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Nature| TissueFAXS Cytometry助力耶鲁大学严钦团队发现肿瘤免疫治疗新靶点KDM5B的表观遗传学调控机制

作者:TG亚太公司 2022-10-26T10:49 (访问量:9343)

免疫治疗

免疫检查点(Immune checkpoint)是免疫系统的调节器。这些通路对自我耐受至关重要,自我耐受可以防止免疫系统不加选择地攻击细胞。肿瘤细胞或肿瘤组织往往会利用一些手段激活免疫检查点,使抗原不能被T细胞识别,从而抑制了T细胞的免疫学作用,逃避了机体的免疫监视。

针对肿瘤免疫逃逸开发的抗肿瘤免疫疗法中,免疫检查点阻断剂已被证实对多种癌症治疗相当有效,例如CTLA-4 PD-1相关药物等。但由于原发性或获得性耐药的原因,这类药物对部分患者治疗无效。最近的研究表明,一些表观遗传调节因子参与了抑制抗肿瘤免疫反应,说明表观遗传疗法或可增强抗肿瘤免疫反应,并克服对现有免疫疗法的抵抗。


20211020日,来自耶鲁大学癌症中心的严钦团队在Nature上发表文章。该文章发现KDM5B通过作用于逆转录元件,促进肿瘤免疫逃逸。结果揭示,阻断KDM5B或阻断KDM5B-SETDB1相互作用,可以有效提高抗肿瘤免疫反应,克服免疫检查点抑制剂治疗抵抗。

KDM5家族蛋白是一类去组蛋白甲基化酶,是KDM5 4种亚型中的一种,它参与基因的表观遗传调控过程。KDM5酶对于耐药性的出现起到了重要作用,敲除编码KDM5酶(包括KDM5AKDM5B)的基因或者是使用KDM5酶抑制剂,可以激活干扰素信号通路,增强免疫应答。

研究团队首先通过Gene Ontology (GO)分析技术发现KDM5B的表达与免疫系统过程中的基因呈负相关,然后使用免疫原性YUMMER1.7小鼠黑色素瘤模型对Kdm5b缺失造成的影响进行了一系列评估,并借助测序的方法发现KDM5B激活了I型干扰素反应的途径,以及对逆转录元件的作用情况。最终作者利用人黑色素瘤细样本进行了验证。

通过文章观点可以发现,作者文章有两个关键性支撑点:

1. 在患者样本中发现了KDM5B的作用;

2. KDM5B作用点在于逆转录原件以实现表观遗传调控。

在这两个数据支撑点上,均采用了TissueGnostics公司的全景组织定量分析技术,不但在原位数据中精准获得了单细胞水平的蛋白表达强度定量数据,还通过抗双链RNA抗体对RNA表达水平进行了定量分析。最终发表了观点:KDM5B通过作用于逆转录元件,促进肿瘤免疫逃逸。

实验部分

为了避免测序及生物信息学分析数据带来的不确定性,作者团队使用了免疫组化和免疫荧光技术,在组织学原位进行了验证,在关键的环节中,还利用奥地利TissueGnostics公司全景组织流式定量分析技术,进行图像采集和定量分析。为了体现数据的客观与精准性,作者用了大篇幅对这个技术方法进行了详细描述:


首先利用5X物镜进行全景预览,然后20X物镜对识别的组织区域进行全景扫描成像。再将获取的组织全景图像导入分析软件中,运用TG**的组织原位单细胞识别及定量分析技术识别阳性细胞及平均强度。其结果通过散点图与直方图呈现。利用正反向回溯功能实时调节cut-off线。

正反向回溯功能:组织、细胞数据分析中运用正反向回溯功能,支持从图像到数据的正向分析,也支持从数据结果到图像的反向回溯验证,将影像与分析结果紧密结合,实现数字化图像、散点图及数据间的三方面实时联动。对数据有效性进行独立重复的验证,精准衡量组织细胞信号拆分辨识结果,保证样本识别的精度、阳性率划分的阈值或是追溯阳性信号在组织中的原位信息的可靠性,更进一步帮助研究者快速定位分化干细胞等稀有细胞亚群。

01

作者采用免疫荧光染色的组织样本,结合抗PD-1治疗之前的黑色素瘤样本进行转录组分析,发现对免疫检查点(immune checkpoint blockadeICB)有反应的患者KDM5B染色较弱,缺乏可检测到的KDM5B高黑色素瘤细胞,而对ICB有反应的患者有KDM5B高黑色素瘤细胞的主要亚群。这些结果表明KDM5B与肿瘤炎症水平呈负相关,可能是肿瘤免疫抑制剂响应低的生物标志物,靶向KDM5B可能诱导T细胞浸润并克服对ICB的耐药性。


Figure 1治疗前黑色素瘤免疫荧光样本melanoma cocktail(绿色)、KDM5B(红色)和DAPI(蓝色)

A-C:抗PD-1治疗的3PD-1无应答患者的免疫荧光图像;D-F3名完全应答患者的免疫荧光图像。G:肿瘤微环境中KDM5B和黑色素瘤标记物的平均强度散点图。KDM5B和黑色素瘤标记阳性的细胞位于右上象限。

02

作者研究了KDM5B抑制逆转录元件表达情况,针对RNA水平的验证,使用了抗双链RNA单抗-J2抗体,在KDM5B表达水平低的应答者中检测到比那些KDM5B水平高的无应答者更高水平的双链RNA


Figure 2KDM5B缺失诱导内源性逆转录酶元件表达并形成dsRNA

J2抗体(红色)和DAPI(蓝色)对免疫检查点抑制剂完全应答或无应答患者的代表性患者的dsRNA进行免疫荧光染色(左侧)和定量(右侧)。

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