免疫檢查點(diǎn)分子是調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答激活與抑制平衡的關(guān)鍵分子。在正常生理狀態(tài)下，抑制性免疫檢查點(diǎn)在自身耐受和自身免疫防御中發(fā)揮重要作用，但在腫瘤患者中，抑制性免疫檢查點(diǎn)表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致免疫逃逸。例如，抑制性免疫檢查點(diǎn)CD274（也稱為PD-L1）與T細(xì)胞上的程序性細(xì)胞死亡（PD）-1受體相互作用以抑制T細(xì)胞活化，在許多癌癥中過(guò)表達(dá)。目前，通過(guò)阻斷這些相互作用來(lái)進(jìn)行癌癥治療效果顯著，但具體調(diào)控機(jī)制尚不明確。

近日，來(lái)自紐約大學(xué)基因組和系統(tǒng)生物學(xué)中心的Rahul Satija課題組的研究人員在《Nature Genetics》上發(fā)表了題為Characterizing the molecular regulation of inhibitory immune checkpoints with multimodal single-cell screens的研究成果，其開(kāi)發(fā)了一種新型單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，識(shí)別和驗(yàn)證PD-L1的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控模式，從而確定了一種調(diào)節(jié)免疫檢查點(diǎn)的新機(jī)制。

DOI: 10.1038/s41588-021-00778-2

通常癌細(xì)胞通過(guò)上調(diào)免疫檢查點(diǎn)分子（如PD-L1）逃避免疫監(jiān)視，阻斷該過(guò)程可顯著增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，特別是在免疫治療期間。因此，亟需對(duì)抑制性免疫檢查點(diǎn)表達(dá)調(diào)控進(jìn)行深入研究。

為了開(kāi)發(fā)一個(gè)可以同時(shí)研究多個(gè)免疫檢查點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究人員篩選了四種癌細(xì)胞系（THP-1，K562，KG-1和U93），測(cè)試它們?cè)趹?yīng)答中上調(diào)免疫檢查點(diǎn)的能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用IFN-γ、地西他濱（DAC）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）-β1刺激THP-1細(xì)胞，可以顯著誘導(dǎo)三個(gè)免疫檢查點(diǎn)表達(dá)：PD-L1，PD-L2和CD86。隨后，研究人員將CRISPR兼容性CITE-seq技術(shù)相結(jié)合，新開(kāi)發(fā)了ECCITE-seq技術(shù)，同時(shí)測(cè)量細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組以及PD-L1、PD-L2和CD86的表面蛋白水平，并檢測(cè)gRNA。

CITE-seq和ECCITE-seq識(shí)別PD-L1表達(dá)調(diào)控

為了鑒定免疫檢查點(diǎn)的調(diào)節(jié)劑，研究人員將刺激和未刺激的THP-1細(xì)胞進(jìn)行CITE-seq，發(fā)現(xiàn)200個(gè)與PD-L1表達(dá)相關(guān)的基因，8個(gè)具有調(diào)節(jié)作用的基因，以及其他18個(gè)基因，包括轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)調(diào)節(jié)劑、信號(hào)調(diào)節(jié)劑和蛋白質(zhì)穩(wěn)定調(diào)節(jié)劑。此外，ECCITE-seq技術(shù)可對(duì)免疫檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行驗(yàn)證。

ECCITE-seq數(shù)據(jù)集UMAP可視化

并且，研究顯示出兩組分界清晰的細(xì)胞群，一群細(xì)胞表達(dá)干擾IFN-γ上游分子（IFNGR1，IFNGR2，JAK2，STAT1），另一群細(xì)胞缺乏IRF1編碼的IFN-γ下游分子。隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)CUL3和BRD4是PD-L1表達(dá)的負(fù)調(diào)控因子，干擾CUL3-KEAP1復(fù)合物可抑制NRF2泛素化，從而促進(jìn)PD-L1轉(zhuǎn)錄表達(dá)，也就是說(shuō)CUL3–KEAP1復(fù)合物是PD-L1的間接調(diào)節(jié)劑。

CUL3-KEAP1復(fù)合物通過(guò)NRF2間接調(diào)節(jié)PD-L1

簡(jiǎn)而言之，研究人員通過(guò)將CRISPR篩選與單細(xì)胞mRNA和表面蛋白檢測(cè)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)了CRISPR兼容CITE-seq技術(shù)，發(fā)現(xiàn)PD-L1的多種調(diào)節(jié)劑，并且揭示一種調(diào)節(jié)免疫檢查點(diǎn)的新機(jī)制。更重要的是，該研究推出了一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，將極大的推動(dòng)未來(lái)多模式單細(xì)胞研究。

參考資料：

[1]https://www.nature.com/articles/s41588-021-00778-2