Cancer Immunol Res：CD8+T细胞缺氧诱导因子表达可以增强抗肿瘤作用
来源：生物谷 2021-04-27 22:42
近期Pedro Velica教授团队开展了一项关于缺氧诱导因子在抗肿瘤治疗中作用的研究，以确定HIF结构的决定因素，增强细胞毒性T细胞的抗肿瘤疗效。
2021年4月27日 讯 /生物谷BIOON/ 过继转移抗肿瘤细胞毒性T细胞是一种新兴的肿瘤免疫治疗方法，如何提高转移T细胞的存活率和功能是扩大过继性细胞治疗效用的关键挑战。免疫细胞的生存需要适应不同的微环境，特别是实体瘤的缺氧环境。缺氧诱导因子（HIF）转录因子是这种适应的一个重要方面。肿瘤和炎症组织中低氧的可用性历来被认为是免疫抑制，但许多研究表明，CD8+T细胞在低氧环境中培养时更有效地分化为细胞毒性T细胞，提示T细胞分化在功能上与氧利用率降低有关。
缺氧诱导转录因子(HIF)是对缺氧转录反应的主要调节因子。作为异质二聚体，HIF由一个a(HIF1a或HIF2a)和一个b亚基(ARNT；也被称为HIF1b)，它们的功能被氧气有效地抑制。在氧气存在下，HIFa亚基被脯氨酸羟化酶(PHD)羟化，导致Von Hippel Lindau (VHL)蛋白识别和泛素化，并随后被蛋白酶体降解。第二种氧敏感机制利用细胞因子抑制HIF (FIH)酶，它羟基化HIFα亚基中保守的天冬酰胺残基，阻断与p300/CBP共激活因子的结合，从而抑制HIF转录活性。这些抑制机制在低氧环境中被减少或消除，导致HIF稳定，转位到细胞核，并诱导缺氧反应基因表达程序。
近期Pedro Velica教授及其团队开展了一项关于缺氧诱导因子在抗肿瘤治疗中作用的研究，以确定HIF结构的决定因素，增强细胞毒性T细胞的抗肿瘤疗效。
在小鼠CD8+T细胞中驱动HIF蛋白异位表达的逆转录病毒载体的设计和验证
研究结果显示，在异位表达的情况下， HIF2a比HIF1a更能有效地提高CD8+T细胞抗肿瘤细胞毒性。异位HIF2a能够通过改变T细胞转录因子网络引起基因表达的广泛变化，而不考虑VHL和FIH抑制。然而，当HIF2a出现时，基因表达的变化幅度通常更大。这可能是由于转录调节剂网络表达的改变导致的。
虽然RNA-seq检测到的转录变化在蛋白质水平上被大量复制，但在功能水平上HIF2a的氧依赖调节被证明是最重要的。耐蛋白水解HIF2a通过限制增殖，导致TCR下调，减少IFNg分泌，严重损害T细胞功能。值得注意的是，与其他表型变化不同，当HIF1a共表达时，并没有观察到由HIF2a引起的增殖缺陷，这表明HIF1a可以部分抵消这种HIF2a效应。这些结果令人惊讶，因为之前报道的无VHL的T细胞具有更大的抗肿瘤功能。与多种肿瘤靶点共培养结果一致显示，HIF2α表达VHL敏感的CD8+ T细胞具有最高的细胞溶解功能，提示中等水平的HIF2a蛋白具有最大的效益。
总之，在这项研究中确定了异位HIF表达可以用于提高治疗性CD8+T细胞的抗肿瘤疗效，目的是改进ACT（转移细胞治疗）治疗癌症的方案。逆转录病毒载体目前可以被用于向T细胞输送癌抗原特异性TCR（嵌合抗原受体）或CARs（细胞受体）的异位表达，并且可以很容易地修饰以输送额外的蛋白质。
缺氧诱导转录因子(HIF)是对缺氧转录反应的主要调节因子。作为异质二聚体，HIF由一个a(HIF1a或HIF2a)和一个b亚基(ARNT；也被称为HIF1b)，它们的功能被氧气有效地抑制。在氧气存在下，HIFa亚基被脯氨酸羟化酶(PHD)羟化，导致Von Hippel Lindau (VHL)蛋白识别和泛素化，并随后被蛋白酶体降解。第二种氧敏感机制利用细胞因子抑制HIF (FIH)酶，它羟基化HIFα亚基中保守的天冬酰胺残基，阻断与p300/CBP共激活因子的结合，从而抑制HIF转录活性。这些抑制机制在低氧环境中被减少或消除，导致HIF稳定，转位到细胞核，并诱导缺氧反应基因表达程序。
近期Pedro Velica教授及其团队开展了一项关于缺氧诱导因子在抗肿瘤治疗中作用的研究，以确定HIF结构的决定因素，增强细胞毒性T细胞的抗肿瘤疗效。
实验团队首先在小鼠CD8+T细胞中建立了逆转录病毒载体来表达HIF1a（缺氧诱导因子1a）的异位表达和HIF2a（缺氧诱导因子2a），使用抑制剂促使CD8+T细胞发生广泛的转录改变，导致细胞毒性分化和针对肿瘤靶点的细胞溶解功能增强。HIF2a中取代FIH羟基受体位点的特殊突变体内过继转移后产生最有效的抗肿瘤T细胞。此外，共传递一种对FIH不敏感的HIF2a在体外和异种过继转移模型中，抗CD19嵌合抗原受体可显著增强人CD8+T细胞对淋巴瘤细胞的细胞溶解功能。
在小鼠CD8+T细胞中驱动HIF蛋白异位表达的逆转录病毒载体的设计和验证
研究结果显示，在异位表达的情况下， HIF2a比HIF1a更能有效地提高CD8+T细胞抗肿瘤细胞毒性。异位HIF2a能够通过改变T细胞转录因子网络引起基因表达的广泛变化，而不考虑VHL和FIH抑制。然而，当HIF2a出现时，基因表达的变化幅度通常更大。这可能是由于转录调节剂网络表达的改变导致的。
虽然RNA-seq检测到的转录变化在蛋白质水平上被大量复制，但在功能水平上HIF2a的氧依赖调节被证明是最重要的。耐蛋白水解HIF2a通过限制增殖，导致TCR下调，减少IFNg分泌，严重损害T细胞功能。值得注意的是，与其他表型变化不同，当HIF1a共表达时，并没有观察到由HIF2a引起的增殖缺陷，这表明HIF1a可以部分抵消这种HIF2a效应。这些结果令人惊讶，因为之前报道的无VHL的T细胞具有更大的抗肿瘤功能。与多种肿瘤靶点共培养结果一致显示，HIF2α表达VHL敏感的CD8+ T细胞具有最高的细胞溶解功能，提示中等水平的HIF2a蛋白具有最大的效益。
总之，在这项研究中确定了异位HIF表达可以用于提高治疗性CD8+T细胞的抗肿瘤疗效，目的是改进ACT（转移细胞治疗）治疗癌症的方案。逆转录病毒载体目前可以被用于向T细胞输送癌抗原特异性TCR（嵌合抗原受体）或CARs（细胞受体）的异位表达，并且可以很容易地修饰以输送额外的蛋白质。
原始出处：Pedro Velica， Pedro P. Cunha，et al. Modified Hypoxia-Inducible Factor Expression in CD8+ T Cells Increases Antitumor Efficacy. CANCER IMMUNOL RES April 2021DOI： 10.1158/2326-6066.CIR-20-0561
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