GATA3

引言 II型免疫反应在维持组织稳态和提供保护性免疫反应方面发挥着至关重要的作用，特别是在组织修复、过敏性疾病和抗寄生虫免疫中。II型免疫反应的主要效应细胞包括先天淋巴细胞ILCs和适应性T辅助细胞（Th2细胞），这些细胞的生成和功能依赖于转录因子GATA3。GATA3在ILC2s和Th2细胞中的表达进一步上调，驱动II型免疫反应。然而，GATA3这种关键调控因子的上调机制尚不完全清楚，这限制了对II型免疫反应在健康和疾病中的作用的理解。 GATA3的调控对于维持II型免疫反应的动态平衡至关重要。虽然GATA3被认为是Th2细胞和ILC2s的“主控”调节因子，但它也是所有ILC家族成员和所有T细胞发育所必需的。因此，在未激活的状态下维持适度的GATA3表达，而在需要时上调以支持II型免疫反应，是一个复杂且高度受控的过程。特别是，在应对细菌、病毒和真菌感染时，GATA3需要保持在较低水平，以避免抑制I型和III型免疫反应。 来自英国剑桥MRC分子生物学实验室Andrew N. J. McKenzie 团队在Science上发表题为Mef2d potentiates type-2 immune responses and allergic lung inflammation 的文章。本文通过筛选发现Mef2d是II型免疫反应中的关键调控因子，通过抑制Regnase-1的表达，增强了ILC2对IL-33的响应，进而促进GATA3和IL-13的表达。 作者使用CRISPR-Cas9筛选技术，通过转基因小鼠模型对GATA3和IL-13的调控因子进行筛选。作者首先将sgRNA文库转导至来源于报告基因小鼠的普通淋巴前体细胞，随后通过流式细胞术对ILC2s的发育和分化进行分析。筛选结果显示，Mef2d是GATA3和IL-13的关键调控因子。进一步的分析验证了Mef2d在ILC2s中的表达与GATA3的上调和IL-13的分泌密切相关。 作者通过生成Mef2d缺失小鼠（Il7rCreMef2df/f），研究Mef2d在II型免疫反应中的作用。作者对Mef2d缺失小鼠和对照小鼠进行不同免疫应激处理，如IL-33和Alternaria alternata过敏原的鼻内给药，随后评估肺部ILC2s、Th2细胞及相关免疫细胞的数量和功能。结果显示Mef2d缺失小鼠在IL-33和Alternaria alternata刺激下，表现出显著减少的ILC2s和Th2细胞数量，以及降低的GATA3和IL-13表达水平。此外，Mef2d缺失小鼠的肺部嗜酸性粒细胞和M2巨噬细胞数量也明显减少，显示出其在II型免疫反应中的重要性。 为研究Mef2d的具体调控机制，作者进行了RNA-seq和ChIP-seq分析，以比较调控小鼠和Mef2d缺失小鼠ILC2s的基因表达和染色质状态。此外，通过共培养和基因敲除实验，进一步验证Mef2d对Regnase-1的调控作用。RNA-seq和ChIP-seq分析显示，Mef2d通过结合Zc3h12a基因（编码Regnase-1）附近的DNA序列，抑制Regnase-1的表达，从而减少GATA3 mRNA的降解，增强ILC2s对IL-33的响应，增加ST2和IL-13的表达水平。共培养和基因敲除实验进一步验证了这一调控机制。 作者评估了不同组织中Mef2d缺失对ILC2表型的影响，特别是在肺、脂肪组织、骨髓和肠道中，通过流式细胞术分析GATA3和ST2的表达水平。结果显示，Mef2d缺失导致肺、脂肪组织和骨髓中的ILC2s表达ST2水平显著降低，而肠道ILC2s受影响较小。这表明Mef2d在不同组织中的作用具有一定的特异性，主要影响依赖ST2的ILC2s。 本研究证明了Mef2d是II型免疫反应中的关键调控因子，通过抑制Regnase-1的表达，增强了ILC2对IL-33的响应，进而促进GATA3和IL-13的表达。本研究为进一步理解II型免疫反应的复杂调控机制提供了新的视角，同时也为开发针对过敏性疾病的新型治疗策略奠定了基础。 参考文献 http://doi.org/10.1126/science.adl0370 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

