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Cell | 蒋沁沁等揭示人类基因组中潜伏病毒的调控机制,为肾癌免疫治疗提供了新方向

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2025-03-02 09:38

正文


免疫检查点抑制剂 (ICIs) 通过阻断CTLA-4、PD-1或PD-L1,已成为多种癌症的高效治疗方法。通常,因为会产生大量新抗原, 高突变负荷的肿瘤对ICIs反应较好。然而,透明细胞肾细胞癌 (ccRCC) 虽突变较少,却对ICIs反应显著,提示ccRCC可能存在尚未被发现的特异性抗原,如内源性逆转录病毒 (ERVs) 。ERVs占人类基因组的8%,在癌症中常因表观遗传改变而被转录和翻译。研究表明,ccRCC中ERVs表达水平较高,且与ICI反应相关。


2025年2月28日,哈佛大学医学院Dana-Farber癌症研究所的诺奖得主 William Kaelin 、免疫疗法和癌症疫苗先驱 Catherine Wu 以及Broad研究所蛋白质组学专家 Steven Carr 的研究团队 (共同一作为蒋沁沁、David A. Braun和Karl R. Clauser) Cell 杂志上发表了文章 HIF regulates multiple translated endogenous retroviruses: Implications for cancer immunotherapy 揭示了缺氧诱导因子 (HIF) 在透明细胞肾细胞癌 (ccRCC) 中通过调控ERVs表达驱动肿瘤免疫原性的机制。研究发现,HIF转录因子诱导多个ERVs的表达,这些ERVs在ccRCC中被翻译成HLA结合的肽段,并能够引发抗原特异性T细胞反应。这一发现为癌症免疫治疗提供了新的启示。

二十多年前,美国国立卫生研究院 (NIH) 的Richard Childs团队对74名晚期肾癌患者进行异体干细胞移植 (allo-SCTs) ,发现近一半患者出现反应,其中11.7%完全缓解 (CR) 。在一名完全缓解者中,供体来源的T细胞能识别并杀死表达由ERV (ERVE-4) 产生的肽段的肿瘤细胞。ERVE-4在ccRCC中特异性表达,并受HIF2调控,这解释了其在ccRCC中的上调现象 【1-3】 。基于这一发现,推测ERVE-4不具有独特性,它只是ccRCC中潜在免疫原性HIF2响应ERVs的一个代表。

研究团队首先通过RNA测序 (RNA-seq) 和定量PCR (RT-qPCR) 技术,在ccRCC细胞系 (如786-O和A-498) 中鉴定了多个HIF2α响应的ERVs,包括ERVE-4、ERV3.2和ERV4700。这些ERVs的表达在HIF2α活性高时显著上调,而在HIF2α被抑制时下调。 为进一步揭示HIF2α调控ERVs的机制,团队结合ChIP-seq技术,发现HIF2α直接结合到多个ERVs的邻近区域,表明其通过直接调控ERVs的转录驱动其在ccRCC中的表达。此外,通过PRO-seq技术,研究进一步证实HIF2α能够快速调控ERVs的转录活性,为HIF2α在ccRCC中调控ERVs的分子机制提供了直接证据。

为了验证这些ERVs的翻译和免疫原性,研究团队进行了多核糖体测序 (Polysome-seq) 和HLA免疫沉淀/质谱分析 (HLA-IP/MS) ,发现多个HIF2α响应的ERVs (如ERVE-4、ERV3.2和ERV4818) 能够被翻译成HLA结合的肽段。这些肽段在ccRCC细胞表面呈现,并可能被T细胞识别。通过单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 和染色质可及性分析 (scATAC-seq) ,研究进一步证实这些ERVs主要在ccRCC肿瘤细胞中表达,而非浸润的免疫细胞。


在临床样本中,研究团队通过质谱分析鉴定了22种来自ERVs的HLA结合肽段,其中部分肽段在ccRCC患者中具有肿瘤特异性。通过ELISpot实验和小鼠模型,研究发现部分ERV衍生的肽段能够激发T细胞免疫反应,表明这些肽段具有潜在的免疫原性。此外,研究还发现异体干细胞移植 (allo-SCT) 后,完全缓解者 (CR) 的外周血单核细胞 (PBMCs) 对ERV衍生肽段的反应性增强,进一步支持了ERVs在ccRCC免疫治疗中的潜力。同时,研究团队利用T-Scan平台分析了10名对免疫检查点抑制剂 (ICI) 有反应的ccRCC患者的肿瘤浸润淋巴细胞 (TILs) ,发现VHL野生型或状态不确定的肿瘤中,TILs对ERV衍生肽无反应,而在VHL突变肿瘤中,多个ERV衍生肽 (如ERVE-4和ERV4700来源的肽) 显示出潜在的免疫原性。


综上所述, 本研究揭示了HIF2通过调控ERVs表达驱动ccRCC免疫原性的新机制,并证明了ERV衍生的HLA结合肽段具有激发抗肿瘤免疫反应的潜力。 这些发现为开发主动免疫疗法 (如靶向ERV的治疗性癌症疫苗) 和基于TCR的过继免疫疗法 (如基于自体或异体T细胞表达异源ERV反应性TCR的疗法,或基于可溶性TCR模拟物,如针对癌症的免疫动员单克隆TCR(ImmTACs)和TCR模拟抗体) 提供了重要的理论依据和实践价值。


原文链接:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00156-4


参考文献

1. Childs, R., Chernoff, A., Contentin, N., Bahceci, E., Schrump, D., Leitman, S., Read, E.J., Tisdale, J., Dunbar, C., Linehan, W.M., et al. (2000). Regression of metastatic renal-cell carcinoma after nonmyeloablative allogeneic peripheral-blood stem-cell transplantation. N Engl J Med 343, 750-758. 10.1056/NEJM200009143431101.

2. Takahashi, Y., Harashima, N., Kajigaya, S., Yokoyama, H., Cherkasova, E., McCoy, J.P., Hanada, K., Mena, O., Kurlander, R., Tawab, A., et al. (2008). Regression of human kidney cancer following allogeneic stem cell transplantation is associated with recognition of an HERV-E antigen by T cells. J Clin Invest 118, 1099-1109. 10.1172/JCI34409.

3. Cherkasova, E., Scrivani, C., Doh, S., Weisman, Q., Takahashi, Y., Harashima, N., Yokoyama, H., Srinivasan, R., Linehan, W.M., Lerman, M.I., and Childs, R.W. (2016). Detection of an Immunogenic HERV-E Envelope with Selective Expression in Clear Cell Kidney Cancer. Cancer Res 76, 2177-2185. 10.1158/0008-5472.CAN-15-3139.


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