CELF2

引言 在与癌症的博弈中，研究人员始终在追寻肿瘤细胞的致命弱点。传统T细胞疗法如同精密制导武器，通过识别癌细胞表面的突变抗原来发动攻击，却在实体瘤治疗中屡屡碰壁：肿瘤内部如同错综复杂的迷宫，不同区域的癌细胞携带迥异的基因突变（肿瘤异质性），而低突变负荷的肿瘤更像披着"隐形斗篷"，让免疫系统无从下手。这种困境在胶质母细胞瘤、肝癌等致命癌症中尤为突出，患者五年生存率长期停滞不前。 2月19日《Nature》的突破性研究“Tumour-wide RNA splicing aberrations generate actionable public neoantigens”，揭开了癌症世界一个隐藏数十年的秘密——肿瘤细胞在基因剪接过程中产生的系统性错误，正在暴露它们的致命弱点。这项跨国研究发现，当细胞的"分子剪刀"（RNA剪接复合体）失控时，会产生大量异常的基因连接片段（neojunctions），这些"基因拼图错误"编码的蛋白质片段，竟在多种癌症中形成高度保守的"公共新抗原"。通过对12种癌症类型、5000余例样本的大数据分析，研究者捕捉到94个高频出现的异常剪接事件，其中GNAS和RPL22基因的剪接错误犹如癌症的"通用指纹"，在胶质瘤、间皮瘤、前列腺癌等多癌种中稳定存在，甚至在肿瘤不同区域展现出惊人的一致性。 更令人振奋的是，这些源自剪接错误的新抗原成功突破了免疫识别的屏障。研究团队从健康人血液中分离出特异性T细胞受体，证明这些"基因拼图错误"产生的异常蛋白片段，能够被免疫系统精准识别。当工程化T细胞遭遇携带GNAS剪接错误的肿瘤细胞时，即便没有外源刺激，仍能在72小时内清除80%的癌细胞。这种跨越肿瘤类型和个体差异的"通用钥匙"，为开发广谱癌症疫苗提供了分子蓝图。正如暗物质探测揭开宇宙奥秘，这项发现打开了癌症免疫治疗的"平行宇宙"，让"以不变应万变"的通用型疗法从科幻走向现实。当基因剪接的失误成为癌细胞的阿喀琉斯之踵，我们距离攻克癌症的终极梦想，或许只差一个蛋白质片段的距离。 数据亮点： 胶质瘤中检测到789个公共剪接变异，25.5%患者携带超过50个全肿瘤分布新抗原 GNAS-neojunction在肝癌转移灶中的保守性达72.6% TCRG4.1对内源性新抗原的识别灵敏度达1 pM（相当于1克物质中的几个分子） 靶向GNAS新抗原的T细胞疗法，对三阴性乳腺癌细胞系的杀伤效率达84% RNA剪接异常：癌症的"身份密码" DNA的变异曾被认为是癌症标志物的唯一来源，但这项研究将目光投向了更精妙的基因表达过程——RNA剪接（RNA splicing）。在正常细胞中，这个分子剪刀精确剪除内含子，将外显子拼接成正确的mRNA模板。然而癌细胞中失调的剪接因子（splicing factors）导致大量异常剪接事件，产生包含错误连接点的"嵌合RNA"（neojunctions）。 研究团队分析了12种癌症类型、超过5,000例样本的RNA测序数据，发现平均每个肿瘤类型存在94个高频公共剪接变异。这些变异在正常组织中几乎不存在（GTEx数据库检出率<1%），却能在10%以上的同类型肿瘤中稳定出现，形成独特的"分子指纹"。 跨越肿瘤异质性的公共新抗原 传统新抗原多源自DNA点突变，但这类变异在肿瘤内部呈现空间异质性，不同区域的癌细胞可能携带不同突变。研究通过对51例胶质瘤患者的多区域活检（平均每个肿瘤10个采样点）发现，约45%的剪接新抗原能在所有区域稳定表达。以GNAS基因的异常剪接为例，其在胶质瘤、间皮瘤、前列腺癌和肝癌中均呈现全肿瘤分布特性。 这种稳定性源于表观遗传层面的调控机制。研究显示IDH突变型胶质瘤中，CELF2等剪接因子的异常高表达导致系统性剪接错误，而染色体1p/19q共缺失则使SNRPD2、SF3A3等关键剪接因子失活，形成肿瘤亚型特异的剪接图谱。这种全局性的调控紊乱，使得异常剪接事件成为跨越肿瘤异质性的稳定靶标。 从基因到免疫：新抗原的呈现与识别 研究团队开发了创新的抗原预测系统，整合MHCflurry 2.0和HLAthena算法，从789个公共剪接变异中筛选出315个可能被HLA分子呈递的新抗原。