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RBM39降解剂通过激活先天免疫根除神经母细胞瘤,克服癌细胞可塑性带来的治疗抵抗
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月18日 来源:Nature Communications 15.7
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为解决神经母细胞瘤因细胞状态可塑性(ADRN/MES转换)导致的治疗抵抗问题,研究人员开展RBM39降解剂indisulam联合抗GD2免疫治疗的主题研究,发现该策略通过诱导炎症微环境、增强NK细胞活性,实现高危模型完全缓解,为克服肿瘤异质性提供了新方案。
神经母细胞瘤是儿童最常见的颅外实体肿瘤,起源于神经嵴(neural crest)谱系,其高度异质性和细胞可塑性(cellular plasticity)导致常规治疗效果有限。高危神经母细胞瘤患者即使采用多模式强化治疗(包括细胞毒性化疗、手术、干细胞移植、放疗、分化剂和抗GD2免疫治疗),5年生存率仍低于50%。幸存者还面临长期副作用风险,如继发性恶性肿瘤。治疗失败的主要原因是肿瘤细胞在压力下发生状态转换,主要在肾上腺素能(adrenergic, ADRN)和间充质(mesenchymal, MES)两种状态间双向转换,甚至获得类似神经嵴发育阶段的其他状态(如黑色素细胞样或雪旺细胞前体样特征),导致治疗抵抗。因此,如何根除不同细胞状态的肿瘤细胞成为临床挑战。
近期研究发现RNA剪接因子RBM39(RNA-binding motif protein 39)是神经母细胞瘤生存的关键依赖基因,而其降解剂indisulam(E7070)通过“分子胶”机制招募DCAF15(DDB1- and CUL4-associated factor 15)E3泛素连接酶,诱导RBM39的蛋白酶体降解,从而引起广泛的剪接异常,有效抑制神经母细胞瘤。然而,在免疫缺陷小鼠中,患者来源异种移植(patient-derived xenograft, PDX)模型最终会对indisulam产生耐药,提示耐药机制可能与细胞状态转换有关。为探索这一机制并开发有效策略,研究人员利用多种高危神经母细胞瘤模型,研究了indisulam耐药与细胞可塑性的关系,并探索了联合免疫治疗的潜力。该研究发表于《Nature Communications》,为克服神经母细胞瘤治疗抵抗提供了新见解。
研究主要采用了以下关键技术方法:利用转基因小鼠模型(如TH-MYCN/ALKF1178L)和患者来源异种移植(PDX)模型进行体内药效评价;通过RNA测序(RNA-seq)和基因集富集分析(GSEA)评估转录组变化;采用CUT&Tag和ATAC-seq(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with sequencing)分析表观遗传修饰和染色质可及性;利用CRISPR-Cas9筛选(使用表观遗传、转录因子和激酶文库)鉴定细胞状态依赖基因;通过流式细胞术和单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析肿瘤微环境免疫细胞浸润;以及体外共培养实验评估NK细胞杀伤活性。
Indisulam resistance in a transgenic MYCN/ALKF1178L mouse model is associated with cell state switch to MES and Schwann cell precursor phenotypes
在转基因MYCN/ALKF1178L小鼠模型中,indisulam耐药与细胞状态向间充质(MES)和雪旺细胞前体(Schwann cell precursor, SCP)表型转换相关。RNA-seq和GSEA分析显示,耐药肿瘤中“神经嵴干细胞”特征基因显著上调,MES特征增强,并表达SCP标志物(如Sox10、S100b)。尽管RBM39 mRNA表达升高,但蛋白质水平下降,提示肿瘤细胞通过转录补偿机制生存。
Indisulam resistance is associated with a cell state switch from ADRN to MES and melanocytic state in human MYCN-amplified neuroblastomas
在MYCN扩增的人神经母细胞瘤PDX模型(SJNB14)中,耐药肿瘤表现出ADRN特征下调、缺氧特征减少,但干扰素信号和MES特征上调。同时,黑色素细胞标志物(如MITF)和Wnt配体表达升高,提示细胞状态向黑色素细胞样转换。CUT&Tag分析显示H3K27Ac(组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化)在MES相关转录因子(如MYC、PRRX1)位点富集,而在ADRN基因(如PHOX2B)位点减少,表明表观遗传重编程驱动了状态转换。