TIS2024第四届免疫细胞疗法与干细胞疗法论坛重磅来袭，详询：王晨 180 1628 8769 前言 调节性T细胞（Treg）是免疫细胞的一小部分，专门用于抑制过度免疫激活和维持免疫稳态。在过去二十年中，嵌合抗原受体（CAR）的开发和基因组编辑的进展促进了T细胞治疗的优化, 这些技术现在被用于增强Treg细胞的特异性和功能性, 以Treg细胞为基础的自身免疫和移植治疗正得到快速的发展。 Treg的分类和功能 Treg是T细胞的一个子集， 占CD4+T细胞总数的5-10%，具有维持体内平衡和预防自身免疫的功能，其特征是CD4、CD25、FOXP3和低水平CD127的共同表达。高水平的FOXP3和特异性去甲基化区域（TSDR）的去甲基化是Treg的显著特征，TSDR是FOXP3基因中的一个保守区域。 Tregs可分为两类：天然调节性T细胞（nTregs）和诱导调节性T细胞（iTregs）。两种类型的Tregs都普遍表达 Foxp3。nTregs在胸腺中自然发育，其抑制作用是通过细胞间接触实现的，它们的主要功能是维持正常的免疫耐受和控制炎症反应。 iTregs来源于肿瘤微环境信号诱导的外周原始T细胞，包括肿瘤抗原、细胞因子（如IL-10, TGF-β）和其他可溶性分子。iTregs通过多种促进肿瘤进展的机制抑制效应T细胞（Teff）、NK细胞和DC的抗肿瘤免疫作用。 Tregs主要有以下五种功能机制：①Tregs分泌抑制性细胞因子，包括 IL-10、TGF-β 和 IL-35。②Tregs 通过颗粒酶和穿孔素杀死效应细胞。③ Tregs 影响效应细胞的功能：Treg 与效应T细胞竞争消耗 IL-2，从而抑制效应T细胞的生长；Tregs通过产生胞外酶CD39和CD73 促进TME中腺苷的产生，诱效应细胞导的抑制和抗增殖作用；Tregs通过缝隙连接将大量 cAMP 转移到效应T细胞，干扰其代谢。④Tregs通过刺激性和抑制性受体（CTLA-4 或 LAG3）诱导DC耐受，后者通过IDO进一步抑制T细胞的能力。⑤MDSCs和Tregs 产生的因子形成正反馈环，促进增殖，增强抑制环境。         此外，一项研究使用一种新的策略来定义Tregs， Th1样Tregs（T- 234bet+IFNγ+Foxp3+），Th2 样Tregs（Gata3+IRF4+IL4+Foxp3+）和Th17样Tregs（IL-17+RORγt+Foxp3+），这为靶向 Tregs 治疗提供了新思路。 过继性Treg：从多克隆到抗原特异性 最初过继性Treg的临床试验主要使用多克隆或体外扩增的Tregs。第一份关于用体外扩增的Treg治疗GVHD的报告表明，慢性GVHD患者的症状得到缓解，并有可能减少免疫抑制剂的使用。几年后，11名接受干细胞移植治疗恶性血液病的GVHD患者获得了脐带血来源的Treg，并进行了扩增和给药。接受Treg治疗的患者II-IV级急性GVHD的发病率降低5倍，Treg治疗组一年后无慢性GVHD，而对照组为14%。 虽然多克隆Tregs获得了一定程度令人鼓舞的效果，但是输注所需的细胞数量相当大，此外，还有非特异性免疫抑制的风险，事实上，多克隆Tregs输注后的病毒再激活已有报道。 这些缺点可以通过使用抗原特异性Treg来克服，与多克隆Treg相比，抗原特异性Treg只需要较少的细胞就可以实施更多的局部和靶向抑制。此外，许多研究已经证明，在动物模型中，特异于所需抗原的Treg在功能上优于多克隆或未修饰的Treg。 传统的产生抗原特异性Treg的方法主要依赖于用APCs和特异性抗原扩增，或用T细胞受体（TCRs）工程化的Treg。然而，用APCs扩增Treg效率低下，而用TCR构建的Tregs（TCR-Tregs）仍然受到MHC的限制，限制了针对不同患者的模块化应用。 CAR-Treg的设计 另一种赋予Tregs特异性的方法是用CAR转导这些细胞。