YAP相分离在肿瘤免疫治疗耐药中的功能及机制研究

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背景:抗PD-1及PD-L1疗法在多类癌症治疗中取得了良好的效果,但仍然面临只有少数患者受益以及肿瘤耐药等问题。免疫治疗激活的CD8+T细胞分泌干扰素γ(IFN-γ)及颗粒酶诱导肿瘤细胞死亡。IFN-γ除了表现为主要的肿瘤杀伤因子外,也有多项研究报道其参与诱导肿瘤对免疫治疗耐药,然而其机制尚不清晰。Hippo信号通路是进化保守的由级联激酶控制的通路,其核心转录共激活因子YAP控制细胞增殖、细胞命运、肿瘤发生及肿瘤免疫逃逸。近期研究报导相分离在基因转录调控中发挥关键作用,YAP能否通过相分离调控基因转录进而促进肿瘤的生存及免疫逃逸及相关机制尚不清楚。本研究在抗PD-1抗体治疗耐药的肺腺癌小鼠模型中观察到肿瘤细胞YAP在细胞核内发生相分离,提示YAP相分离可能是潜在的免疫治疗耐药机制。目的:研究肿瘤细胞YAP发生相分离的诱导因素、YAP的相分离属性以及YAP相分离调控免疫治疗耐药的机制,为开发以干扰YAP相分离为思路的药物提供理论支持。方法:(1)建立小鼠肺腺癌模型,经PD-1抗体治疗后通过流式细胞术(Flowcytometry,FC),免疫荧光(Immunofluorescence,IF)研究YAP凝聚体形成与免疫治疗耐药的相关性。(2)IFN-γ处理肺腺癌细胞系,经蛋白质免疫印迹(Western Blot,WB)及IF观察YAP表达量及凝聚体形成。阻断移植瘤模型中的IFN-γ信号并给予PD-1治疗,研究YAP凝聚体形成是否依赖IFN-γ。(3)通过体外液滴实验、Opto-Droplets实验、YAP全长的过表达实验,研究YAP凝聚体的相分离属性。(4)通过YAP突变体的过表达实验、体外液滴实验寻找驱动YAP相分离的结构基础。(5)在TDCL细胞中,通过IF检测YAP相分离颗粒中的共激活因子。(6)通过DNA原位杂交实验、H3K27ac染色,Chip-qPCR实验及靶基因qPCR实验,研究YAP相分离是否参与YAP靶基因的转录激活过程。(7)以YAP相分离缺陷的TDCL为模型,通过细胞增殖实验,移植瘤免疫治疗实验,研究YAP相分离是否参与了肿瘤的增殖与免疫调节。(8)IFN-γ刺激TDCL细胞,经RNA-seq、qPCR、荧光素酶报告基因实验,研究YAP相分离介导免疫治疗耐药的机制。结果:(1)小鼠肺腺癌模型对PD-1抗体治疗适应性耐药,在耐药期肿瘤中的CD8+T细胞高浸润区域观察到YAP相分离。(2)体外实验观察到IFN-γ激活肿瘤细胞YAP相分离,阻断移植瘤IFN-γ信号后进行PD-1抗体治疗不会诱导YAP相分离。(3)在细胞及溶液中,YAP凝聚体均表现相分离属性(4)Coiled-coil结构域为YAP相分离必需,s IDR对相分离有促进作用。突变CC中的亮氨酸(4LE)完全抑制YAP相分离。(5)TDCL细胞中YAP凝聚体与TAZ,EP300,TEAD4,MED1共定位。(6)YAP凝聚体与H3K27ac、靶基因Cyr61与Myc基因座共定位。另外YAP相分离缺陷导致Myc增强子H3K27ac水平降低,靶基因表达量下调。(7)YAP相分离缺陷导致肿瘤增殖减慢、对免疫治疗敏感。(8)RNA-seq结合qPCR验证显示YAP相分离缺陷导致Hippo相关基因及免疫抑制基因表达下调。其中Cd155下调显著并且是YAP的直接靶基因,敲低Cd155导致肿瘤对免疫治疗敏感。结论:PD-1抗体治疗通过促进CD8+T细胞分泌IFN-γ激活肿瘤细胞YAP表达并发生相分离,YAP凝聚体招募TAZ、TEAD4、EP300及MED1等转录共激活因子形成转录活性枢纽,激活增殖、免疫抑制相关靶基因表达从而诱导肿瘤对PD-1抗体治疗耐药。干扰肿瘤细胞YAP相分离或敲低Cd155使肿瘤对PD-1抗体治疗敏感。
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