《Oncogene》:Splicing-mediated control of hnRNPD isoform switching by SRSF2 drives PD-L1-dependent immune evasion in gallbladder cancer
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胆囊癌(gallbladder cancer, GBC)是胆道系统致死性恶性肿瘤,临床预后极差。尽管化疗联合免疫治疗显示出初步疗效,但治疗反应的分子决定因素仍不明确。新证据提示异常可变剪接(alternative splicing)参与调控肿瘤免疫。研究人员通
胆囊癌(gallbladder cancer, GBC)是胆道系统致死性恶性肿瘤,临床预后极差。尽管化疗联合免疫治疗显示出初步疗效,但治疗反应的分子决定因素仍不明确。新证据提示异常可变剪接(alternative splicing)参与调控肿瘤免疫。研究人员通过体外CRISPR/Cas9筛选,鉴定SRSF2(Serine/arginine-rich splicing factor 2)为调控PD-L1(Programmed death-ligand 1)表达的关键RNA结合蛋白。有趣的是,SRSF2并不直接结合PD-L1 mRNA。多组学分析(mRNA-seq、RIP-seq及蛋白质组学)显示,SRSF2诱导hnRNPD(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein D)外显子跳跃,使异构体表达从全长P45向截短型P40偏移。功能研究证实,P45而非P40可结合PD-L1 3’-UTR(3’ untranslated region)中的AU-rich elements(AREs)以促进mRNA降解。基于此机制,研究人员设计了阻断SRSF2介导外显子跳跃的剪接转换反义寡核苷酸(splice-switching antisense oligonucleotides, ASOs),恢复P45表达。该干预在体外及体内有效降低PD-L1水平并增强T细胞介导的细胞毒性。这些发现阐明了以剪接为核心的免疫逃逸机制,并凸显了剪接调控在肿瘤免疫治疗中的治疗潜力。
研究背景方面,胆囊癌是胆道最常见恶性肿瘤,全球发病率上升且预后持续不佳,现有治疗手段不足,亟需新靶点与药物。程序性死亡配体1(PD-L1)是肿瘤细胞膜上关键免疫检查点分子,通过结合T细胞PD-1抑制活化从而促进免疫逃逸。KEYNOTE-966与TOPAZ-1三期临床试验将PD-L1/PD-1免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors, ICIs)整合入胆道肿瘤治疗,但因胆道肿瘤异质性强,针对胆囊癌的数据稀缺,且多数晚期患者对治疗原发耐药,PD-L1表达的精确调控网络尚未阐明,可变剪接等转录后机制是否参与胆囊癌免疫逃逸值得探究。SRSF2作为SR蛋白家族核心成员,调控哺乳动物前体mRNA剪接与转录,已有证据显示其通过动态调控ACSL3、YTHDF1、ASPM等基因可变剪接影响肿瘤进展。研究人员在此基础上开展研究,通过体外CRISPR/Cas9筛选鉴定SRSF2为调控PD-L1的关键RNA结合蛋白,揭示SRSF2不直接结合PD-L1 mRNA,而是通过促进hnRNPD外显子7跳跃引起P45向P40异构体转换,使PD-L1 mRNA因失去P45介导的降解而稳定上调,进而驱动胆囊癌免疫逃逸;并设计靶向该剪接位点的ASOs逆转异构体偏移、降低PD-L1并恢复T细胞毒性。该结论的重要意义在于阐明一条以RNA结合蛋白—可变剪接—PD-L1稳态为核心的免疫逃逸新轴,为胆囊癌免疫治疗提供可干预的剪接靶点,论文发表于《Oncogene》。
主要关键技术方法包括:使用NOZ细胞的慢病毒人mRNA结合蛋白文库进行CRISPR/Cas9体外敲除筛选并分选PD-L1高低表达群体测序分析sgRNA;收集上海交通大学医学院新华医院普外科44例配对胆囊癌及癌旁组织进行qPCR与免疫组化分析;采用RIP-seq、mRNA-seq耦合rMATS分析SRSF2结合转录本与全局可变剪接事件;利用生物素标记的PD-L1 3’-UTR探针进行RNA pulldown并联用TMT定量质谱鉴定结合蛋白;通过重组hnRNPD-P45/P40蛋白纯化与RNA电泳迁移率实验(EMSA)验证RNA-蛋白结合;构建外显子7靶向siRNA及剪接转换ASOs进行功能挽救;在NOG小鼠中人源化外周血单核细胞(huPBMC)异种移植模型评估体内肿瘤生长与CD8+ T细胞浸润。
