在妇科恶性肿瘤中,高级别浆液性卵巢癌(HGSC)堪称最致命的杀手之一,其导致的死亡病例占卵巢癌相关死亡的70%以上。尽管手术和化疗技术不断进步,但晚期患者的五年生存率始终徘徊在30%左右,这一严峻现实凸显了治疗策略创新的紧迫性。尤其令人困惑的是,在其他癌种中取得显著成效的免疫检查点抑制剂(ICI),如PD-1/PD-L1阻断剂,在HGSC治疗中却屡屡受挫。这一治疗困境的背后,隐藏着HGSC肿瘤微环境的复杂异质性——特别是那些被称为"免疫沙漠"的肿瘤区域,它们几乎完全排斥免疫细胞的浸润,形成了治疗的天然屏障。
分子分型研究将HGSC划分为四个亚型,其中C5亚型尤为特殊:它既具有高度增殖活性,又表现出显著的免疫逃逸特性。这类肿瘤的特征是MHC-I分子表达低下而PD-L1表达相对增高,形成极为不利的免疫受体比例。更令人不解的是,这种免疫抑制状态并非由特定的基因突变模式驱动,暗示其调控可能发生在转录后水平。正是这一科学谜题,吸引了德国马丁·路德大学哈勒-维滕贝格分校的Nadine Bley和Stefan Huttelmaier团队开展深入研究,他们的研究成果最终发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上。
为了揭示C5亚型免疫逃逸的分子基础,研究人员整合分析了六个独立的单细胞RNA测序(scRNA-seq)和批量RNA测序数据集,系统比较了C5与非C5肿瘤的基因表达特征。通过基因集富集分析(GSEA),他们发现C5肿瘤中RNA结合蛋白(RBP)调控模块显著富集,特别是8种具有癌胚表达特征的RBPs(包括IGF2BP1、LIN28B、MSI1等)在C5肿瘤中一致性上调。这些蛋白在除免疫应答簇外的所有肿瘤细胞簇中均高表达,且与患者的不良预后密切相关。
在技术方法层面,本研究采用了多组学整合分析策略:通过生物信息学方法对五个HGSC队列进行分子分型;利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建基因敲除细胞模型;采用RNA干扰技术进行功能筛选;通过流式细胞术分析免疫受体表达;运用RNA免疫共沉淀(RIP)验证RNA-蛋白相互作用;开展小鼠体内实验评估治疗效果;采用多光谱成像技术分析临床样本;最后通过单细胞测序解析肿瘤微环境细胞组成。
Oncofetal RBPs distinguish C5-HGSC
研究人员首先通过生物信息学分析确认,C5肿瘤确实表现出免疫细胞浸润减少的特征,特别是细胞毒性T细胞(CTL)的缺乏最为显著。单细胞测序进一步将C5肿瘤细胞划分为五个功能簇:免疫应答型、上皮间质转化(EMT)样、神经元样、CD24+干细胞样和侵袭型。除免疫应答簇外,其他簇均表现出较低的MHC-I/PD-L1比值,提示免疫抑制状态。值得注意的是,这八个癌胚RBPs在C5肿瘤中形成特征性表达谱,其区分C5与非C5肿瘤的准确率高达90%,与包含800多个基因的传统分型方法相当。
OncoRBPs promote immune evasion
为了验证这些RBPs在免疫逃逸中的具体作用,研究团队在C5样细胞模型(ES-2、OVCAR-8和TOV112D)中进行了靶向功能筛选。通过监测干扰素信号通路活性、MHC-I/PD-L1表面表达比和肿瘤细胞凋亡等指标,发现IGF2BP1、MSI1和LIN28B对免疫表型的调控作用最为显著。其中IGF2BP1的敲低能够显著提高MHC-I表达并降低PD-L1水平,增强T细胞介导的肿瘤细胞杀伤作用。这种调控作用在免疫应答较强的HGSC细胞系(如COV318)和小鼠ID8模型中同样得到验证。
IGF2BP1 promotes immune evasion in vivo
