新型单细胞技术揭示免疫检查点调节新机制
2021-03-19 20:00:52   来源：   作者：  评论：0 点击：

关键字： 免疫检查点分子 | 癌症
免疫检查点分子是调节免疫应答激活与抑制平衡的关键分子。在正常生理状态下，抑制性免疫检查点在自身耐受和自身免疫防御中发挥重要作用，但在肿瘤患者中，抑制性免疫检查点表达上调，导致免疫逃逸。例如，抑制性免疫检查点CD274(也称为PD-L1)与T细胞上的程序性细胞死亡(PD)-1受体相互作用以抑制T细胞活化，在许多癌症中过表达。目前，通过阻断这些相互作用来进行癌症治疗效果显着，但具体调控机制尚不明确。
近日，来自纽约大学基因组和系统生物学中心的Rahul Satija课题组的研究人员在《Nature Genetics》上发表了题为Characterizing the molecular regulation of inhibitory immune checkpoints with multimodal single-cell screens的研究成果，其开发了一种新型单细胞测序技术，识别和验证PD-L1的转录和转录后调控模式，从而确定了一种调节免疫检查点的新机制。
通常癌细胞通过上调免疫检查点分子(如PD-L1)逃避免疫监视，阻断该过程可显着增强抗肿瘤免疫反应，特别是在免疫治疗期间。因此，亟需对抑制性免疫检查点表达调控进行深入研究。
为了开发一个可以同时研究多个免疫检查点的实验系统，研究人员筛选了四种癌细胞系(THP-1，K562，KG-1和U93)，测试它们在应答中上调免疫检查点的能力。结果发现，使用IFN-γ、地西他滨(DAC)和转化生长因子(TGF)-β1刺激THP-1细胞，可以显着诱导三个免疫检查点表达：PD-L1，PD-L2和CD86。随后，研究人员将CRISPR兼容性CITE-seq技术相结合，新开发了ECCITE-seq技术，同时测量细胞转录组以及PD-L1、PD-L2和CD86的表面蛋白水平，并检测gRNA。
为了鉴定免疫检查点的调节剂，研究人员将刺激和未刺激的THP-1细胞进行CITE-seq，发现200个与PD-L1表达相关的基因，8个具有调节作用的基因，以及其他18个基因，包括转录因子、染色质调节剂、信号调节剂和蛋白质稳定调节剂。此外，ECCITE-seq技术可对免疫检查点调节剂进行验证。
并且，研究显示出两组分界清晰的细胞群，一群细胞表达干扰IFN-γ上游分子(IFNGR1，IFNGR2，JAK2，STAT1)，另一群细胞缺乏IRF1编码的IFN-γ下游分子。随后，研究人员发现CUL3和BRD4是PD-L1表达的负调控因子，干扰CUL3-KEAP1复合物可抑制NRF2泛素化，从而促进PD-L1转录表达，也就是说CUL3–KEAP1复合物是PD-L1的间接调节剂。
简而言之，研究人员通过将CRISPR筛选与单细胞mRNA和表面蛋白检测相结合，开发了CRISPR兼容CITE-seq技术，发现PD-L1的多种调节剂，并且揭示一种调节免疫检查点的新机制。更重要的是，该研究推出了一种强大的分析技术，将极大的推动未来多模式单细胞研究。
原始出处：
Papalexi， E.， Mimitou， E.P.， Butler， A.W. et al.Characterizing the molecular regulation of inhibitory immune checkpoints with multimodal single-cell screens.Nat Genet 53， 322–331 (2021). https：//doi.org/10.1038/s41588-021-00778-2.