RNA剪接增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制療效

真核生物基因包含一系列外顯子和內(nèi)含子，內(nèi)含子必須在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中被移除以便成熟的 mRNA 被翻譯成蛋白質(zhì)，RNA 剪接則是這一過(guò)程中至關(guān)重要的一步。RNA 剪接包含兩類剪接事件。

組成型剪接 (constitutive splicing): RNA 剪接的一種基本方式，這種情況下每個(gè)轉(zhuǎn)錄單位只產(chǎn)生一種成熟的 mRNA。

選擇性剪接 (alternative splicing): 一個(gè) pre-mRNA 可形成多種成熟的 mRNA�？勺兗艚优c疾病密切相關(guān)，最近的研究就發(fā)現(xiàn) RNA 剪接在腫瘤細(xì)胞中發(fā)生頻率遠(yuǎn)超過(guò)正常細(xì)胞，RNA 剪接過(guò)程及其調(diào)控可以促進(jìn)癌癥的發(fā)生和發(fā)展。


RNA 剪接是個(gè)高度受控的過(guò)程，除了剪接位點(diǎn)和剪接體還有很多剪接調(diào)控元件 (SRE) 參與了剪接調(diào)控。順式作用元件招募剪接因子，以促進(jìn)或抑制附近剪接位點(diǎn)的識(shí)別。反式作用元件可以結(jié)合至 pre-mRNA 上，調(diào)控剪接體的組裝和剪接位點(diǎn)的識(shí)別。

有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中大量的 RNA 剪接可能產(chǎn)生腫瘤新抗原。Intron retention is a source of neoepitopes in cancer 一文表明：由不完全 RNA 剪接產(chǎn)生的內(nèi)含子保留翻譯的多肽在腫瘤細(xì)胞系中可由人主要組織相容性復(fù)合物 I (MHC I) 呈現(xiàn)。然而，剪接衍生的多肽是否會(huì)引起內(nèi)源性免疫應(yīng)答仍是未知的。

Abdel-Wahab 等研究者在 Cell 的前沿研究“Pharmacologic modulation of RNA splicing enhances anti-tumor immunity” 解答了這一問(wèn)題，他們證實(shí)了在 RNA 剪接調(diào)節(jié)藥物的干擾下，腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生了新抗原，并且這些抗原通過(guò) MHC I 作為新抗原表位呈現(xiàn)，從而激發(fā)抗腫瘤免疫。 RBM39 是一種 RNA 結(jié)合蛋白，參與轉(zhuǎn)錄協(xié)同調(diào)控和選擇性 RNA 剪接。研究人員使用 Indisulam (剪接因子 RBM39 的降解劑) 處理多種腫瘤細(xì)胞系后，發(fā)現(xiàn) RBM39 降解對(duì)腫瘤細(xì)胞的體外生長(zhǎng)影響不大 (圖 2C)。但是，把這些 Indisulam 處理過(guò)腫瘤細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)，腫瘤細(xì)胞的體內(nèi)生長(zhǎng)被顯著性抑制 (圖 2E)。

這種體外和體內(nèi)生長(zhǎng)的明顯差異并非是腫瘤細(xì)胞的自主效應(yīng)。研究人員推測(cè)他們觀察到的現(xiàn)象與 RNA 剪接刺激了抗腫瘤免疫反應(yīng)有關(guān)。


接下來(lái)研究者們驗(yàn)證剪接調(diào)節(jié)是否通過(guò)藥物誘導(dǎo)的新抗原產(chǎn)生增強(qiáng)腫瘤免疫識(shí)別。

研究者們比較了載有藥物治療腫瘤裂解物的專業(yè)抗原提呈細(xì)胞 (APCs) 刺激 T 細(xì)胞的能力。MC38 細(xì)胞用 DMSO、indisulam 或 MS-023 處理，用于生成含有潛在免疫原性肽(MHC I 肽) 的裂解物。野生 C57BL/6 或 B2m 敲除小鼠來(lái)源的 BMDCs 被裂解物脈沖，與 CD45.1⁺ 脾 T 細(xì)胞孵育。與對(duì)照組相比，Indisulam 或 MS-023 處理的 BMDCs 更能促進(jìn) CD8⁺ T 細(xì)胞增殖 (圖 3C 和 3D)。在 B2m KO BMDCs 中沒(méi)有觀察到這種效果，這表明 MHC I 肽呈遞是必需的。
接下來(lái)，研究人員使用 B16-F10，MC38 和 LLC 腫瘤模型評(píng)估 Indisulam 和 PD1 抗體分別單獨(dú)給藥或聯(lián)合使用對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的作用。

Indisulam 和 PD1 抗體聯(lián)合使用可顯著降低 B16-F10 和 MC38 腫瘤的生長(zhǎng)，并且其效果超過(guò)了兩種藥物單獨(dú)使用的效果 (圖 4C)。這說(shuō)明 Indisulam 和 PD1 抗體聯(lián)合使用可以協(xié)同抑制腫瘤的生長(zhǎng)。MS-023 和 PD1 抗體聯(lián)合使用也具有協(xié)同抑制 B16-F10 和 MC38 腫瘤的生長(zhǎng)的作用 (圖 4D)。這說(shuō)明，干擾 RNA 剪接和阻斷免疫檢查點(diǎn)共同促進(jìn)了對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制作用。
  研究人員用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù) (RNA-seq) 分析結(jié)果表明，Indisulam 處理 B16-F10 細(xì)胞后，RNA 內(nèi)含子保留的覆蓋度在細(xì)胞質(zhì)部分十分明顯 (圖 5A)，并且這些 mRNA 可以被翻譯成潛在的新抗原 (圖 5B)。這些結(jié)果表明，剪接調(diào)節(jié)能夠誘導(dǎo)大量新抗原的表達(dá)，導(dǎo)致潛在的免疫抗原的產(chǎn)生。

