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【中国高研值】Science Advances：邵志敏教授团队发布三阴性乳腺癌的免疫治疗新靶点

2022年07月05日

编译：月下荷花

来源：研值圈

三阴性乳腺癌（TNBC）早期复发率高、治疗选择有限、预后较差。几项Ⅲ期研究表明，免疫检查点抑制剂联合辅助化疗对部分TNBC具有治疗作用，但多数患者不能持续获益，表明存在促进肿瘤细胞免疫逃逸的未知基因改变，需要其他免疫治疗策略克服免疫逃逸。近期，复旦大学附属肿瘤医院邵志敏教授团队在SCIENCE ADVANCES（IF=14.957）发表研究，经体内CRISPR筛选发现Lgals2可作为TNBC潜在的免疫治疗靶点，为开发新的免疫治疗策略奠定了基础。

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研究背景

大量研究尝试了解肿瘤微环境（TME）成分以及免疫细胞和肿瘤细胞的相互作用。CRISPR筛选显著增强基因组编辑，有助于识别与免疫治疗反应相关的未知基因。与体外CRISPR筛选相比，体内模型的肿瘤-免疫相互作用更接近真实情况。由于免疫系统的复杂性，宜高通量体内CRISPR筛选不同免疫选择压力下的肿瘤改变，以识别相关靶点。

这项研究中，多种TNBC小鼠模型在不同免疫压力选择后，体内CRISPR筛选疾病相关免疫基因（DrIM），揭示了不同浸润性免疫细胞参与免疫活动时基因功能的动态变化，确定Lgals2作为TNBC免疫逃逸的关键调节因子。既往研究表明，编码半乳糖凝集素-2（一种聚糖结合蛋白）的Lgals2与侧支动脉生成、心肌梗死、细胞粘附和T细胞凋亡有关。功能和机制研究表明，Lgals2通过激活集落刺激因子1（CSF1）/CSF1受体（CSF1R）轴促进巨噬细胞的M2样极化和增殖，促进体内（非体外）肿瘤生长。因此LGALS2可能是TNBC潜在的免疫治疗靶点。

研究方法

采用两步定制体内CRISPR筛选，对具有多种免疫缺陷特征的不同小鼠模型进行疾病相关免疫基因筛选。体内筛选确定不同肿瘤微环境中的基因功能，确认Ido1等标准免疫治疗靶点的作用。

研究结果

功能筛选和转录组分析确定Lgals2是TNBC免疫逃逸的候选调节因子，肿瘤细胞内源性Lgals2通过CSF1/CSF1R轴诱导肿瘤相关巨噬细胞数量增加以及巨噬细胞M2样极化和增殖，导致TNBC微环境的免疫抑制性质（图1和2）。使用抑制性抗体阻断LGALS2可成功阻止肿瘤生长、逆转免疫抑制（图3）。

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图1 单细胞 RNA-seq发现Lgals2诱导TME中的巨噬细胞极化

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图2 Lgals2通过CSF1诱导巨噬细胞M2样极化和增殖

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图3 LGALS2阻断增加抗肿瘤免疫

讨论

为了发现免疫系统和肿瘤细胞间复杂相互作用中的免疫治疗靶点，定制了DrIM文库和更精确的mini-DrIM文库用于体内CRISPR筛选。具有免疫活性和不同程度免疫缺陷的小鼠作为筛选模型，以产生不同的免疫选择压力。根据小鼠免疫系统差异定制的体内CRISPR筛选旨在观察不同TMEs中免疫相关基因的功能飘移，识别免疫监视和免疫逃逸之间的基因相互转换。这项研究确定Lgals2为TNBC的潜在免疫治疗靶点。与体外缺乏差异相比，Lgals2过表达对肿瘤的促进作用和Lgals2 KO对肿瘤的消除作用很可能与Lgals2的TME重塑相关。抗LGALS2抗体可能为TNBC免疫治疗提供新的方向。