在动物实验中,研究人员发现Igf2bp1基因敲除能够显著延缓免疫健全小鼠的腹水形成,并将中位生存期延长一倍,而在免疫缺陷小鼠中这种效应较弱,提示IGF2BP1主要通过调控免疫微环境而非直接促进增殖来影响肿瘤进展。从免疫健全小鼠腹水中分离的Igf2bp1敲除肿瘤细胞表现出更高的MHC-I/PD-L1比值和更多的CTL浸润。临床样本的多光谱成像分析进一步证实,IGF2BP1高表达与CTL浸润减少及T细胞与肿瘤细胞距离增加显著相关。
IGF2BP1 limits MHC-I synthesis by promoting IRF1 protein decay
机制探索方面,基因集富集分析显示IGF2BP1敲低后IRF1转录因子靶基因集显著富集。进一步实验证实IGF2BP1并不影响IRF1 mRNA稳定性,而是通过结合MDM2 mRNA的3'UTR区域,防止其被microRNA降解,从而维持MDM2蛋白水平。MDM2作为E3泛素连接酶,促进IRF1蛋白的降解,进而抑制MHC-I分子的表达。当研究人员利用CRISPR/Cas9技术删除MDM2的3'UTR后,IGF2BP1对IRF1和MHC-I的调控作用完全消失,证实了这一通路的关键作用。
IGF2BP1 promotes PD-L1 mRNA stability
有趣的是,IGF2BP1对PD-L1的调控却呈现出截然不同的机制。研究发现IGF2BP1直接结合PD-L1 mRNA的3'UTR,保护其免受microRNA(如miR-17-92家族)介导的降解,从而维持PD-L1的高表达。这种调控方式使得PD-L1表达与IRF1转录活性脱钩——在免疫应答型C2肿瘤中,IRF1与PD-L1表达高度相关,而在免疫抑制型C5肿瘤中这种相关性显著减弱。临床样本分析也显示,IGF2BP1蛋白水平与肿瘤细胞PD-L1表达呈正相关。
IGF2BP1 inhibition synergizes with PD-1 blockade
最具转化价值的研究发现是,小分子抑制剂BTYNB(BT)和葫芦素B(CUB)能够有效阻断IGF2BP1与RNA的结合,在体外共培养模型中增强T细胞介导的肿瘤杀伤作用。特别是BT处理能够促进CTL和辅助T细胞的活化,增加B细胞和M1型巨噬细胞浸润,同时提高MHC-I/PD-L1比值。当BT与PD-1抑制剂Nivolumab联合使用时,表现出显著的协同效应,使Nivolumab的EC50值降低约17倍。在小鼠模型中,联合治疗较单药治疗进一步延长生存期,单细胞测序显示联合治疗组肿瘤细胞中免疫应答相关信号通路激活,而CD24+干细胞样细胞比例下降。
这项研究首次系统揭示了RNA结合蛋白在卵巢癌免疫逃逸中的核心作用,特别是IGF2BP1通过双重机制破坏免疫稳态的创新发现。该蛋白一方面通过MDM2-IRF1轴抑制抗原呈递,另一方面通过稳定PD-L1 mRNA增强免疫检查点表达,从而形成完美的免疫逃逸环路。更重要的是,研究证实靶向IGF2BP1能够重塑肿瘤免疫微环境,使"冷"肿瘤转化为"热"肿瘤,为免疫检查点抑制剂的有效应用创造有利条件。
从转化医学视角看,这项研究的价值不仅在于阐明了新的免疫逃逸机制,更在于提出了可行的联合治疗策略。IGF2BP1抑制剂与现有免疫疗法的协同作用,为克服HGSC的免疫治疗耐药提供了新思路。尤其值得注意的是,研究中使用的葫芦素B已是临床批准药物,这大大加快了相关治疗策略的临床转化进程。此外,该研究建立的分子分型与RBP表达特征的关系,也有助于识别最可能从联合治疗中获益的患者群体。
这项工作的科学意义超越了卵巢癌本身,为理解RBP在肿瘤免疫调控中的普遍作用提供了范式。RNA结合蛋白作为转录后调控的关键执行者,能够同时协调多个信号通路的活动,这种"以一控多"的特性使其成为理想的治疗靶点。随着PROTAC等新型靶向技术的发展,RBP靶向治疗有望成为肿瘤免疫治疗领域的新前沿。