Science：发现RNA结合蛋白FMRP让肿瘤逃避免疫系统的识别并对免疫疗法产生抵抗性

免疫疗法是一种治疗癌症的前沿方法，它使患者自身的免疫系统与他们的肿瘤对抗。我们对身体调节免疫反应的机制的了解越来越多，对我们的抗癌斗争起到了变革作用。

但是，尽管成功率很高，免疫疗法却一次又一次地遇到了一个顽固的障碍：肿瘤细胞经常躲避试图消灭它们的免疫细胞的“雷达”扫描。这会导致了治疗抵抗性，在许多情况下，这在许多情况下，这将受益于对可以帮助规避它的机制的更深入理解。

在一项新的研究中，来自瑞士洛桑联邦理工学院、伯尔尼大学和洛桑大学医院等研究机构的研究人员发现了一种蛋白在帮助肿瘤逃避免疫破坏方面发挥着关键作用。这种被命名为“脆性X智力迟钝蛋白（fragile X mental retardation protein, FMRP）”的RNA结合蛋白调控着肿瘤微环境中的一个基因和细胞网络，有助于提高它“躲避”免疫细胞的能力。正常情况下，FMRP参与调节蛋白翻译和神经元中mRNA的稳定性。但是他们发现，它在多种类型的癌症中发生异常地上调。相关研究结果发表在2022年11月18日的Science期刊上，论文标题为“Aberrant hyperexpression of the RNA binding protein FMRP in tumors mediates immune evasion”。

但为什么是FMRP？这个想法来自之前表明自然过度表达FMRP的癌细胞具有浸润性和转移性的研究。然而，其他研究表明如果FMRP不能在发育中的神经元中表达，就会导致认知缺陷。

考虑到这些证据，这些作者开始研究FMRP在人类肿瘤中的表达。他们随后评估了它在小鼠癌症模型中的肿瘤促进功能，最后研究了它与人类癌症患者预后的关系。

这项新的研究涉及几个数据收集步骤。首先，这些作者对来自人类肿瘤的组织进行了针对FMRP的免疫染色。大多数肿瘤检测呈阳性，而相应的正常组织则没有。这意味着FMRP在癌细胞中特异性地高度表达。然后，他们进入了他们研究的主要部分，即确定FMRP在这些肿瘤中的功能意义---它们表达了这种蛋白，但它有什么作用？

FMRP与免疫系统有关

为了探索这一点，这些作者开发出所谓的“基因敲除”癌细胞系。基因敲除细胞或生物通过基因改造失去---“敲除”---一个特定的基因，以便找到关于它的功能的线索。从本质上讲，与仍然拥有该基因的细胞（称为“野生型”）相比，基因敲除细胞发生的任何变化通常都可以追溯到这个失去的基因。

在这项新的研究中，这些作者使用了著名的CRISPR-Cas9基因编辑技术，敲除了由小鼠胰腺、结肠、乳腺和皮肤黑色素细胞引起的癌细胞中产生FMRP的基因（名为FMR1）。然后，他们将敲除FMRP的癌细胞与仍有FMR1基因并因此表达FMRP蛋白的癌细胞进行比较。

FMRP能使肿瘤逃避免疫系统的攻击。图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7207。

他们评估了含有FMRP基因敲除癌细胞的小鼠和FMRP阳性野生型癌细胞的小鼠的存活率，首先在免疫系统受到损害的小鼠中进行。他们的比较结果显示这两组小鼠具有类似的存活率。值得注意的是，当他们将基因敲除肿瘤与免疫系统正常运作的小鼠体内生长的野生型肿瘤进行比较时，他们发现没有FMRP的肿瘤生长速度较慢，而它们的存活时间更长。

这部分研究显示的是，FMRP并不参与刺激肿瘤生长本身，而是与适应性免疫系统（我们用疫苗“训练”的那部分免疫系统）有关。

他们的观察结果---野生型肿瘤很少有浸润性T细胞，而FMRP基因敲除肿瘤则高度发炎---进一步证实了这一点。剔除FMRP基因敲除的肿瘤中的T细胞导致它们开始更快速地生长，并降低了小鼠的存活率，这意味着FMRP以某种方式参与了肿瘤对免疫系统的逃避。

含有FMRP的肿瘤如何抵御免疫细胞

这些作者继续对FMRP基因敲除肿瘤和野生型肿瘤进行分子遗传分析。这显示了整个基因组的基因转录方面存在显著差异，表明FMRP与多个基因相互作用。此外，FMRP基因敲除肿瘤和野生型肿瘤在癌细胞、巨噬细胞和T细胞丰度方面存在明显差异，进一步提示着FMRP在调节免疫系统成分中的作用。

这项新研究的下一阶段探究了与独特的免疫反应---逃避还是攻击---相关的特定因子的产生。这些作者发现表达FMRP的肿瘤（即野生型肿瘤）产生白细胞介素-33（IL-33），即一种诱导调节性T细胞---一种抑制免疫反应的特定T细胞亚群---产生的蛋白。

表达FMRP的肿瘤还产生蛋白S，即一种已知能促进肿瘤生长的糖蛋白。最后，表达FMRP的肿瘤产生外泌体---已证实能触发一类通常有助于伤口愈合和组织修复的巨噬细胞产生的囊泡。总体来说，所有这三个因子都具有免疫抑制作用，有助于肿瘤免受T细胞的攻击。

相反之下，FMRP基因敲除肿瘤细胞实际上降低了所有这三个因子（IL-33、蛋白S和外泌体），同时它们上调了一种不同的趋化因子，称为“C-C基序趋化因子配体7（C-C motif chemokine ligand 7, CCL7）”，它有助于招募和激活T细胞。诱导免疫刺激性（而不是免疫抑制性）的巨噬细胞进一步帮助了这一过程。这些诱导免疫刺激性的巨噬细胞产生其他三种促炎性蛋白，这些蛋白与CCL7一起招募T细胞。

预测人类患者的免疫治疗结果

在临床上存在的一个问题是FMRP的水平是否能帮助确定接受免疫疗法的癌症患者的预后。然而与直觉相反的是，FMR1基因的mRNA和FMRP蛋白水平都不足以预测癌症患者队列的免疫治疗结果。

为了解决这个问题，这些作者建立了这样一个事实：在细胞中，FMRP通过直接结合mRNA，向上和向下调节它的稳定性。这意味着FMRP可能会改变可以在转录组数据集中获取的RNA水平，可以收集这些数据集来确定可以帮助跟踪它的功能活性的“基因特征（gene signature）”。这种方法起了作用，使得他们能够通过一个由156个基因组成的基因网络追踪FMRP的癌症调节活性的基因特征。

事实证明，FMRP癌症网络活性基因特征对多种人类癌症的不良生存率具有预后作用，这与FMRP的免疫抑制作用相一致，而且在一些患者中，它与免疫治疗的不良反应有关。

这项新的研究表明，FMRP调控肿瘤微环境中的基因和细胞网络，所有这些都有助于肿瘤逃避免疫破坏。

论文通讯作者、洛桑联邦理工学院的Douglas Hanahan说，“几十年来，我一直在研究实体瘤的复杂细胞组成，我个人对我们的发现---一种共同使用的神经元调节蛋白（即FMRP）可以协调形成一个多方面的保护屏障来阻止免疫系统对肿瘤的攻击，限制免疫疗法的益处，这就使FMRP成为一种新的癌症治疗靶标---感到吃惊。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Qiqun Zeng et al. Aberrant hyperexpression of the RNA binding protein FMRP in tumors mediates immune evasion, Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7207.