与给小鼠注射药物暂时刺激免疫系统不同，这项研究是在固有免疫系统并不相同的基础上寻找新的免疫治疗靶点。研究中具有不同TMEs的四种小鼠模型配对比较，鉴定有助于免疫监视或免疫逃逸的基因。结果发现，野生型具有免疫活性的宿主和T细胞缺陷裸鼠比较，与T细胞耗竭相关的基因如IDO1和ICOSL有助于疫逃逸；CB-17scid宿主和NPG宿主比较，NT5E有助于与NK细胞相关的免疫逃逸。除了肿瘤细胞内源性TME调节因子外，包括肿瘤衍生的细胞因子和趋化因子等许多外源性因子也可能对TMEs产生影响。对其他细胞类型和更多小鼠模型进行体内筛选可能发现更多其他调节TMEs的靶点。最近一项研究指出，CRISPR载体成分具有免疫原性，可能在几种小鼠肿瘤模型引起排斥反应，进行体内CRISPR筛选时应予以考虑。

两轮筛选中，Lgals2始终与免疫逃逸相关，且名列所有选择压力下免疫逃逸之首。Lgals2是半乳糖凝集素家族成员，不同组织中表达不同，在炎症、免疫反应和动脉生成中发挥作用。报告显示，结肠癌和乳腺癌患者血清半乳糖凝集素-2升高，血液中半乳糖凝集素-2升高与结直肠癌死亡率增加相关，但另一研究发现，半乳糖凝集素-2抑制结直肠肿瘤生长。既往研究表明，半乳糖凝集素-2的预后作用与肿瘤类型相关，高表达与尿路上皮肿瘤预后较差相关，与非小细胞肺癌预后较好相关。半乳糖凝集素家族的其他成员，如半乳糖凝集素-1、半乳糖凝集素-3和半乳糖凝集素-9在癌症和免疫治疗中的研究较多，但半乳糖凝集素-2在TNBC中的生物学作用不清楚。鉴于Lgals2赋予肿瘤细胞逃逸的作用超过了T细胞、B细胞和NK细胞的监视作用，因此假设Lgals2介导的免疫抑制可能与另一重要免疫细胞TAMs有关。在已建立免疫监视时，TAM扩增对肿瘤免疫逃逸具有重要作用。这项研究证实，Lgals2可显著影响小鼠模型中肿瘤浸润免疫细胞（TIICs）中的TAMs比例。体外共培养实验表明，Lgals2促进巨噬细胞M2样极化和增殖。此外临床TNBC数据分析也支持LGALS2表达、M2样巨噬细胞激活和TAM浸润之间的正相关性。

转录谱分析显示，Lgals2缺失或过表达导致多种因子显著变化，包括CSF1。既往研究证实，CSF1控制单核细胞和巨噬细胞的募集、增殖、分化、生存和功能。TAMs中的CSF1R信号可能促进免疫抑制和致瘤M2样表型的获得。这项研究显示，阻断CSF1/CSF1R可逆转TNBC中Lgals2过表达诱导的巨噬细胞M2样极化和增殖。因此，肿瘤CSF1可能在Lgals2过表达肿瘤的M2样巨噬细胞数量增加中发挥重要作用。

TIIC群的scRNA-seq分析发现巨噬细胞群变化巨大，因此这项研究聚焦于巨噬细胞，但不能排除其他类型免疫细胞也可能参与Lgals2过表达肿瘤的免疫逃逸，如Lgals2过表达肿瘤中DCs减少，DCs可通过递呈抗原和启动T细胞增强抗肿瘤免疫。肿瘤相关中性粒细胞可抑制抗肿瘤免疫。因此，Lgals2是否直接影响TME中其他免疫细胞活性仍需进一步研究。

这项研究对临床转化具有重要意义。LGALS2作为潜在靶点，其缺失可通过增强抗肿瘤免疫抑制癌症发展。心血管领域已开发出抑制LGALS2蛋白的抗体，这项研究中该抗体可抑制肿瘤生长和TME的免疫抑制表型，表明其潜在的临床应用价值，需进一步检测其副作用并优化其靶向性和疗效。

参考文献

Ji P, Gong Y, Jin ML, et al. In vivo multidimensional CRISPR screens identify Lgals2 as an immunotherapy target in triple-negative breast cancer. Sci Adv. 2022;8(26):eabl8247. doi:10.1126/sciadv.abl8247.

责任编辑：Mathilda
排版编辑：Mathilda

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