与TCR-Treg相比，CAR具有一些独特的优势：这些表达CARs的T细胞激活时绕过HLA限制，通过共受体信号的激活增加了特异性，以及CARs的靶向灵活性（任何可溶性或表面多价抗原都可以作为靶点）。 CAR-Treg细胞最直接的应用是GvHD和器官移植排斥反应。与大多数自身免疫性疾病不同，移植中有非常明确的靶点，即HLA分子。2016年，首次报道了HLA-A2 CAR Treg细胞，研究证明，HLA-A2-CAR-Treg细胞抑制Teff细胞增殖，并在免疫缺陷NSG小鼠模型中阻止了HLA-A2+PBMC介导的GvHD。 CAR-Treg细胞的新应用仍在出现，B细胞靶向抗体受体（BAR）Treg细胞是近年来研究的热点。人VIII因子（FVIII）注射液用于治疗A型血友病患者，而随着时间的推移，抗FVIII中和抗体的发展会导致发病率和死亡率上升。含有FVIII免疫显性结构域（A2或C2）作为胞外结构域的BAR被设计成靶向FVIII特异性B细胞,细胞内信号结构域仍为CD28-CD3ζ。引人注目的是，在体外，展示A2结构域或C2结构域的人BAR-Treg细胞抑制了用重组FVIII免疫的小鼠产生抗FVIII抗体。 CAR-Treg设计的另一个重要方面是共刺激领域的选择。目前使用的共刺激域与传统CAR-T细胞中使用的相同。虽然传统T细胞和Treg通常表达相同的共刺激受体，但细胞内的信号不同，导致不同的效应器功能。 到目前为止，大多数CAR-Treg的共刺激域是4-1BB或CD28。最近，人们研究了具有10个不同共刺激结构域（例如CD28、CD28 Y173F、ICOS、CTLA-4、CTLA-4 Y165G、PD-1、4-1BB、GITR、OX40、TNFR2）的第二代CAR-Treg，当测试功能和基因表达谱时，表明CD28共刺激信号传递更优越。使用4-1BB或TNFR2会导致Treg稳定性和功能下降。 CAR-Treg在自身免疫疾病的研究进展 GvHD Treg治疗已成为GvHD研究的一个重要领域，大多数研究集中于体外扩增的多克隆Treg。治疗GvHD的Tregs的首次临床试验显示，对急性GvHD症状的影响不大，但显著缓解了慢性GvHD的症状，并减少了免疫抑制剂的使用。 随后的研究开始使用CAR-Tregs，这是一种同种抗原特异性人类Tregs，被设计用于表达HLA-A2-特异性CAR。在体外和体内试验中，这些A2-CAR Treg保持FoxP3、CD25、Helios和CTLA-4的高表达。此外，他们在免疫缺陷小鼠模型中预防了异种GvHD。 继HLA-A2靶向CAR-Tregs成功后，最近的研究重点是产生具有不同靶向结构域的CAR-Tregs，如CD83，其可在小鼠模型中预防GvHD。还有CD19，其可抑制B细胞抗体的产生和导致GvHD的病理学。 这些有希望的结果促成了在英国和美国对肾移植患者进行的第一次CAR-Treg临床试验（NCT04817774）授权。这项试验可能支持CAR-Tregs在临床试验中优于多克隆扩增的Tregs，进一步扩大了在其他疾病条件下使用CAR-Tregs的可能性。其他生物制药公司紧随其后，例如Quell Therapeutics，专注于肝移植受者的CAR-Tregs。 糖尿病 1型糖尿病（T1D）是一种自身免疫性疾病，其特征是由于胰腺β细胞的破坏而导致胰岛素缺乏。研究表明，T1D患者中Treg的免疫抑制功能降低。在动物模型中，输注扩增的抗原特异性Treg在阻断和逆转糖尿病方面显示出有希望的结果。然而，由于在循环中罕见，分离足够多的抗原特异性Treg具有挑战性。 因此，研究重点是用FoxP3基因转导的多克隆CD4+T细胞，将其转化为Treg。此外，可通过工程化TCR或CAR技术将抗原特异性赋予多克隆T细胞。Brusko的研究小组发现，谷氨酸脱羧酶（GAD）特异性TCR转导的Treg在体外可以抑制抗原特异性T细胞增殖的能力。另一项研究中，Hull等人将胰岛特异性TCR转移到调节性T细胞，并证实其在体外具有抑制CD4和CD8 T细胞增殖的能力。