其中，GNAS和RPL22基因产生的两个九肽在质谱分析中验证了其真实呈递： GNAS-neojunction：导致移码突变，产生含11个异常氨基酸的全新肽段 RPL22-neojunction：精确缺失6个核苷酸，改变核糖体蛋白的α螺旋结构 体外实验显示，这些新抗原能激活健康供体的CD8+ T细胞。通过单细胞测序技术，研究者成功分离出7个RPL22特异性TCR克隆和1个GNAS特异性TCR克隆。其中GNAS特异性T细胞在共培养实验中展现出强大的肿瘤杀伤能力，10 pM浓度新抗原即可引发显著激活。 个性化T细胞疗法：精准打击癌细胞 研究团队构建了携带特异性TCR的三重报告基因Jurkat细胞系（表达NFAT-GFP/NF-κB-CFP/AP-1-mCherry），证明这些TCR能特异性识别内源性加工的新抗原。在胶质母细胞瘤细胞系GBM115中，即便不添加外源肽段，转导GNAS-TCR的T细胞仍能杀伤80%的肿瘤细胞（效靶比2:1时）。阻断HLA-I分子后，杀伤效率下降至32%，证实了机制的特异性。 更令人振奋的是，在复发胶质瘤患者的PBMC中，研究人员检测到天然存在的GNAS新抗原反应性T细胞。这为开发"现货型"T细胞疗法（off-the-shelf therapy）提供了可能——通过基因工程批量制备公共新抗原特异性TCR，突破个体化治疗的制备瓶颈。 分子剪刀的失控：剪接因子失调的幕后推手 深层机制研究发现，不同肿瘤亚型具有独特的剪接调控网络。在IDH突变型少突胶质细胞瘤中，染色体1p/19q缺失导致SNRPD2、SF3A3等剪接因子表达量仅为正常水平的15%，引发全基因组范围的剪接紊乱。通过CRISPRi技术抑制CELF2表达，可使ACAP2基因的异常剪接率下降65%，证实剪接因子失调是产生公共新抗原的核心驱动力。 这种分子机制具有跨癌种普适性。在肺腺癌的iCluster6亚型中，26个剪接相关通路同时失活；肝癌iCluster3亚型则表现出U2 snRNA组装复合体的系统性失调。这些发现为开发剪接调控靶向药物提供了新思路——通过诱导特定剪接错误，可人为增加肿瘤的免疫可见性。 未来：通用型癌症疫苗的曙光 这项研究突破了肿瘤免疫治疗的三个传统认知： 新抗原来源从DNA突变扩展到RNA加工错误 治疗靶点从患者特异性转为跨肿瘤公共性 应答人群从高突变负荷扩展到常见癌症类型 研究者已筛选出32个高置信度的HLA-A*02:01限制性新抗原，覆盖78%的欧美人群。结合最新的mRNA疫苗技术，有望开发出针对公共剪接新抗原的通用型疫苗。更长远来看，通过调控剪接因子网络增强肿瘤抗原性，或将开启"化免疫治疗为靶向治疗"的新纪元。 随着空间转录组学和单细胞多组学技术的进步，未来可能绘制出更精确的肿瘤剪接图谱。当分子剪刀的失误成为癌细胞的阿喀琉斯之踵，人类距离攻克癌症的终极梦想，或许又近了一步。 参考文献 Kwok DW, Stevers NO, Etxeberria I, Nejo T, Colton Cove M, Chen LH, Jung J, Okada K, Lakshmanachetty S, Gallus M, Barpanda A, Hong C, Chan GKL, Liu J, Wu SH, Ramos E, Yamamichi A, Watchmaker PB, Ogino H, Saijo A, Du A, Grishanina NR, Woo J, Diaz A, Hervey-Jumper SL, Chang SM, Phillips JJ, Wiita AP, Klebanoff CA, Costello JF, Okada H. Tumour-wide RNA splicing aberrations generate actionable public neoantigens. Nature. 2025 Feb 19. doi: 10.1038/s41586-024-08552-0. Epub ahead of print. PMID: 39972144. 责编|探索君 排版|探索君 转载请注明来源于【生物探索】 声明：本文仅用于分享，不代表平台立场，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正，谢谢！ End 往期精选 围观 Nature Methods | “等深度”模型重塑空间生物学格局：深度学习与空间转录组学的完美结合 热文 Nature Methods | 从数据洪流到精准测绘：ACE重新定义全脑神经元分析 热文 Nature | C末端酰胺修饰：为蛋白质降解提供临床治疗的新武器 热文 Science | 颠覆传统基因组结构变异研究：Genome-Shuffle-seq的高效生成与精确检测 热文 Nature | IL-27：肿瘤免疫治疗的新突破，增强T细胞活力的关键因子

强直性肌营养不良1型(DM1)是由肌营养不良症蛋白激酶(DMPK)3‘端非翻译区(3’UTR)的微卫星CTG三核苷酸重复扩增引起的，其转录产物形成核核灶 强直性肌营养不良1型(DM1)是由肌营养不良症蛋白激酶(DMPK)3‘端非翻译区(3’UTR)的微卫星CTG三核苷酸重复扩增引起的，其转录产物形成核核灶，使CUG相互作用的RNA结合蛋白(RBPs)，即肌盲样蛋白(MBNL)和CUGBP Elav样蛋白(CELF)产生失调。 虽然传统上被归类为肌病，但DM1是一种多系统疾病，也会导致神经功能障碍，大大降低患者的生活质量。成人发病的DM1的认知缺陷被认为是神经退行性的，部分原因是MBNL1/2隔离导致胎儿Tau亚型的重新表达。 图片来源: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35767654/ 近日，来自加州大学圣地亚哥分校的研究者们在Sci. Transl. Med杂志上发表了题为“MECP2-related pathways are dysregulated in a cortical organoid model of myotonic dystrophy”的文章，该研究提供了证据，表明早发性DM1可能涉及神经发育障碍相关的通路，并确定N-甲基-d-天冬氨酸(NMDA)拮抗剂是治疗DM1神经元缺陷的潜在途径。 强直性肌营养不良1型(DM1)是一种常染色体显性遗传性疾病，由肌营养不良症蛋白激酶(DMPK)基因3‘端非翻译区CTG微卫星重复序列扩增(MRE)引起。尽管DM1是最常见的成人起病的肌营养不良症，但先天性到青少年起病的DM1患者可以沿着自闭症谱系表现出衰弱的神经认知症状，其特征可能是宫内皮质缺陷。然而，CTG MRE导致这些发育中枢神经系统(CNS)表现的分子机制尚不清楚。 在本研究中，研究者发现在DM1患者诱导的多能干细胞(IPSCs)三维(3D)皮质器官成熟早期发现的CUG焦点导致CUGBP Elav样家族成员2(CELF2)蛋白过度磷酸化。完整的单细胞RNA测序和增强的交联和免疫沉淀(ECLIP)分析表明，CELF2蛋白-RNA底物相互作用的减少导致谷氨酸能神经元兴奋性突触信号关键基因的错误调节，包括甲基-CpG结合蛋白2(MECP2)途径的关键成分。 皮层神经元中CELF2蛋白-RNA相互作用的丧失扰乱了神经元兴奋性的调节 图片来源: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35767654/ 在本研究中，研究者报告了治疗DM1的潜在途径，包括使用RNA靶向基因疗法来消除有毒的CUG扩展的DMPK转录本，并表明正在开发的针对MECP2相关疾病的治疗方法也可能对DM1的早期神经表现有效。研究者证明了NMDA拮抗剂氢溴酸右美沙芬可以防止谷氨酸分泌和神经元丢失的毒性升高，并提出使用NMDA拮抗剂来治疗DM1的早发性中枢神经系统症状。（生物谷 Bioon.com） 参考文献 Kathryn H. Morelli et al. MECP2-related pathways are dysregulated in a cortical organoid model of myotonic dystrophy. Sci Transl Med. 2022 Jun 29;14(651):eabn2375. doi: 10.1126/scitranslmed.abn2375.