Indisulam resistance is associated with RBM39 upregulation and cell state switch from MES to ADRN in a C-MYC-overexpressing xenograft model
在过表达C-MYC的SK-N-AS(MES主导)异种移植模型中,indisulam耐药导致细胞状态向ADRN转换,RBM39 mRNA表达升高约4倍。ATAC-seq和CUT&Tag显示耐药细胞中ADRN基因(如PHOX2A、MYCN)和RBM39位点的染色质可及性和H3K27Ac修饰增加,而MES转录因子(如FOSL2)结合 motif 减少。
Cell state alterations are coupled with a switch of dependency on epigenetics and cell state-specific transcription factors
CRISPR筛选发现,初始SK-N-AS细胞(MES状态)依赖MES转录因子(如c-MYC、FOSL2)和INO80染色质重塑复合物,而耐药细胞(ADRN状态)转为依赖ADRN转录因子(如HAND2、PHOX2B、TBX2)和SWI/SNF复合物(如PBRM1、SMARCE1)或SIN3A复合物(如ARID4B、PHF12),表明细胞状态转换伴随依赖基因切换。
Selective and shared dependency of naive and resistant neuroblastoma cells on targetable kinases
激酶CRISPR筛选鉴定出43、31和25个分别对初始细胞、耐药细胞(有无indisulam压力)必需的激酶,其中13个共享。耐药细胞特别依赖CLK3、DYRK1A/B等调节剪接的激酶。多个可靶向激酶(如ATR、AURKA/B、CDK7/9)在各类细胞中均必需,其中ATR抑制剂gartisertib与indisulam联用可显著延长小鼠生存期。
Cell state switch induced by indisulam treatment can lead to upregulation of GD2 expression through epigenetic reprogramming
细胞状态转换可能影响GD2(disialoganglioside)表达,而GD2是抗GD2免疫治疗的关键靶点。在SK-N-AS模型中,indisulam耐药导致GD2合成关键酶(B4GALNT1、ST8SIA1)表达上调,且其启动子区域H3K27Ac修饰和染色质可及性增加,流式细胞术证实耐药细胞GD2表达升高,为联合抗GD2抗体提供了依据。
Complete eradication of C-MYC-driven neuroblastoma in NK cell competent mice
在免疫 competent C57BL/6小鼠和Rag2-/-小鼠(缺乏T/B细胞,但NK细胞完整)中,indisulam可根除C-MYC驱动的小鼠神经母细胞瘤,但在NSG小鼠(缺乏T/B/NK细胞)中无效。indisulam治疗增加肿瘤中IFNγ产生型NK细胞浸润,体外共培养实验表明indisulam预处理NK92细胞(人NK细胞系)可增强其对SK-N-AS细胞的杀伤,提示indisulam直接激活NK细胞。
Durable and complete responses of anti-GD2 immunotherapy in combination with indisulam against three immune-competent neuroblastoma models
在三种免疫 competent神经母细胞瘤模型(TH-MYCN/ALKF1178L、Dbh-iCre;LSL-MYCN和TH-MYCN)中,indisulam(10 mg/kg)与抗GD2单抗(Hu14.18K322A)联用两周即可诱导持久完全缓解,而单药治疗仅获短暂响应。scRNA-seq显示indisulam治疗增加肿瘤免疫细胞(如T细胞、NK细胞、巨噬细胞)浸润,表明联合治疗通过激发免疫微环境协同增效。
研究结论表明,神经母细胞瘤细胞在indisulam压力下表现出多向状态转换(ADRN、MES、黑色素细胞样、SCP样),这种可塑性由表观遗传重编程和依赖基因切换驱动。Indisulam不仅通过降解RBM39引起剪接缺陷直接杀伤肿瘤,还激活NK细胞和炎症微环境,与抗GD2抗体协同通过抗体依赖性细胞毒性(ADCC)清除肿瘤细胞,克服了状态转换导致的耐药。该研究为联合靶向剪接和免疫治疗高危神经母细胞瘤提供了临床前依据,并提示可进一步探索针对状态特异性依赖的协同策略。
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