目前，GentiBio和Abata等公司正在开发TCR工程化Treg治疗T1D。 类风湿性关节炎 类风湿性关节炎（RA）是最常见的炎性关节炎，其特征是滑膜炎症、增生、自身抗体产生、软骨和骨破坏。多种免疫细胞亚群参与RA的发展，其中，T细胞和巨噬细胞之间的相互作用起着至关重要的作用。 许多研究调查了增加Treg数量或改善Treg功能对RA的益处。Wright等人利用卵清蛋白（OVA）特异性Treg，通过产生TCR转导的Treg或TCR-FoxP3转导的CD4+T细胞，来抑制OVA诱导的关节炎。两种工程化Treg均通过旁观者抑制对不同抗原特异性T细胞的增殖表现出OVA依赖性的抑制。目前，Sonoma Biotherapeutics公司正在开发针对RA的CAR Treg疗法。 多发性硬化症 多发性硬化（MS）是一种自身免疫性脱髓鞘和神经退行性疾病，由识别髓鞘表位的自身反应性T细胞引起。使用实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型进行的临床前研究证实了Tregs抑制抗原特异性自身反应性免疫反应的有效性。 Fransson等人用CAR靶向髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）创建抗原特异性Treg。MOG-CAR Tregs在体外抑制了效应T细胞的增殖。在体内，MOG-CAR Tregs减少了EAE小鼠的疾病症状，并减少了脑组织中的促炎细胞因子mRNA水平。后来，Kim等人利用源自MS患者的髓鞘碱性蛋白特异性TCR构建了Treg，在体内TCR-Tregs显著降低了EAE-MS小鼠模型中的疾病评分。免疫调节工程化Treg在临床前研究中的结果，促进了一些生物制药公司的CAR-Treg的开发，如Abata Therapeutics和TeraImmune。 炎症性肠病 炎症性肠病（IBD）是以胃肠道慢性炎症为特征的疾病，溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）是IBD最常见的形式。研究表明，肠道微生物群和免疫反应之间的不平衡在IBD中起着重要作用。通常，肠道炎症与Treg数量的减少无关。然而，Treg活性不足的小鼠更容易发生严重结肠炎。因此，多项研究试图利用Treg抑制活性来维持UC的耐受性。 在一项研究中，来自转基因小鼠的针对已知结肠炎抗原（TNP）的CAR-Tregs在体外抑制了效应T细胞的增殖。在体内，诱导结肠炎后，与野生型动物相比，观察到CAR-Treg转基因小鼠的存活率增加。此外，将TNP-CAR Tregs转移到结肠炎小鼠模型中可以减少症状并提高存活率。基于CAR-Treg细胞的治疗可能是缓解UC和CD的一种有前途的有效方式。 哮喘 哮喘是一种慢性呼吸道疾病，哮喘患者的Treg受损并减少。因此，新方法专注于通过在哮喘临床前模型中转移调节性T细胞来预防气道炎症。此外，一项研究利用调节T细胞表位（Tregitopes）诱导高度抑制性过敏原特异性Treg。 用Tregitopes治疗可抑制过敏原诱导的气道高反应性和肺部炎症。为了将Treg导向哮喘相关抗原，Skuljec等人应用CAR技术，从转基因小鼠中分离出针对CEA的第二代Treg，CEA是一种存在于肺和胃肠道腺上皮表面的糖蛋白。他们的结果显示了哮喘小鼠炎症肺中CEA-CAR Tregs的激活和归巢。此外，与未修饰的Tregs相比，CEA-CAR Tregs在更大程度上改善了炎症。 下一代工程化Treg 合成生物学 开发Treg细胞作为治疗自身免疫性疾病的药物并不仅局限于TCRs和CARs的应用，合成免疫学已经产生了许多人工受体和系统，正在Treg细胞中进行测试。 这些系统包括通过连接的单链抗体将内源性TCR复合物招募到非MHC靶点的T细胞抗原偶联剂，可以被可溶性配体结合并激活的CARs，以及可分开的、通用和可编程的CAR（SUPRA）。 细胞因子 毫无疑问，细胞因子在免疫反应中起着关键作用。