研究结果部分保留原文小标题并依原文浓缩如下:
SRSF2 regulates PD-L1 expression in gallbladder cancer cells
研究人员通过CRISPR/Cas9筛选、转录组正相关分析及临床组织验证锁定SRSF2可能调控PD-L1;在胆囊癌细胞中敲低SRSF2显著降低PD-L1 mRNA与蛋白及膜表面PD-L1,过表达则反之;组织芯片显示SRSF2在肿瘤中高表达且与PD-L1正相关、与CD3+及CD8+ T细胞丰度负相关;单细胞测序与公共数据集均显示SRSF2与T细胞活化呈负相关性;44例配对组织中SRSF2高表达与晚期TNM分期相关,高SRSF2患者总生存显著更差,表明SRSF2关联PD-L1表达与不良预后。
SRSF2 promotes immune evasion in gallbladder cancer
研究人员在胆囊癌细胞中敲低SRSF2不影响裸鼠体内成瘤生长,但在CD8+ T细胞共培养中增加肿瘤凋亡与IFN-γ、Granzyme B释放,且加用atezolizumab无叠加效应,提示SRSF2经PD-L1依赖途径促免疫逃逸;在huPBMC人源化小鼠模型中,SRSF2敲低显著抑制移植瘤生长并提高瘤内CD8+ T细胞浸润,证实SRSF2在体内调控PD-L1依赖性免疫抑制。
SRSF2 drives PD-L1 expression via 3’-UTR-dependent mRNA stabilization without direct RNA binding
环己酰亚胺追踪显示SRSF2不影响PD-L1蛋白降解;荧光素酶报告显示SRSF2增强PD-L1 3’-UTR活性而非启动子或5’-UTR;放线菌素D阻断实验表明SRSF2延长PD-L1 mRNA半衰期;GFP-PD-L1报告证实3’-UTR介导表达抑制;RIP实验未见SRSF2直接结合PD-L1 mRNA,说明SRSF2经3’-UTR间接稳定PD-L1 mRNA。
SRSF2 regulates hnRNPD exon skipping
RIP-seq显示SRSF2主要结合编码转录本与外显子区,mRNA-seq示SRSF2敲低诱发大量外显子跳跃;RNA pulldown-质谱鉴定PD-L1 3’-UTR结合蛋白,三者交集锁定hnRNPD;hnRNPD可产P37、P40、P42、P45四种异构体,胆囊癌中仅见P45与P40;SRSF2促进hnRNPD外显子7跳跃使P45向P40偏移,临床肿瘤组织P40占优且SRSF2与P45呈负相关;RNA pulldown定位SRSF2结合hnRNPD外显子6,位点突变验证site1为关键结合位点,干扰后消除SRSF2介导的外显子7跳跃。
The P45 isoform of hnRNPD specifically binds to the PD-L1 mRNA 3’-UTR to promote its degradation
过表达P45而非P40降低PD-L1蛋白,特异性siRNA敲低P45则升高PD-L1;RNA衰减实验示P45加速PD-L1 mRNA降解;RNA pulldown显示PD-L1 3’-UTR富集hnRNPD且偏向P45;荧光素酶与EMSA验证P45特异性结合PD-L1 3’-UTR内AREs区域,突变结合位点削弱调控;共敲低P45可部分回救SRSF2缺失引起的PD-L1下调;设计靶向hnRNPD剪接位的ASOs(ASO3/4)抑制外显子跳跃、恢复P45、降低PD-L1并在huPBMC模型中抑制肿瘤并促进T细胞浸润,证明ASO阻断SRSF2-hnRNPD轴可增强T细胞毒性。
讨论部分总结:研究人员指出胆囊癌预后差且缺乏新药,异常可变剪接日益被认作肿瘤进展核心事件;虽PD-1/PD-L1免疫治疗在胆道肿瘤有效,但胆囊癌专属证据少且PD-L1调控不明。本研究通过转录组与多组学整合锁定SRSF2,并验证其经间接调控hnRNPD可变剪接影响PD-L1稳态与免疫逃逸。hnRNPD四种异构体因外显子2/7差异具功能异质性,胆囊癌中仅存P45/P40,外显子7编码的49氨基酸虽不在经典RRM却可能影响RNA结合与降解能力。研究进一步提出以剪接转换ASO纠正致病性异构体偏移的治疗思路,但也指出药代、毒理及人源剪接保守性需在临床转化前严谨验证。该工作定义了SRSF2–hnRNPD–PD-L1轴,并为免疫治疗的剪接干预提供新靶点。
研究结论部分原文翻译如下:
总体而言,本研究定义了一条从SRSF2介导的剪接到PD-L1调控及胆囊癌免疫逃逸的完整调控通路。该通路的发现及其对基于ASO干预的敏感性,揭示了可用于肿瘤免疫治疗的新型可靶向轴。