低的细胞，并检测体外抑制MIR200CHG对EMT的影响。与预期的结果一致，敲低MIR200CHG诱导了NUGC4和NCI-N87细胞由上皮细胞形态向间质细胞形态的逆转，并显著促进了细胞的体外迁移。此外，免疫荧光分析显示，敲低MIR200CHG增加了NUGC4和NCI-N87细胞的伪足形成，伴随着上皮标志物ZO-1和E-cadherin的表达降低和间质标志物波形蛋白的表达升高。RT-qPCR和Western blot结果显示，敲低MIR200CHG后，E-cadherin和ZO-1的表达降低，纤连蛋白和ZEB1的表达升高。 图1：MIR200CHG抑制在体外诱导胃癌细胞的EMT识别，并促进体内转移 此外，研究人员建立了NCI-N87转录和MIR200CHG敲低细胞系小鼠腹股沟淋巴转移模型，研究MIR200CHG沉默对淋巴结转移的影响(n = 6)。如图1所示，敲低组腹股沟淋巴结体积明显大于scramble组。为了进一步证实MIR200CHG在胃癌转移中的作用，研究人员建立了小鼠腹膜转移模型。数据显示，抑制MIR200CHG会加重小鼠腹膜转移并降低总生存率。抑制MIR200CHG导致小鼠体重增加更快，反映了腹水产生的速度。 总之，这些结果表明MIR200CHG对抑制胃癌转移至关重要。 研究过程 03 在本研究中，研究人员首先研究了lncRNA在胃癌中的异质性，并发现大多数差异的lncRNA是特异性的MSS/EMT亚型。使用基于网络的方法，研究人员确定了lncRNA MIR200CHG是胃癌MSS/EMT亚型中EMT的主要调节因子。 在本研究中，研究人员证明了MIR200CHG直接结合并稳定miR-200c。大量证据表明，在miR-200c的非种子区直接结合的MIR200CHG破坏了miR-200c和其诱导tdmd的mrna(如ZEB1)的扩展碱基配对，从而阻止了AGO2的广泛结构重排以稳定miR-200c。本发现为lncRNA增加miRNA稳定性的功能模式提供了见解。 此外，研究人员证实了miR-200c是MIR200CHG的功能性下游靶点，并且MIR200CHG通过部分依赖miR-200c的方式调节EMT。另外，ENCORI数据库显示，MIR200CHG可能通过直接靶向下游基因发挥mir -200c非依赖性的功能。包括miR-429在内的miR-200同源物在结直肠癌和肝细胞癌中参与了EMT的调控。MS2-RIP结果表明，MIR200CHG可以与miR-429相互作用，提示MIR200CHG可能通过调控miR-429在EMT调控中的潜在作用，但需要进一步验证。 研究结论 04 总之，研究人员确定MIR200CHG是MSS/EMT亚型GC中EMT的主要调节因子。MIR200CHG在MSS/EMT亚型中的表达被抑制归因于其启动子的高甲基化，MIR200CHG的缺失诱导了GC细胞的间充质表型。本研究结果为支持MIR200CHG作为潜在的预后和预测性生物标志物以及GC的治疗靶点提供了坚实的证据。 参考资料： https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41467-023-43974-w#Sec14 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｜12月19日-20日 ▶第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会（日程稍后公布） 点击对应文字 查看详情

进一步地，研究者利用该模型系统绘制出中国人群结直肠癌的增强子-目标基因映射图谱，高通量鉴定出超过34,130个增强子-基因调控对，涉及15,121个增强子元件和12,351个目标基因。 近日，武汉大学公共卫生学院缪小平和田剑波教授课题组，在Nature Communications在线发表了题为“Genome-wide enhancer-gene regulatory maps link causal variants to target genes underlying human cancer risk”的研究论文。 目前，全基因组关联研究（Genome-wide association study, GWAS）已经鉴定出数千个与肿瘤等多种复杂疾病风险相关的易感位点，为疾病研究提供了宝贵的遗传信息。在GWAS所发现的易感位点中，超过90%的位于基因组非编码区，其统计学关联背后的生物学机制尚有待研究。