甲羟戊酸激酶通过抑制肿瘤细胞固有干扰素反应影响微卫星不稳定性结直肠癌的抗肿瘤免疫

学术背景

免疫检查点阻断（Immune Checkpoint Blockade, ICB）疗法，尤其是抗PD-1单克隆抗体，已被批准用于治疗微卫星不稳定性结直肠癌（Microsatellite Instability Colorectal Cancer, MSI CRC）。然而，临床研究表明，约一半的MSI CRC患者对单药或双药免疫疗法的反应有限。肿瘤细胞固有的干扰素反应（Interferon Response）在抗肿瘤免疫抵抗和免疫治疗疗效中起着关键作用。干扰素γ（IFN-γ）通过激活JAK1和STAT1信号通路，促进TH1型细胞因子（如CXCL9和CXCL10）的表达，进而招募抗肿瘤免疫细胞并增强其细胞毒性。然而，肿瘤细胞中IFN-γ受体缺失或JAK1/STAT1突变会抑制T细胞介导的免疫反应，导致免疫逃逸。

胆固醇代谢在肿瘤免疫逃逸中扮演重要角色。胆固醇不仅为肿瘤细胞的快速增殖提供能量，还通过激活癌基因（如MYC）和诱导T细胞耗竭促进免疫逃逸。然而，胆固醇代谢是否影响MSI CRC中的肿瘤细胞固有干扰素反应尚不清楚。本研究旨在探讨甲羟戊酸激酶（Mevalonate Kinase, MVK）在胆固醇代谢与肿瘤细胞固有干扰素反应之间的作用机制，并评估其在MSI CRC免疫治疗中的潜在应用价值。

论文来源

本论文由Yuanyu Liao、Rui Yang、Bojun Wang等作者撰写，作者来自哈尔滨医科大学附属肿瘤医院、黑龙江省肿瘤免疫学重点实验室、黑龙江省结直肠癌临床研究中心等机构。论文于2024年发表在《Oncogene》期刊上，DOI为https://doi.org/10.1038/s41388-024-03255-2。

研究流程与结果

1. MVK抑制MSI CRC中的肿瘤细胞固有干扰素反应

为了验证胆固醇对MSI CRC细胞中肿瘤细胞固有干扰素反应的影响，研究团队通过LXRs抑制剂和胰岛素促进胆固醇合成，并通过qRT-PCR实验证明胆固醇抑制了肿瘤细胞的干扰素反应。随后，通过siRNA文库筛选和基因集富集分析（GSEA），研究团队发现MVK是胆固醇合成途径中与干扰素信号通路关联最密切的关键酶。在HCT116细胞系中，干扰MVK表达显著提高了CXCL9和CXCL10的表达水平。此外，研究团队还发现，MSI CRC肿瘤组织中MVK的高表达与CXCL9、CXCL10的低表达以及CD8+ T细胞浸润减少相关。

2. MVK通过肿瘤细胞固有干扰素反应影响MSI CRC的生长

通过体外实验，研究团队发现MVK基因敲除对MSI CRC细胞的增殖和迁移没有显著影响。然而，在免疫正常的小鼠皮下移植瘤模型中，MVK敲除显著抑制了肿瘤的生长，并增加了肿瘤中CD8+ T细胞的浸润和CXCL9、CXCL10的表达。而在免疫缺陷的裸鼠模型中，MVK敲除对肿瘤生长没有影响，表明MVK对MSI CRC的抑制作用依赖于完整的免疫系统。

3. MVK显著改变MSI CRC肿瘤中的细胞毒性T淋巴细胞（CTL）

通过质谱流式细胞术分析，研究团队发现MVK敲除显著增加了肿瘤浸润淋巴细胞中CD8+ T细胞的数量，并提高了这些细胞中效应分子（如IFN-γ和GZMB）的表达。此外，通过抗CD8a抗体耗竭CD8+ T细胞后，MVK敲除组的肿瘤生长恢复，进一步证实了MVK通过影响CD8+ T细胞来抑制肿瘤生长。

4. MVK通过干扰STAT1的磷酸化抑制干扰素反应

研究团队通过免疫共沉淀（Co-IP）实验发现，MVK与STAT1的转录激活域（TAD）相互作用，显著抑制了STAT1的核转位，从而削弱了干扰素信号级联反应。此外，MVK敲除显著增强了STAT1与JAK1的结合，并提高了STAT1的磷酸化水平。通过染色质免疫沉淀（ChIP）实验，研究团队还发现MVK敲除增强了STAT1与CXCL9启动子的结合。

5. MVK的重新表达抑制干扰素反应

通过在MVK敲除细胞中重新表达MVK，研究团队发现MVK的重新表达显著降低了IFN-γ刺激下的STAT1磷酸化水平，并减弱了CXCL9和CXCL10的表达。在体内实验中，MVK的重新表达也恢复了肿瘤的生长，并减少了肿瘤微环境中CD3+和CD8+ T细胞的数量。

6. 抑制MVK提高MSI CRC免疫治疗的疗效

研究团队在小鼠皮下移植瘤模型中发现，MVK敲除显著增强了抗PD-1单克隆抗体的治疗效果。此外，研究团队还发现，阿托伐他汀（Atorvastatin）能够抑制MVK的表达，并显著增强抗PD-1治疗的疗效。

7. MVK表达影响MSI CRC患者的免疫治疗反应

通过构建人源化PBMC-PDX模型，研究团队发现MVK低表达的肿瘤对抗PD-1治疗的反应更佳。此外，临床队列分析显示，MVK低表达的MSI CRC患者对抗PD-1治疗的反应更好，肿瘤微环境中CTL细胞和TH1型细胞因子的比例显著增加。

结论与意义

本研究首次揭示了MVK在胆固醇代谢与肿瘤细胞固有干扰素反应之间的关键作用。MVK通过与STAT1的TAD结构域相互作用，抑制STAT1的核转位，从而削弱了干扰素信号通路，导致MSI CRC对ICB治疗的抵抗。研究结果表明，靶向MVK可能是一种增强MSI CRC患者ICB疗效的潜在策略。此外，阿托伐他汀等他汀类药物可能通过抑制MVK表达，增强抗PD-1治疗的疗效。

研究亮点

1. 重要发现：MVK通过抑制STAT1的核转位，削弱了肿瘤细胞的干扰素反应，导致MSI CRC对ICB治疗的抵抗。
2. 创新性：本研究首次揭示了MVK在胆固醇代谢与肿瘤细胞固有干扰素反应之间的关键作用，并提出了靶向MVK增强ICB疗效的新策略。
3. 临床应用价值：研究结果表明，MVK可能成为预测MSI CRC患者免疫治疗反应的生物标志物，阿托伐他汀等他汀类药物可能通过抑制MVK表达增强抗PD-1治疗的疗效。

其他有价值的信息

本研究还发现，MVK的表达水平与多种癌症中的肿瘤细胞固有干扰素反应呈负相关，表明MVK可能在多种癌症的免疫逃逸中发挥重要作用。未来的研究可以进一步探索MVK在其他癌症类型中的作用机制及其在免疫治疗中的应用潜力。