Treg细胞组成性地表达IL-2受体的高亲和链CD25，有效地剥夺Teff细胞的IL-2。此外，通过工程化CAR-Treg细胞的改造，可以将促炎细胞因子信号转化为IL-2或IL-10信号以增加对炎症的抑制。 基因编辑一些利用CRISPR–Cas9编辑人类T细胞基因的临床前研究已有发表，这些包括敲除CD4+T细胞中CCR5的基因，产生抗HIV感染的T细胞；敲除CD7-CAR T细胞中CD7的基因，因为T细胞本身表达CD7，从而防止自相残杀；以及敲除CD19-CAR T细胞中PD1的基因，从而提高人源化小鼠模型的肿瘤清除率。 提升递送系统 目前，CAR T细胞的制造使用逆转录病毒和慢病毒转导将遗传物质传递并整合到T细胞中。然而这些方法费时、昂贵且有安全问题的困扰。 一些非病毒的递送方法正在开发中，例如CRISPR-RNPs共电转，可以将超过1 kb的DNA敲入人T细胞的特定基因组位点，这种方法简单，安全，双链DNA模板没有毒性。利用该方法纠正了单基因自身免疫性疾病患者细胞中的致病性CD25突变，证明了其潜在的应用价值，但是这种方法也受到插入片段大小的限制。 设计Treg细胞 Treg细胞治疗面临的一个障碍是确保细胞在输注后的存活，利用基因编辑敲除Treg细胞中JNK1基因可使其抗凋亡，JNK1缺陷的Treg细胞分泌更高水平的IL-10和TGFβ ，可以保护移植胰岛不受排斥反应的影响比对照延长100天。 此外，Treg细胞在炎症环境中也可能变得不稳定，并转化为致病性TH17细胞。通过敲除PRKCQ基因，可以降低了Treg细胞向TH17细胞分化的倾向，同时保持了Treg细胞的抑制功能。 最后，通过基因编辑获得最新一代低免疫原性人多能干细胞，再加上不断的努力将干细胞分化为Treg细胞，这可能会彻底改变工程化Treg细胞治疗的手段。 小结 目前，利用Treg细胞设计治疗自身免疫疾病正方兴未艾，工程化CAR-Treg在这方面表现出独特的优势，具有极大的潜力。然而，在Treg细胞生物学和Treg细胞治疗领域仍存在许多问题。 在接下来的十年中，随着这些悬而未决的问题的解决，期待看到Treg细胞制造的持续改进，以及与合成生物学和基因编辑的广泛应用，将使Treg细胞疗法发挥出越来越重要的作用。 参考文献： 1. The Future ofRegulatory T Cell Therapy: Promises and Challenges of Implementing CARTechnology. Front Immunol. 2020; 11: 1608. 2. Chimeric AntigenReceptor (CAR) Treg: A Promising Approach to Inducing Immunological Tolerance.Front Immunol. 2018 Oct 12;9:2359. 3. Next-generation regulatory T cell therapy. Nat Rev Drug Discov. 2019 October ; 18(10): 749–769. 4. Chimeric Antigen Receptor (CAR) Regulatory T-Cells in Solid Organ Transplantation. Front Immunol.2022; 13: 874157. 5. CAR-T Regulatory (CAR-Treg) Cells: Engineering and Applications. Biomedicines. 2022 Feb; 10(2): 287. END 免责声明：来源干细胞之父平台往期发布内容，本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 TIS2024第四届免疫细胞疗法与干细胞疗法论坛重磅来袭，详询：王晨 180 1628 8769

