2022年12月23日发布 | 649阅读
肿瘤

STING表观遗传沉默机制和甲基转移酶抑制剂应用的研究

马辰凯

墨尔本大学

花玮

复旦大学附属华山医院

陈衔城

复旦大学附属华山医院





































































































































美国杜克大学医学院神经外科的Justin T. Low等在比较64例GBM患者肿瘤样本与正常大脑组织样本的STING基因甲基化水平研究中,发现STING启动子区域中的CpG位点cg16983159持续高甲基化;使用甲基转移酶抑制剂后,可以有效激活先天免疫反应。研究结果发表在2022年5月的《Cancer Cell》杂志。


——摘自文章章节


Ref: Low JT, et al. Cancer Cell. 2022 May 9;40(5):439-440. doi: 10.1016/j.ccell.2022.04.009. Epub 2022 Apr 28.


研究背景




干扰素基因刺激因子(STING)是细胞质DNA感应、激发IRF3-和I型干扰素、依赖NFkB转录以及触发炎症细胞因子的重要信号转导器。cGAS/STING信号轴是细胞质DNA的主要传感器,可触发先天免疫反应。促炎细胞因子的产生和T细胞浸润是肿瘤微环境(TME)的重要特征,通常反映对免疫治疗敏感性。许多研究关注将T 细胞缺失的肿瘤微环境,即“冷”肿瘤微环境,转化为对免疫治疗敏感的微环境,以达到更好的免疫治疗反应。肿瘤细胞cGAS表达、树突状细胞 (DC)的STING激活和肿瘤相关巨噬细胞(TAM)或内皮细胞产生I型IFN以及CD8 T细胞浸润至关重要。在胶质瘤中,髓细胞、内皮细胞和基质细胞均表达STING,但STING的表观遗传沉默,导致“冷”肿瘤微环境,使胶质瘤对免疫治疗有抑制作用。美国杜克大学医学院神经外科的Justin T. Low等在比较64例GBM患者肿瘤样本与正常大脑组织样本的STING基因甲基化水平研究中,发现STING启动子区域中的CpG位点cg16983159持续高甲基化;使用甲基转移酶抑制剂后,可以有效激活先天免疫反应。研究结果发表在2022年5月的《Cancer Cell》杂志。

研究方法



作者首先检测GBM中的cGAS/STING通路,发现肿瘤中不存在STING信号转导。随后作者使用单细胞RNA测序,研究STING表达情况。单细胞聚类分析确定三个主要聚类:肿瘤细胞(SOX2)、免疫细胞(PTPRC)和血管平滑肌细胞(COL3A1)。仅在免疫细胞和基质细胞中观察到可检测的STING mRNA,但在肿瘤细胞中未观察到。免疫荧光测试同样发现,STING蛋白表达仅限于髓细胞、内皮细胞和基质细胞,在GBM肿瘤细胞和T细胞中不存在。

研究结果



GBM细胞中不存在STING表达和信号传导,而STING基因突变很少见;癌症基因组图谱的GBM泛癌图谱中,378个样本中只有一个表现出错义突变。因此,作者认为STING的表观遗传沉默可以解释其表达减少。作者对64个GBM患者样本进行Illumina甲基化阵列分析,分析STING基因的甲基化值,并与正常胎儿和成人大脑数据集的值进行比较。位于STING启动子中的CpG位点cg16983159始终是高甲基化,且与mRNA表达负相关;表明cg16983159甲基化抑制STING mRNA表达。正常成人和胎儿大脑中存在cg16983159高甲基化,表明STING启动子高甲基化不是神经胶质瘤所发生的结果,而是GBM在正常STING沉默环境的背景下所形成,随后的肿瘤发生可以在该环境中得以存活。


STING表达和信号传导受附近的cg16983159甲基化抑制,因此可应用甲基转移酶抑制剂逆转。作者用甲基转移酶抑制剂地西他滨处理后,cg16983159和上游 CpG位点去甲基化。地西他滨治疗抑制甲基转移酶1(DNMT1),降低cg16983159甲基化,并增加STING mRNA和蛋白质表达。此外,对STING激动剂cGAMP无反应的细胞系,在地西他滨治疗后能够激活先天免疫和干扰素刺激基因(例如 p-IRF3、IFIT1、pSTAT1和ISG15)。


研究结论



综上所述,该研究在GBM以及其它脑肿瘤和神经外胚层衍生肿瘤中,发现新的表观遗传调控机制,即STING启动子的cg16983159高甲基化。由此认为,GBM免疫抑制的cg16983159高甲基化的发现可为抗癌组合治疗提供新的途径。

 

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