GBP1-CDK9-STAT3信号轴通过上调PD-L1表达促进骨肉瘤免疫逃逸的机制研究

本研究针对骨肉瘤免疫治疗响应率低、免疫逃逸机制不明的临床难题，揭示了GBP1通过激活CDK9/STAT3信号轴促进PD-L1表达的关键机制。研究人员通过多组学分析、分子互作验证及功能实验，证实靶向GBP1可有效抑制PD-L1介导的免疫抑制，为骨肉瘤免疫联合治疗提供了新靶点和理论依据。

　　

骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤，具有高度侵袭性和肺转移倾向。尽管辅助化疗和手术技术不断进步，患者的五年生存率仍徘徊在70%左右，而对化疗不敏感的患者生存率更是低至30%。近年来，免疫检查点抑制剂（ICIs）在黑色素瘤、非小细胞肺癌等恶性肿瘤治疗中取得突破，但针对骨肉瘤的临床研究显示，其响应率仅10%–20%，疗效有限。这种矛盾现象——骨肉瘤基因组高度不稳定、肿瘤突变负荷高、免疫浸润活跃，理论上应适合免疫治疗，但实际上却反应不佳——成为研究者关注的焦点。

为了揭示骨肉瘤免疫逃逸的深层机制，研究人员从干扰素-γ（IFN-γ）诱导的鸟苷酸结合蛋白1（GBP1）入手。已有研究表明，GBP1在卵巢癌、头颈癌等多种肿瘤中促进进展和治疗抵抗，但其在骨肉瘤中的作用尚不明确。本研究通过整合单细胞测序、组织芯片分析和多组学验证，首次发现GBP1与程序性死亡配体1（PD-L1）表达呈正相关，并深入解析了GBP1-CDK9-STAT3信号轴调控PD-L1转录和翻译的具体机制。相关研究成果发表在《Neoplasia》上。

研究主要采用了以下关键技术方法：基于GSE162454单细胞数据集和TCGA SARC数据的生物信息学分析；免疫组化（IHC）检测骨肉瘤组织芯片中GBP1和PD-L1表达；Co-IP（免疫共沉淀）结合质谱技术筛选GBP1互作蛋白；ChIP-qPCR（染色质免疫沉淀）验证STAT3与PD-L1启动子结合；体外功能实验（CCK-8、克隆形成、Transwell）评估细胞增殖、迁移和侵袭；体内裸鼠成瘤实验验证GBP1的促癌功能；STAT3抑制剂（STAT3-IN-13）和CDK9抑制剂（LDC067）的药理学干预实验。

研究结果

高表达PD-L1可能与GBP1上调相关

通过分析骨肉瘤单细胞测序数据（GSE162454），发现PD-L1阳性肿瘤细胞中GBP1 mRNA水平显著升高。组织芯片IHC结果进一步证实，晚期（2期）骨肉瘤组织中PD-L1和GBP1蛋白表达均上调，且两者表达呈正相关。TCGA数据库分析也支持肉瘤组织中PD-L1 mRNA水平高于正常组织。

GBP1增强骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力

在MNNG/HOS和U-2 OS细胞系中，GBP1敲低显著抑制细胞增殖、克隆形成和Transwell迁移/侵袭能力，而GBP1过表达则促进这些恶性表型。体内实验表明，GBP1缺失抑制裸鼠移植瘤生长，而GBP1回补可恢复肿瘤生成能力。

GBP1通过STAT3促进PD-L1表达

GBP1敲低降低PD-L1 mRNA和蛋白水平，过表达则上调PD-L1表达。反向实验证实PD-L1不影响GBP1表达，表明GBP1对PD-L1是单向调控。Co-IP质谱鉴定出STAT3是GBP1的互作蛋白。ChIP-qPCR显示STAT3直接结合PD-L1启动子，且GBP1敲低减少STAT3结合，过表达则增强结合。STAT3敲低抑制PD-L1表达，而过表达STAT3可逆转GBP1缺失对PD-L1的抑制作用。

GBP1通过与STAT3互作促进其磷酸化

蛋白质对接分析提示GBP1与STAT3间存在多个氢键。Co-IP验证两者在骨肉瘤细胞中存在物理结合。使用STAT3抑制剂（STAT3-IN-13）处理发现，GBP1过表达引起的STAT3酪氨酸705位点（Tyr⁷⁰⁵）磷酸化和PD-L1上调被显著抑制，表明GBP1通过促进STAT3磷酸化调控PD-L1。

GBP1通过CDK9驱动STAT3激活和PD-L1上调

进一步机制探索发现，CDK9（细胞周期蛋白依赖性激酶9）与GBP1和STAT3均存在相互作用。CDK9敲低或抑制剂（LDC067）处理抑制STAT3 Tyr⁷⁰⁵磷酸化和PD-L1表达，而GBP1过表达可部分挽救这一效应。联合敲低GBP1和CDK9协同抑制STAT3活化和PD-L1表达，证实GBP1-CDK9-STAT3轴的存在。

讨论与结论

本研究系统阐明了GBP1在骨肉瘤免疫逃逸中的关键作用：GBP1通过直接结合CDK9，促进STAT3 Tyr⁷⁰⁵位点磷酸化，激活的STAT3转入细胞核后结合PD-L1启动子，增强其转录和翻译，最终导致PD-L1介导的免疫抑制和肿瘤逃逸。这一发现不仅解释了骨肉瘤免疫治疗响应率低的潜在机制，也为靶向GBP1-CDK9-STAT3信号轴联合免疫检查点抑制剂提供了理论依据。值得注意的是，STAT3的异常活化与骨肉瘤患者不良预后相关，而CDK9作为转录调控激酶，其抑制剂已显示出与其他CDK抑制剂的协同抗癌潜力。因此，靶向GBP1或下游信号分子可能成为改善骨肉瘤免疫治疗疗效的新策略。