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张艳桥教授团队最新成果发布于Cancer Research：靶向花生四烯酸代谢增强ARID1A缺失型肠癌的免疫治疗效果

2024年12月16日

来源：哈尔滨医科大学附属肿瘤医院

2024年12月9日，哈尔滨医科大学附属肿瘤医院张艳桥教授团队在肿瘤学权威杂志Cancer Research上发表题为“Targeting Arachidonic Acid Metabolism Enhances Immunotherapy Efficacy in ARID1A-Deficient Colorectal Cancer” 的研究成果。该研究发现ARID1A缺失型肠癌通过降低PTGS1和PTGS2的表达增加对花生四烯酸代谢途径的依赖，抑制花生四烯酸代谢通过增强CD8+T细胞的活性和抑制血管生成拟态（VM），可以与免疫检查点抑制剂（ICIs）协同治疗ARID1A缺失型肠癌，从而提供一种有前景的治疗策略。

专家简介

张艳桥

二级教授，博士生导师

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院
黑龙江省消化道肿瘤诊疗中心主任
黑龙江省大肠癌临床医学研究中心主任
黑龙江省肿瘤免疫重点实验室主任
中国临床肿瘤学会胃癌专委会候任主委
中国临床肿瘤学会结直肠癌专委会副主委
中国临床肿瘤学会临床研究专委会副主委
中国抗癌协会肿瘤药物临床研究专委会副主委

专业方向为消化道肿瘤的精准诊疗和转化研究

先后主持国家自然科学基金 6 项（含区域重点1项），国家科技重大专项子课题 1 项。获省政府科技进步一等奖 1 项，二等奖 2 项，中国抗癌协会科技二等奖 1 项。发表SCI论文 100 余篇，代表性研究发表于 Cancer Cell，Cancer Res，Clin Cancer Res，Adv Mater等杂志。授权国家发明专利 2 项。

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研究背景

ARID1A是SWI/SNF复合物的核心成分，在大约5%~10%的结直肠癌（CRC）中发生突变。虽然ARID1A缺乏对应于CRC中免疫活性的增强，但在实际临床实践中免疫检查点抑制剂（ICIs）在这些患者中的疗效有限。结直肠癌的的免疫治疗队列显示，ARID1A缺失组和ARID1A完整组的无进展生存（PFS）分别为6.6个月和8.0个月。这表明，组合治疗策略对于完全消除ARID1A缺失型肠癌至关重要，探索CRC中与ARID1A缺失相关的治疗靶点显得尤为紧迫。

含有致癌基因突变的肿瘤细胞有望被联合致死的治疗策略抑制。比如，PARP抑制剂旨在治疗携带BRCA1和BRCA2突变的乳腺和卵巢肿瘤，PRMT5抑制剂选择性治疗甲硫腺苷磷酸化酶（MTAP）突变肿瘤。突变的肿瘤细胞经历代谢重编程，导致它们对某些代谢物的依赖。限制关键代谢物的摄取或产生，可以选择性地杀死这些肿瘤细胞，这是一种有前景的抗癌方法。因此，发现CRC中与ARID1A缺乏相关的代谢脆弱性可以显著改善肿瘤治疗。

研究方法

本研究收集了哈尔滨医科大学附属肿瘤医院的136名结直肠癌患者的临床治疗队列并按照ARID1A突变状态进行分组，分析PFS和总生存（OS）。利用ATAC-seq、RNA-seq和代谢组分析探索ARID1A突变肠癌对花生四烯酸代谢通路的调控作用。利用ATAC-seq，ChIP-seq，DNase-qPCR，ChIP-qPCR，探索ARID1A表达缺失调控PTGS1和PTGS2基因的机制。通过流式细胞分析，肿瘤细胞与T细胞共培养、CD31-/PAS+染色等实验验证阿司匹林对ARID1A敲除肠癌中CD8+T细胞的功能及血管拟态形成的影响。利用人源化PDX模型和小鼠皮下移植瘤模型，验证药物的体内治疗疗效。

主要研究内容

1.ARID1A缺失型肠癌免疫治疗疗效有限

首先，课题组建立了三种不同的结直肠癌的临床治疗队列（免疫治疗队列、贝伐珠单抗治疗队列和西妥昔单抗治疗队列），并根据ARID1A突变状态分组分析PFS和OS。进一步，利用CRISPR/Cas9技术构建了ARID1A-KO的小鼠肠癌细胞系，接种皮下移植瘤进行抗PD-1的治疗实验。研究发现，ARID1A缺失型肠癌免疫治疗疗效有限。

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2. ARID1A缺乏使花生四烯酸代谢重新编程，从而产生易感性