癌症研究领域随着二代测序（Next-generation sequencing）的发展，取得了显著进展，深入解析了癌症基因组（cancer genome）和转录组（transcriptome），极大地提高了我们对癌症生物学的理解。然而，尽管取得了这些进展，大多数癌症患者仍主要接受放疗和化疗，这些治疗方式伴随着较高的复发风险和毒性。靶向治疗（targeted therapies），如小分子药物（small-molecule drugs）、单克隆抗体（monoclonal antibodies）、抗体-药物偶联物（antibody-drug conjugates，ADCs）、蛋白降解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeric molecules，PROTACs）、抗体导向酶前药疗法（antibody-directed enzyme prodrug therapies，ADEPTs）、癌症治疗疫苗（cancer treatment vaccines）、检查点抑制剂（checkpoint inhibitors）和T细胞治疗（T cell therapies），为实现更有效和精准的癌症治疗提供了希望。 由于蛋白质是这些治疗方法的主要靶点，并且是驱动癌症基因和表观基因异常的功能效应器，蛋白基因组学（proteogenomics）——即将无偏见的质谱（mass spectrometry，MS）基础蛋白质组学与基因组学、表观基因组学和转录组学整合——为探索现有和未来的癌症治疗靶点提供了一个强大的框架。临床蛋白质组学癌症分析联盟（Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium，CPTAC）对超过1000个前瞻性收集的未经过治疗的原发肿瘤进行了蛋白基因组学表征，覆盖了10种癌症类型，许多样本还包括匹配的正常邻近组织。CPTAC泛癌症资源工作组对这10种癌症类型的所有组学数据进行了统一化处理，以便进行泛癌症蛋白基因组学研究。 6月24日Cell杂志的报道“Pan-cancer proteogenomics expands the landscape of therapeutic targets”，将这一数据集与其他公共数据集整合，揭示了癌症治疗蛋白质靶点的全景。通过系统地识别过表达或过度活化的可靶向蛋白依赖性、与肿瘤抑制基因（tumor suppressor genes，TSGs）缺失相关的蛋白依赖性、以及新抗原（neoantigens）和肿瘤相关抗原（tumor-associated antigens），相关的分析为现有癌症药物靶点提供了新的见解，并系统性地识别了药物再利用或开发的新候选靶点。这些结果为伴随诊断、药物再利用和治疗开发提供了一个全面的蛋白质和肽靶点资源。 癌症研究的飞速发展使我们对癌症的基因组和转录组有了更深入的了解，但大多数患者仍主要依赖于传统的放疗和化疗，这些治疗方法存在高复发率和显著的毒性。为了实现更有效和精准的治疗，靶向治疗（targeted therapies）应运而生，其中包括小分子药物（small-molecule drugs）、单克隆抗体（monoclonal antibodies）、抗体-药物偶联物（ADCs）、蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）、抗体导向酶前药疗法（ADEPTs）、癌症治疗疫苗（cancer treatment vaccines）、检查点抑制剂（checkpoint inhibitors）和T细胞治疗（T cell therapies）。这些方法的共同点是它们主要靶向癌症细胞中的特定蛋白质，而蛋白质组学（proteomics）结合基因组学、表观基因组学和转录组学的整合，即蛋白基因组学（proteogenomics），为探索癌症治疗的新靶点提供了一个强有力的框架。 