在基因组高通量检测技术的支持下，研究者发现这些非编码区域中包含着许多顺式调控元件（Cis-Regulatory Element，CRE），比如启动子、增强子、绝缘子等，可在基因表达调控中发挥巨大的作用，位于调控区域的遗传变异可通过影响与转录因子的结合能力，影响CRE的活性以及染色质空间交互作用，从而改变靶基因的表达水平，进而影响疾病风险。因此，如何发现真正的“致病”遗传位点（causal variants）并揭示其生物学功能，是目前肿瘤基因组流行病学研究的重要机遇和挑战，也是将其应用于预防医学实践，成为潜在的生物标志物和预防靶点的关键。然而，高通量地解析对非编码元件的功能是极为困难的，需要从众多转录调控序列中鉴定出真正具有功能的增强子，并识别其真正调控的目标基因。因此，亟需开发一种高通量方法可以系统性地识别和鉴定非编码区域遗传位点的生物学功能及其直接作用的目标基因，尤其是针对中国人群结直肠癌演变过程中特异性的功能性调控元件。 为解决上述问题，研究者采用Activity-by-Contact (ABC) 模型，在全基因组范围内绘制增强子-目标基因映射图谱。该模型设计的基本原理是：候选调控元件对目标基因表达的定量影响应该取决于它作为增强子的活性（Activity），加权于它与目标基因启动子的染色质接触频率（Contact）；而一个候选调控元件对目标基因表达的相对贡献值取决于该元件的定量影响除以目标基因所在区域内所有候选调控元件的总定量影响。ABC模型系统整合了代表调控元件活性状态的ATAC-seq和H3K27ac ChIP-seq信号峰，以及代表染色质接触频率的Hi-C数据，有效地在全基因组范围内鉴定活性增强子元件及其调控的靶基因，进而构建增强子-靶基因精准映射图谱，并且有助于解释调控型遗传变异的生物学功能。研究者基于此模型，通过智能整合ATAC-seq、ChIP-seq、Hi-C和RNA-seq等多维度生物组学数据，系统地构建了涵盖20种人类癌症类型的全基因组增强子-目标基因映射图谱。研究者共鉴定出了544,849个增强子-目标基因调控映射对，涉及266,956个增强子元件和216,268个目标基因，平均每个肿瘤类型27,243个增强子-目标基因调控映射对，最少是子宫体内膜癌20,134个，最多是急性髓系白血病37,053个，为系统构建人类恶性肿瘤表观遗传调控图谱提供了丰富的遗传资源和计算框架。 此外，研究者利用一系列功能注释方法详细表征了ABC增强子及其调控的目标基因的功能特征。结果显示：ABC增强子遗传位点显著富集在染色质活性区域和肿瘤的易感GWAS区域，提示这些遗传位点对解析疾病的遗传易感性有一定的贡献。同时也发现ABC增强子调控的目标基因则具有一定的肿瘤分子特征，与多个肿瘤细胞信号通路、突变负荷和肿瘤免疫微环境密切相关，提示ABC调控的目标基因具备一定临床转化价值和药物靶标潜力。值得一提的是，相较于其他方法，如基于遗传位点位置分布、eQTL统计学数量关系、增强子活性与基因表达相关性以及染色质交互频率，ABC模型在有效鉴定功能性调控位点及其目标基因方面具有更高的可重复性和准确性，这可能是因为ABC模型从基因组功能学角度出发，综合考虑了增强子表观活性以及染色质远程交互作用之间的协作对基因表达调控的影响，因而展现出更强的预测效能。 进一步地，研究者利用该模型系统绘制出中国人群结直肠癌的增强子-目标基因映射图谱，高通量鉴定出超过34,130个增强子-基因调控对，涉及15,121个增强子元件和12,351个目标基因。随后，研究者通过大规模、多中心的人群流行病学研究：首先在包括17,789例病例和19,951例对照的大规模人群中，系统地筛选了与结直肠癌人群易感性显著相关的ABC调控遗传变异；并在包括6,024例病例和10,022例健康对照的大规模中国人群中进行独立验证。结果发现ABC评分最高的调控遗传位点rs4810856和结直肠癌人群易感性显著相关（OR=1.11, 95%CI=1.05-1.16，P=4.02×10−5），并通过ABC预测到三个潜在的目标基因PREX1、CSE1L和STAU1。最后通过一系列体内外生物学实验，发现rs4810856 T>C变异通过转录因子ZEB1介导的染色质远程交互作用，同时远程激活了PREX1、CSE1L和STAU1的表达，三个目标基因协同异常激活p-AKT信号通路，促进结直肠癌细胞的增殖能力和裸鼠皮下成瘤能力，增加个体罹患结直肠癌的风险。总之，该研究在全基因组范围内系统绘制了目前为止人类肿瘤最全的增强子调控元件-目标基因遗传调控映射图谱，为全面解析癌症的遗传复杂病因和易感新机制提供了新的理论线索和分析框架，发现的功能遗传标志物可为肿瘤高危人群识别和个体化精准防治和提供有效工具，具有潜在的早期筛查和临床应用转化价值。