研究者对ARID1A-WT和ARID1A-KO的CRC细胞进行了ATAC测序、转录组测序和代谢物分析，联合分析发现ARID1A-KO的CRC细胞中花生四烯酸代谢通路的下调。进一步，通过CCK8、克隆形成等实验进行药物敏感性分析，发现ARID1A-KO的CRC对花生四烯酸代谢途径的抑制剂（阿司匹林）更敏感。

3. ARID1A缺乏导致CRC对PTGS1和PTGS2基因的依赖
进一步，研究者探索了ARID1A如何调节花生四烯酸代谢。通过WB，qPCR和IHC等实验手段证明ARID1A缺失通过下调PTGS1和PTGS2的表达来下调花生四烯酸代谢，并且PTGS1和PTGS2可能是ARID1A缺失型肠癌的联合致死靶点。

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4. PTGS1和PTGS2是含有ARID1A的SWI/SNF复合物的靶基因
接下来，研究者通过ATAC-seq和DNase-qPCR发现ARID1A缺失下调了PTGS1和PTGS2基因的染色质可及性。并通过ChIP-seq和ChIP-qPCR实验发现ARID1A缺失降低了SNF5，H3K4me3和H3K27ac与PTGS1和PTGS2启动子区的结合。

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5. 靶向花生四烯酸代谢促进CD8+T细胞信号的活化
研究者利用人源化PDX模型和细胞系小鼠皮下移植瘤模型探索体内ARID1A缺失型肠癌对阿司匹林的敏感性，结果表明相比于ARID1A正常表达的肠癌，阿司匹林治疗后ARID1A缺陷肿瘤生长减慢，肿瘤体积和肿瘤重量降低，并且肿瘤微环境中CD8+T细胞的数量和活性升高。

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6. 靶向花生四烯酸代谢进一步抑制血管拟态（VM）的形成

已知靶向花生四烯酸代谢有助于抑制VEGF信号传导，VEGF信号传导是VM的关键介质。为了评估ARID1A在调节VM中的潜在作用，我们重新分析了ATAC-seq和RNA-seq结果，发现ARID1A-KO细胞中血管拟态相关通路的下调。并进行了管形成实验、CD31-/PAS+染色等实验证明ARID1A敲除抑制血管拟态形成，阿司匹林可以进一步降低ARID1A缺陷肿瘤中血管拟态的形成。

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7. 阿司匹林和ICIs在抑制ARID1A缺失型CRC方面具有协同作用

基于靶向花生四烯酸代谢可以增加CD8+T细胞的数量和功能，抑制VM的形成，并且具有ARID1A突变的肿瘤对阿司匹林更敏感的发现，研究者提出抑制花生四烯酸途径与ICIs治疗相结合可能会协同抑制ARID1A缺失型CRC的假设。研究者利用人源化PDX模型和小鼠皮下移植瘤模型，发现在ARID1A缺失型肿瘤中，阿司匹林和抗PD-1联合治疗组相比单一药物治疗组发挥更好的抗肿瘤治疗效果。

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研究讨论

本研究的结果强调了ARID1A突变肠癌高度依赖花生四烯酸代谢。靶向花生四烯酸代谢可以促进肿瘤微环境中CD8+T细胞的增多和血管拟态的形成。阿司匹林联合免疫检查点可以协同治疗ARID1A缺失型肠癌。然而，本研究也存在一些局限性。首选，尽管我们已经证实PTGS1和PTGS2驱动ARID1A缺失型肠癌的代谢重编程。但据报道，其他关键代谢调节因子，包括GCLC、PKM和GLS1，也受到SWI/SNF的调节。因此，探索ARID1A缺失型肠癌的其他代谢重编程变化具有重要意义。未来，阿司匹林联合ICIs的临床研究可以重点在ARID1A缺失型CRC中进行探索。

研究结论

总而言之，本研究结果表明ARID1A与花生四烯酸代谢的关键酶PTGS1和PTGS2之间存在相关性。花生四烯酸途径是ARID1A缺失型肠癌的代谢脆弱点，阿司匹林可以靶向该途径抑制肿瘤生长并增强对免疫疗法的敏感性，从而提供一种有前景的治疗策略。

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图 ARID1A缺乏导致PTGS1和PTGS2沉默调节花生四烯酸代谢的机制示意图

参考文献

Cui L, Liu R, Han S, Zhang C, Wang B, Ruan Y, Yu X, Li Y, Yao Y, Guan X, Liao Y, Su D, Ma Y, Li S, Liu C, Zhang Y. Targeting Arachidonic Acid Metabolism Enhances Immunotherapy Efficacy in ARID1A-Deficient Colorectal Cancer. Cancer Res. 2024 Dec 9. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-24-1611. PMID: 39652583.

责任编辑：肿瘤资讯-QTT
排版编辑：肿瘤资讯-Rousong