该研究利用了临床蛋白质组学癌症分析联盟（Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium，CPTAC）的数据，涵盖了10种癌症类型的超过1000个前瞻性收集的未经过治疗的原发肿瘤样本，许多样本还包括匹配的正常邻近组织。研究团队将这些数据与其他公共数据集整合，系统性地识别了过表达或过度活化的可靶向蛋白依赖性、与肿瘤抑制基因（TSGs）缺失相关的蛋白依赖性、以及新抗原（neoantigens）和肿瘤相关抗原（tumor-associated antigens）。 研究团队综合使用了多种组学数据，包括蛋白质组学（proteomics）、基因组学（genomics）、表观基因组学（epigenomics）和转录组学（transcriptomics），并结合细胞系数据和计算预测分析，揭示了癌症治疗的蛋白质靶点全景。 数据收集和处理：研究首先整合了来自CPTAC的蛋白基因组学数据，这些数据涵盖了10种癌症类型的1043个肿瘤样本和524个正常组织样本。数据整合还包括来自GTEx、TCGA、DepMap等公共资源的数据，这些数据提供了广泛的基因组和蛋白质组信息。 蛋白质表达和活性分析：研究通过质谱（mass spectrometry, MS）数据，识别出在肿瘤中过表达或活化的蛋白质。这些蛋白质的过表达或活化可能是由基因突变（mutation）、低甲基化（hypomethylation）或拷贝数扩增（copy-number amplification）驱动的。具体方法包括利用PepQuery工具验证蛋白质鉴定，并结合mRNA和蛋白质的表达数据进行相关性分析。 基因依赖性分析：通过使用CRISPR-Cas9基因敲除（knockout, KO）实验数据，研究团队识别了癌细胞在某些关键蛋白上的依赖性，这些依赖性使得这些蛋白质成为潜在的治疗靶点。基因敲除实验数据来自DepMap数据库，通过分析基因敲除对细胞生长的影响，确定了关键的基因依赖性。 合成致死性分析：研究团队通过蛋白基因组学数据，识别了合成致死性（synthetic lethality）现象，即当两个基因同时失活时会导致细胞死亡，而单独失活一个基因时细胞仍能存活。这种分析提供了一种针对肿瘤抑制基因缺失的治疗策略。例如，TP53基因缺失的肿瘤对某些蛋白质表现出更高的依赖性，提示可以通过靶向这些蛋白质来治疗TP53缺失的肿瘤。 新抗原和肿瘤相关抗原的预测和验证：通过计算预测和实验验证，系统性地识别出潜在的新抗原和肿瘤相关抗原。这些抗原可以作为疫苗和T细胞治疗的靶点。研究使用了NeoFlow工具和HLA（人类白细胞抗原）结合亲和力预测，筛选出具有潜力的新抗原，并通过实验验证其免疫原性。 通过泛癌症分析，研究团队识别出2863种药物可靶向蛋白质，并揭示了影响mRNA与蛋白质相关性的生物学因素。这些蛋白质中，有许多在不同癌症类型中表现出过表达或过度活化，提供了潜在的治疗靶点。例如，在非小细胞肺癌（LUAD）中，EGFR基因的突变和拷贝数扩增导致了EGFR蛋白质和mRNA水平的显著增加。 样本和组学特征的概览：图A展示了10种癌症队列中肿瘤和正常组织样本的数量，以及每种组学类型（基因组学、转录组学、蛋白质组学等）中识别到的特征总数。 目标基因的分类：图B显示了每个目标层级中基因的数量，并将重叠的基因分配到最高层级。图中将这些基因分为五个层级，分别是： 层级1：已获任何癌症类型的药物批准的主要抑制靶点。 层级2：获批用于其他适应症的药物的主要抑制靶点。 层级3：处于实验或临床试验阶段的药物的靶点。 层级4：经常被小分子药物靶向的蛋白家族中的其他基因。 层级5：细胞表面膜蛋白。 功能家族分布：图C展示了每个层级中基因所属的功能家族的百分比。 各组学类型中的基因数量：图D显示了在至少一个癌症队列中每种组学类型中识别到的基因数量。 蛋白质丰度热图：图E为每个癌症队列中目标蛋白的中位log2 MS1强度（蛋白质丰度）热图，展示了不同癌症类型中蛋白质丰度的变化。 蛋白质丰度排名：图F根据每个队列中蛋白质丰度的中位值，对所有蛋白质进行排名，并标注了最高和最低丰度的药物靶点，以及被最多药物批准靶向的靶点。 