Cancer Discovery：邹伟平团队揭示视神经蛋白缺失介导结直肠癌免疫逃逸的机制

尽管免疫治疗在黑色素瘤和肺癌中取得重要进展，但在结直肠癌中却收益甚微。目前免疫治疗仅对部分微卫星高度不稳定或错配修复缺陷的结直肠癌患者有效，然而这类病人仅占结直肠癌患者总数的15%，绝大多数结直肠癌患者的免疫治疗抵抗仍是未解之谜。

研究表明γ干扰素（IFNγ）和抗原递呈（MHC-I）通路异常是导致肿瘤免疫逃逸和免疫治疗抵抗的主要原因之一，然而该通路的主要基因（例如JAK1和B2M）突变仅在极少数结直肠癌患者中能检测到，提示结直肠癌中存在其他因素破坏IFNγ和MHC-I通路的完整性。

2021年2月24日，密歇根大学邹伟平教授团队（杜婉博士和花芳教授为共同第一作者）在Cancer Discovery上发表了题为：Loss of optineurin drives cancer immune evasion via palmitoylation-dependent IFNGR1 lysosomal sorting and degradation 的研究论文。

该研究揭示视神经蛋白（optineurin）是调控结直肠癌IFNγ和MHC-I通路完整性的关键节点。Optineurin在结直肠癌表达缺失导致的IFNγ和MHC-I通路完整性受损是介导结直肠癌免疫逃逸和免疫治疗抵抗的机制。该工作为重建IFNγ和MHC-I通路功能及提高结直肠癌免疫治疗敏感性提供了新的思路。

在该项研究中，研究者通过生物信息学方法分析发现optineurin表达与IFNγ和MHC-I通路呈正相关。蛋白组学研究表明相比癌旁正常组织，optineurin在绝大多数（83%）结肠癌组织中表达降低。

进一步探索发现optineurin表达早在结直肠癌前病变的腺瘤组织中就已出现降低，且optineurin表达丰度与结直肠癌的病理分级和临床分期呈负相关，optineurin表达低的结直肠癌患者生存期明显缩短。由于结直肠癌患者尚缺乏人群免疫治疗数据，研究者对黑色素瘤患者免疫治疗的数据进行了系统分析。黑色素瘤中optineurin高表达的患者对免疫治疗表现出更好的响应，且生存期更长。此外，Optineurin表达与结直肠癌患者微卫星稳定性无关。这些证据说明Optineurin可能是结直肠癌免疫逃逸和免疫治疗抵抗的独立危险因素。

为探索optineurin在结直肠癌中的功能，研究人员构建了多种optineurin表达缺陷的小鼠肿瘤模型。在肠道上皮细胞中特异性敲除optineurin显着加速AOM/DSS诱导的结肠癌进展。有趣的是，optineurin剔除促进免疫功能正常的小鼠肿瘤生长，但对免疫功能缺陷的小鼠肿瘤生长没有影响；并且optineurin缺失的肿瘤对免疫治疗的响应程度明显降低。研究者对肿瘤免疫微环境进行分析发现，optineurin缺失导致肿瘤中浸润的CD8+ T细胞活性和功能减弱。这些研究揭示optineurin对于维持结直肠癌抗肿瘤免疫和对免疫治疗的应答具有重要作用。

众所周知，肿瘤抗原肽与MHC-I形成复合物，表达于细胞表面并递呈给CD8+T细胞，并与T细胞表面TCR结合进而活化T细胞。研究人员发现optineurin缺失导致肿瘤细胞MHC-I表达降低，而这种调节作用依赖于optineurin对IFNγ受体（IFNGR1）的调控。Optineurin缺失促使IFNGR1在溶酶体降解，但这种调节作用却不取决于optineurin常见的自噬受体功能。通过免疫沉淀和质谱联用策略，研究人员发现调控溶酶体转运的蛋白AP3D1可能参与了上述过程。Optineurin可竞争IFNGR1与AP3D1的结合，在optineurin的缺失的条件下，AP3D1与IFNGR1相互作用增强并介导IFNGR1转运至溶酶体降解。

那么AP3D1是如何识别并转运IFNGR1至溶酶体降解的呢？既往研究显示AP3D1可以识别棕榈酰化修饰的蛋白并促进其溶酶体转运【5】。棕榈酰化修饰是一种可逆的脂类修饰，在蛋白质稳定性调节和蛋白质转运中发挥重要作用【6】。邹伟平教授团队首次发现IFNGR1蛋白稳定性受其棕榈酰化修饰状态调控，并确定IFNGR1第122位半胱氨酸的棕榈酰化修饰是介导AP3D1识别并结合的信号。抑制此位点的棕榈酰化不仅解除了IFNGR1和AP3D1的相互作用，还恢复了在optineurin缺失细胞中IFNGR1的表达。利用从蓝孢头孢菌素中分离的天然产物cerulenin，研究人员进一步通过药理学手段确认抑制IFNGR1的棕榈酰化不仅可恢复optineurin缺失细胞中IFNGR1的表达，还可增强免疫检查点阻断疗法对结肠癌的治疗效果。

Optineurin竞争结合AP3D1，保护棕榈酰化修饰的IFNGR1免受溶酶体分选和降解

综上所述，本研究揭示了optineurin对结直肠癌免疫力和免疫疗法应答的影响。Optineurin通过与AP3D1结合，阻断其对IFNGR1的溶酶体分选和降解。然而绝大多数结直肠癌中optineurin的表达缺失致使IFNγ和MHC-I信号通路丧失保护伞，最终导致的完整性受损。而作为AP3D1的识别信号，IFNGR1的棕榈酰化修饰可作为增强结直肠癌免疫治疗效果的切入点，克服因optineurin缺失而导致的免疫逃逸，为改善结直肠癌免疫治疗抵抗提供新的方案。

原始出处：

Wan Du， Fang Hua， Xiong Li， et al. Loss of optineurin drives cancer immune evasion via palmitoylation-dependent IFNGR1 lysosomal sorting and degradation. Cancer Discovery， 2021.