Nat Genet | 何厚胜/Ming Tsao团队揭示MEN1在肿瘤及其微环境互动中的双重角色

肿瘤微环境（TME）由癌细胞和正常细胞混合组成。在TME中，各类细胞通过细胞因子、趋化因子和生长因子相互通讯，并招募更多浸润细胞，导致肿瘤异质性增加。近年来，单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的发展显著增强了我们对TME内各种成分功能的理解。

CRISPR筛选是识别癌细胞脆弱性的重要工具。尽管这项技术广泛应用于体外细胞培养系统，如癌症依赖性图谱（DepMap）项目，但这些模型缺乏TME的存在，限制了识别调节肿瘤与TME相互作用的基因能力。

2024年9月3日，来自加拿大多伦多大学的何厚胜团队与Ming Tsao团队在《Nature Genetics》杂志上发表了文章“In vivo CRISPR screens identify a dual function of MEN1 in regulating tumor-microenvironment interactions”，揭示了表观遗传调控因子MEN1在不同的肿瘤微环境中功能的双重性，并为靶向MEN1提供了新的理论和实验依据。

首先，为了找到调节肿瘤微环境的表观遗传调控因子，作者使用肺癌细胞进行了同步的体外和体内（来源于相同细胞系的异种移植瘤）的CRISPR-Cas9筛选。结果显示，MEN1是具有差异性丢失效应的最高靶基因。进一步实验表明，敲除MEN1不会影响体外培养的细胞增殖，但在免疫缺陷或免疫正常的小鼠中，MEN1的丢失会显著促进或抑制肿瘤生长，体现了MEN1在体内作用的特殊性。

为了探究MEN1功能背后的机制，作者对细胞系和小鼠肿瘤样本进行了RNA-seq测序。结果发现，敲除MEN1后，细胞因子相关基因的表达受到显著影响。同样的结果在其他肺癌细胞系、患者源性肿瘤（PDX）模型和TCGA数据库中也得到了验证。

MEN1编码的menin蛋白是一种支架蛋白，不直接与DNA结合。通过MEN1 ChIP-seq和RNA-seq数据联合分析，发现细胞因子相关基因的表达并不直接受MEN1的顺式调控。作者推测，MEN1可能通过与辅因子蛋白MLL1的相互作用进行表观遗传调控。进一步实验表明，敲低MLL1的表达显著削弱了细胞因子的诱导。MLL1 ChIP-seq分析显示，MEN1缺失导致MLL1与染色质结合位点的重新分布，尤其在含有重复元素的区域。结合H3K4me3 ChIP-seq和RNA-seq数据，发现MEN1缺失不仅增强了MLL1和H3K4me3在重复区域的结合，还激活了重复元素的转录。这些转录本倾向于形成双链RNA并诱导DNA损伤，后续实验也证实了这一点。

小鼠实验显示，MAVS或cGAS的敲除在对照细胞中对肿瘤生长无明显影响，但在MEN1敲除条件下显著减少了肿瘤生长的诱导。这表明，MEN1通过依赖MAVS和cGAS/STING的病毒模拟机制调控细胞因子相关基因和肿瘤生长。

为了确定MEN1缺失如何调节TME细胞的浸润及其与肿瘤细胞的相互作用，作者在A549异种移植肿瘤的RNA-seq数据中鉴定了特异性映射到小鼠基因组的读取。差异基因和KEGG通路分析揭示，MEN1缺失肿瘤中上调的基因与白细胞功能相关。进一步分析显示，MEN1缺失条件下中性粒细胞的功能被富集。IHC染色验证肺腺癌组织中MEN1表达较低的肿瘤确实表现出更强的中性粒细胞和CD8+ T细胞浸润。中和中性粒细胞显著减轻了A549异种移植肿瘤中MEN1缺失诱导的肿瘤生长。

使用TCGA数据集分析显示，在26种癌症类型中，MEN1低表达患者的“细胞因子-细胞因子受体相互作用”基因特征显著高于MEN1高表达患者。在结肠癌细胞系HCT116中敲除MEN1未改变体外细胞增殖，但显著增加了免疫缺陷小鼠中的肿瘤生长。对CT26小鼠结肠癌细胞系的分析显示，MEN1缺失肿瘤中抗病毒免疫反应通路的激活，表明肿瘤免疫原性增加。

通过scRNA-seq和CyTOF分析，发现免疫功能完整小鼠中MEN1缺失的肿瘤内免疫细胞总体百分比增加，其中CD8+ T细胞、树突状细胞和巨噬细胞显著富集。进一步实验显示，MEN1缺失显著减少了重建有人类免疫系统的小鼠中A549异种移植肿瘤的生长。

药物抑制MEN1-MLL相互作用在白血病的预临床模型和临床试验中表现出有效性。使用MEN1抑制剂ziftomenib处理CT26癌细胞，结果显示细胞因子基因的诱导呈现剂量依赖性。ziftomenib处理的同源4T1乳腺癌异种移植模型中，也表现出生长抑制效果并增加CD8+ T细胞浸润。组合使用ziftomenib和抗PD-1治疗显著减少CT26肿瘤生长。

在这篇文章中，研究人员揭示了MEN1和MLL1在DNA结合的表观遗传学机制，并提出了针对实体瘤的新免疫治疗策略。