mRNA和蛋白质相关性：图G展示了所有样本中可靶向蛋白质的中位log2 RNA表达和中位log2蛋白质丰度的散点图，并计算了Spearman相关系数。 各队列中的相关性系数热图：图H显示了在任一队列中基因与蛋白质丰度不相关的基因的mRNA和蛋白质相关性热图。 特定蛋白质的相关性分析：图I分析了在肺鳞状细胞癌（LSCC）队列中，CDK9蛋白质丰度与CDK9 mRNA丰度及其结合伙伴CCNT1蛋白质丰度之间的Spearman相关性。 基因集合富集分析（GSEA）：图J展示了基于CDK9蛋白质共表达或全球mRNA共表达的GSEA富集分析结果。 研究发现，在肿瘤中过表达的蛋白质往往是由基因突变、低甲基化或拷贝数扩增驱动的。例如，GATA3突变导致乳腺癌中GATA3蛋白质和mRNA水平的显著增加；CTNNB1突变导致子宫内膜癌中CTNNB1蛋白质水平的显著增加，而mRNA水平未发生显著变化，这与突变蛋白逃脱蛋白降解的机制一致。 研究通过蛋白基因组学分析，识别出合成致死性提供了一种针对肿瘤抑制基因缺失的治疗策略。例如，TP53基因缺失的肿瘤对拓扑异构酶IIα（TOP2A）表现出更高的依赖性，提示可通过靶向TOP2A来治疗TP53缺失的肿瘤。研究发现，TP53缺失的子宫内膜癌细胞对拓扑异构酶抑制剂多柔比星（doxorubicin）和米托蒽醌（mitoxantrone）表现出更高的敏感性，提示TP53状态可以作为选择治疗方案的生物标志物。 研究系统性地预测并验证了新抗原和肿瘤相关抗原。例如，KRAS基因突变产生的肽被预测为有潜力的新抗原，这些新抗原在多个癌症类型中具有公共性，提示其作为免疫治疗靶点的潜力。研究通过计算预测发现，KRAS G12D突变肽在多个癌症类型中都有新抗原潜力，并在实验中验证了其结合HLA的能力和免疫原性。 该研究通过整合多种组学数据，揭示了癌症治疗的新靶点，并为药物再利用和新疗法的开发提供了重要资源。这些发现不仅有助于理解癌症的生物学机制，还为个性化治疗提供了新的方向。未来的研究可以进一步验证这些靶点的临床应用潜力，并开发相应的靶向治疗和免疫疗法。 数据整合的重要性：通过整合蛋白质组学、基因组学、表观基因组学和转录组学数据，研究能够全面了解癌症的分子机制。这种多层次的数据整合方法为发现新的治疗靶点提供了广泛的视角。 临床应用的潜力：尽管该研究主要基于实验室数据，但其发现具有显著的临床应用潜力。例如，识别出的新抗原可以用于开发癌症疫苗和T细胞疗法，过表达和活化的蛋白质可以作为靶向药物开发的基础。 未来研究方向：该研究揭示了许多潜在的治疗靶点，但还需要进一步的实验验证和临床试验来确定其有效性和安全性。未来的研究可以集中在这些靶点的功能验证、药物筛选和临床应用上。 综上，跨癌种蛋白基因组学的研究为癌症治疗提供了新的视角和方法，通过系统性地识别和验证新的治疗靶点，有望推动个性化治疗和精确医学的发展。这些发现不仅深化了我们对癌症生物学的理解，也为未来的癌症治疗提供了重要的科学依据和实践指导。 参考文献 Savage SR, Yi X, Lei JT, Wen B, Zhao H, Liao Y, Jaehnig EJ, Somes LK, Shafer PW, Lee TD, Fu Z, Dou Y, Shi Z, Gao D, Hoyos V, Gao Q, Zhang B. Pan-cancer proteogenomics expands the landscape of therapeutic targets. Cell. 2024 Jun 17:S0092-8674(24)00583-X. doi: 10.1016/j.cell.2024.05.039. Epub ahead of print. PMID: 38917788. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.05.039 内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。