Using brain organoids, researchers discover mutational commonalities between muscular dystrophy type 1 and Rett syndrome, suggesting the potential of a similar treatment for both. Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is the most common form of muscular dystrophy, characterized by progressive muscle wasting and weakness and caused by abnormally repetitive DNA segments that are transcribed into toxic molecules of RNA. Instead of ferrying a gene's instructions for translation into proteins, these RNA molecules accumulate in cells, disrupting cellular machinery. Rett syndrome (RS) is a rare genetic neurological disorder that affects the way the brain develops, resulting in progressive loss of motor skills and language early in life. Writing in the June 29, 2022 online issue of Science Translational Medicine, researchers at University of California San Diego School of Medicine used three-dimensional brain organoids -- self-organized tissue grown from stem cells that mimics neurological functions -- to discover fundamental similarities between DM1 and RS, and perhaps therapeutic opportunities. "We turned to 3D brain organoids that simulate the developing human cortex to study the effects of the CTG repeat expansion on neuronal processes," said first author Kathryn Morelli, PhD, a fellow in the lab of senior author Gene Yeo, PhD, professor of cellular and molecular medicine at UC San Diego School of Medicine. "It's a model that can be made from induced pluripotent stem cell lines from real DM1 patients that carry these toxic RNA aggregates. It mimics cortical development in utero." Unlike other types of muscular dystrophy, patients with DM1 often exhibit progressive neurocognitive symptoms, with learning and social impediments that can appear similar to autism spectrum disorders. Recent clinical data has shown that the higher the number of inherited DNA repeats, the earlier the onset of symptoms -- and the greater the impact of the disease on the central nervous system. Modern DM1 treatments target only skeletal and heart muscle defects. Research by Yeo and colleagues has shown that RNA-targeting CRISPR/Cas proteins can bind to repetitive RNA in live human cells and reverse markers of disease in the skeletal muscle of mouse models of DM1. "Still, the absence of a cellular model of the human brain limited our understanding of how toxic RNA can cause cognitive symptoms, and hindered efforts to develop an effective holistic therapy," said Morelli. In the latest study, researchers packaged a compact RNA-targeting CRISPR/Cas protein into viral vectors, then added them to DM1 brain organoids. They found that the proteins destroyed toxic RNA aggregates, with scientists able to observe and control the cascade of events. The team has focused on a model in which toxic RNA traps a special class of proteins called RNA binding proteins or RBPs. "In cortical organoids, we were surprised to find that another RBP called CELF2 protein was dysregulated in glutamatergic neurons, which are responsible for excitatory signaling in the brain," said Yeo. Using the enhanced cross-linking and immunoprecipitation technologies pioneered in the lab, Morelli and colleagues discovered that CELF2 did not bind its normal targets: genes in the methyl-CpG binding protein 2 (MECP2) pathway that are crucial for neuron function. Mutations that result in the loss of MECP2's normal function cause RS. The findings, said the authors, suggestion a possible convergence in neurodevelopment defects in DM1 and RS. Morelli noted that clinical trials are underway to evaluate the therapeutic potential of N-methyl-d-aspartic acid (NMDA) antagonists for treating patients with RS. NMDA receptors are believed to be important in controlling synaptic plasticity and mediating learning and memory functions. In DM1 organoids, Morelli found that NMDA antagonists reversed key features of the disease, suggesting that targeting NMDA receptors might ameliorate cognitive impairments in young patients with DM1, and substantially improve their quality of life. Co-authors include: Wenhao Jin, Shashank Shathe, Assael A. Madrigal, Krysten L. Jones, Joshua L. Schwartz, Tristan Bridges, Jasmine R. Mueller, Archana Shankar, Isaac A. Chaim, all at UC San Diego; and John W. Day, Stanford University.