研究人員還檢測(cè)了所有 8-14 個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的多肽序列以此來(lái)分析 RNA 剪接調(diào)節(jié)藥物處理后人和鼠腫瘤細(xì)胞系內(nèi)新抗原的變化。

在人和小鼠細(xì)胞系中1763 種新抗原在兩個(gè)物種中都有 (圖 5C)。研究人員還純化分離了與 H-2K^b 和 H-2D^b (即 MHC-I 類分子) 結(jié)合的多肽 (圖 5D)，并創(chuàng)建了 RNA 亞型和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù) (圖 5E)。質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果分別發(fā)現(xiàn)了 366 種 (H-2D^b) 和 518 種 (H-2K^b) 新抗原(即 MHC-I 類分子)僅存在于Indisulam 處理的樣本中 (圖 5F)。


研究人員使用候選肽對(duì)小鼠進(jìn)行免疫，檢測(cè)引流淋巴結(jié)中 CD8⁺ T 細(xì)胞分泌 IFN-γ 以及殺死腫瘤細(xì)胞的能力 (圖 6A，6D)。發(fā)現(xiàn)根據(jù) RNA-seq 和質(zhì)譜分析選取的 70 個(gè)候選肽中，有 30 個(gè)在小鼠中引發(fā) CD8⁺ T 細(xì)胞免疫反應(yīng) (圖 6B)。根據(jù) RNA-seq 和 MHC I 結(jié)合預(yù)測(cè)選取的 39 個(gè)候選肽中的 11 個(gè) 引發(fā) CD8⁺ T 細(xì)胞免疫反應(yīng) (圖 6C)。

這些數(shù)據(jù)表明 RNA 剪接調(diào)節(jié)觸發(fā)了特定的新抗原的產(chǎn)生，其水平足以驅(qū)動(dòng)識(shí)別這些抗原的 CD8⁺ T 細(xì)胞的增殖。


總結(jié)：

當(dāng)前研究最多的腫瘤抗原主要源于基因突變，而本研究確定了 RNA 剪接調(diào)節(jié)藥物可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生潛在的抗原，并證明了剪接衍生的新抗原會(huì)引起內(nèi)源性抗腫瘤免疫應(yīng)答，具有增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制療效的效力。這表明 RNA 剪接調(diào)節(jié)可作為腫瘤抗原的潛在來(lái)源，具有應(yīng)用于腫瘤免疫檢查點(diǎn)治療的潛力。
 

相關(guān)產(chǎn)品

Indisulam Indisulam (E 7070) 是一種具有抗癌活性的 RNA 剪接調(diào)節(jié)的藥物，通過(guò)募集 DCAF15 來(lái)誘導(dǎo) RBM39 降解。

MS023 MS023 是一種人 I 型蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 (PRMTs) 抑制劑。

Pladienolide B Pladienolide B 是一種癌細(xì)胞生長(zhǎng)抑制劑，靶向剪接體的 SF3B1 亞基，通過(guò)抑制 pre-mRNA 剪接發(fā)揮抗腫瘤活性。

Herboxidiene Herboxidiene (GEX1A) 是鏈霉菌 (Streptomyces sp. A7847) 的一種強(qiáng)植物毒性聚酮，通過(guò)結(jié)合剪接體相關(guān)蛋白 (SAP) 155 來(lái)抑制 pre-mRNA 的剪接過(guò)程。

EPZ015666 EPZ015666 (GSK3235025) 是一具有口服活性的 PRMT5 抑制劑。

MCE 的所有產(chǎn)品僅用作科學(xué)研究或藥證申報(bào)，我們不為任何個(gè)人用途提供產(chǎn)品和服務(wù)。



參考文獻(xiàn)
1. Topalian SL, Taube JM, Anders RA, Pardoll DM. Mechanism-driven biomarkers to guide immune checkpoint blockade in cancer therapy. Nat Rev Cancer. 2016 May;16(5):275-87.
2. Supek F, Miñana B, Valcárcel J, Gabaldón T, Lehner B. Synonymous mutations frequently act as driver mutations in human cancers. Cell. 2014 Mar 13;156(6):1324-1335.
3. Jung H, Lee D, Lee J, Park D, Kim YJ, Park WY, Hong D, Park PJ, Lee E. Intron retention is a widespread mechanism of tumor-suppressor inactivation. Nat Genet. 2015 Nov;47(11):1242-8.
4. Jayasinghe RG, Cao S, Gao Q, Wendl MC, Vo NS, Reynolds SM, .et al. Systematic Analysis of Splice-Site-Creating Mutations in Cancer. Cell Rep. 2018 Apr 3;23(1):270-281.e3.
5. Kahles A, Lehmann KV, Toussaint NC, Hüser M, Stark SG, .et al. Comprehensive Analysis of Alternative Splicing Across Tumors from 8,705 Patients. Cancer Cell. 2018 Aug 13;34(2):211-224.e6.
6. Smart AC, Margolis CA, Pimentel H, He MX, Miao D, Adeegbe D, Fugmann T, Wong KK, Van Allen EM. Intron retention is a source of neoepitopes in cancer. Nat Biotechnol. 2018 Dec;36(11):1056-1058.
7. Bonnal SC, López-Oreja I, Valcárcel J. Roles and mechanisms of alternative splicing in cancer-implications for care. Nat Rev Clin Oncol. 2020 Aug;17(8):457-474.
8. Lu SX, De Neef E, Thomas JD, Sabio E,. Pharmacologic modulation of RNA splicing enhances anti-tumor immunity. Cell. 2021 Jul 22;184(15):4032-4047.e31.