Nature:破解免疫治疗耐药性！哈佛科学家找到了肿瘤对免疫检查点抑制剂耐药的关键基因，免疫治疗疗效有望全面提升
2018-12-31 奇点糕 奇点网
当下免疫治疗热，越来越多的企业参与到免疫治疗药物的研发中，截止目前我国已经有4款免疫检查点抑制剂获批治疗癌症。
遗憾的是，大部分人却无法从免疫治疗中获益，或者获益有限。
这个问题存在的原因，一方面是肿瘤可能还存在其他抑制免疫系统的方式，使得免疫治疗药物无法起作用。另一方面还在于肿瘤进化出了耐药机制，使得药物的效果大打折扣，甚至直接失效。
目前，人们对免疫检查点抑制剂的耐药性问题还束手无策。随着免疫治疗的快速普及，这个问题在未来可能会愈发严重。
最近，哈佛大学的W. Nicholas Haining博士率领的研究团队发现，将肿瘤的ADAR1基因敲除后，便能大幅增强肿瘤对免疫治疗药物的敏感性，克服了肿瘤对免疫治疗的耐药性。
这个发现对于克服当前面临的免疫治疗耐药性问题，具有重要的指导意义。这项研究发表在顶级学术期刊《自然》上。
W. Nicholas Haining博士
免疫系统在对肿瘤发起攻击时，首先要对肿瘤进行识别，这需要有肿瘤抗原的存在。肿瘤抗原包括肿瘤在癌变过程中产生的新抗原，以及肿瘤异常表达或过表达的抗原物质。这些抗原可以是蛋白抗原，也可以是肿瘤特异的核酸，包括DNA和RNA。
患者在接受免疫治疗的过程中，往往会出现抗原丢失的现象，使得免疫系统不能对其进行识别，进而无法引发免疫反应。这是肿瘤对免疫治疗产生耐药性的重要原因。
寻找背后的耐药机制，对于让患者从免疫治疗中获益有极大的帮助。
肿瘤免疫反应
2017年， W. Nicholas Haining团队通过CRISPR技术对潜在的免疫治疗新靶点进行了大规模筛选，鉴定出了很多与肿瘤免疫相关的基因，这项研究发表在《自然》上。
在这些基因中，有一个叫ADAR1的基因表现尤为突出。当将肿瘤的ADAR1基因敲除后，耐药的肿瘤便能响应免疫治疗药物了。
其实人们对于ADAR1基因早有研究。
ADAR1基因编码的ADAR1蛋白是一个双链RNA（dsRNA）编辑酶，它能将dsRNA上的腺嘌呤（A）转化为次黄嘌呤（I），而次黄嘌呤又会被“误”认作鸟嘌呤（G）。也就是说，ADAR1蛋白具有改变dsRNA序列的作用。
前面我们提到过，核酸也可以作为抗原，被免疫系统识别，其中就包括dsRNA。
当dsRNA被一些感知蛋白（如PKR、MDA5等）识别后，这些蛋白在IFN的刺激下，会激活大量基因的表达，引发免疫反应。
但是，如果dsRNA的序列被ADAR1蛋白改变，则可能使识别蛋白无法再感知它们，进而就无法激活相关的基因表达了。简单来说，就是ADAR1蛋白会阻断IFN信号通路。
ADAR1蛋白的这种功能其实为了防止正常细胞被免疫细胞攻击，以免发生自身免疫疾病。
ADAR1蛋白的作用
然而，和PD-1和CTLA4这两个免疫检查点一样，ADAR1蛋白的这种免疫调节功能可能被肿瘤利用。
因为IFN信号通路在肿瘤免疫中也发挥着重要作用。IFN能激活NK细胞的毒活性，激活肿瘤特异性T细胞，诱导T细胞释放穿孔素、颗粒酶等杀伤肿瘤细胞，增强抗原呈递作用等等。
若IFN信号通路被阻断，肿瘤就可能抵抗免疫系统的攻击，使得免疫治疗失效。
事实上，肿瘤并没有放过这个机会。W. Nicholas Haining团队证实ADAR1基因赋予了肿瘤细胞对免疫治疗的耐药性。
他们将ADAR1敲除的肿瘤细胞移植到小鼠体内后，发现肿瘤能很好地响应免疫治疗药物，炎症反应更强，且肿瘤几乎完全消失。与此相反，未敲除ADAR1基因的肿瘤则对免疫治疗没有响应。
ADAR1基因敲除后，再进行免疫治疗，肿瘤几乎被完全消灭
随后，研究人员对浸润肿瘤的免疫细胞进行了单细胞测序，发现在敲除ADAR1基因的肿瘤组织中，几乎所有类型免疫细胞的IFN反应都变强了。
并且，对比ADAR1功能缺陷的肿瘤，ADAR1基因功能正常的肿瘤中发生了大量的dsRNA编辑现象。
此外，在进行免疫治疗后，在ADAR1功能缺陷的肿瘤中，在IFN的刺激下，PKR蛋白（一种dsRNA识别蛋白）下游基因的表达明显提高，而这些基因的表达会抑制肿瘤细胞的生长。同时，MDA5蛋白（识别dsRNA的蛋白）的下游基因也被激活表达，这些基因能引发炎症反应。
这表明，在肿瘤中ADAR1蛋白确实会通过编辑dsRNA阻断免疫细胞的IFN信号通路。而将肿瘤ADAR1基因敲除后，再进行免疫治疗时，IFN信号通路便能被激活，从而抑制肿瘤细胞的生长，并引发炎症反应。
ADAR对干扰素通路的影响
后面，研究者们进一步扩展了这个发现的意义。
他们将ADAR1缺失的肿瘤细胞的β-2-微球蛋白编码基因——B2M基因敲除，使得CD8+T细胞无法识别肿瘤细胞，然后将这种肿瘤移植进小鼠体内。给小鼠注射肿瘤疫苗和PD-1抑制剂。发现在没有CD8+T细胞识别的情况下，肿瘤中干扰素信号非常强烈，而且发生了明显的免疫反应。
这表明，在进行免疫治疗时，CD8+T细胞对肿瘤的识别作用并不是必需的。即使抗原呈递过程缺失，只要肿瘤中的IF信号能引起足够强的炎症反应，就能起到治疗肿瘤的效果。
这对于治疗抗原呈递过程缺失的肿瘤，尤其是那些没有CD8+T细胞浸润的肿瘤，可能具有普遍的意义。
原始出处：Jeffrey J. Ishizuka, Robert T. Manguso, Collins K. Cheruiyot, et al. Loss of ADAR1 in tumours overcomes resistance to immune checkpoint blockade. Nature (2018)
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