Cell | 刘小乐团队揭示E3泛素化连接酶Cop1调控三阴性乳腺癌免疫治疗的机制

责编 | 兮

在世界范围内，乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，也是导致女性肿瘤相关死亡的主要原因之一【1,2】。其中，三阴性乳腺癌（Triple-negative breast cancer ,TNBC）是所有乳腺癌分子分型中恶性程度最高的分型，具有好发于年轻女性、临床预后差、早期易转移等特点。因此，许多临床医生及生物学家试图寻找新的治疗手段以攻克这一难题【3】。近年来，免疫检查点抑制治疗（Immune checkpoint blockade）在针对肺癌、皮肤癌及肠癌的治疗过程中取得重大突破，使得癌症病人临床获益，这也促使医学工作者将目光投向乳腺癌的免疫治疗【4】。2019年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准在转移性三阴性乳腺癌患者治疗过程中使用免疫检查点抑制剂Atezolizumab。Atezolizumab是一款抗PD-L1单克隆抗体，与白蛋白結合-紫杉醇（nab-paclitaxel）同时使用可明显延长三阴性乳腺癌患者的生存时间【5】。然而，目前报道显示使用抗PD-L1单克隆抗体仅能使一部分三阴性乳腺癌（约18%三阴性乳腺癌患者）临床获益【6】，因此，临床急需寻找可以提高三阴性乳腺癌患者免疫治疗效果，并且明显改善患者预后的新的肿瘤治疗靶点。

2021年9月27日，美国哈佛医学院刘小乐团队于Cell在线发表题为 In Vivo CRISPR Screens Identify the E3 Ligase Cop1 as a Modulator of Macrophage Infiltration and Cancer Immunotherapy Target的研究论文，通过进行小鼠在体高通量CRISPR/Cas9功能筛选寻找到可以调控三阴性乳腺癌免疫治疗效果的重要蛋白E3泛素化连接酶Cop1，并进一步阐述其调控乳腺癌生长进展的细胞内及细胞外机制【7】。

作者首先构建了可以靶向约4500个小鼠基因的CRISPR/Cas9筛选文库（MusCK library 1.0），并使用此文库感染小鼠三阴性乳腺癌细胞系4T1细胞。将感染此文库病毒的4T1细胞原位注射入不同实验组别小鼠乳腺脂肪垫内成瘤，16天后收集小鼠4T1三阴性乳腺癌组织，并逐个提取肿瘤组织DNA进行测序。通过使用刘小乐课题组所开发的算法MaGeCKFlute【8,9】进行分析后获得一系列可调控三阴性乳腺癌细胞免疫治疗应答的重要基因。为了进一步增加小鼠在体CRISPR/Cas9筛选的可靠性，作者从以上基因中综合挑选出约80个基因，并再次构建第二轮筛选文库MusCK library 2.0，进行第二轮筛选验证，最终发现E3泛素化连接酶Cop1是调控三阴性乳腺癌治疗的潜在重要靶点。

体内验证实验进一步证实，Cop1基因敲除显著地延缓了4T1细胞所形成的肿瘤在小鼠乳腺内的生长，并且显著地延长了小鼠的存活时间。在使用抗PD-1抗体进行治疗的情况下，作者发现在肿瘤细胞内敲除Cop1后，小鼠的中位生存期可以进一步延长。

为了探究Cop1特异调控小鼠三阴性乳腺癌免疫应答的机制，作者通过RNA-seq，ATAC-seq，Mass spectrometry等手段，发现Cop1基因敲除后可以显著降低通过Trib2所连接的下游底物C/ebpδ蛋白的泛素化（ubiquitination），从而上调C/ebpδ蛋白在乳腺癌细胞内的含量。进一步通过ChIP-seq，单细胞测序（Single-cell RNA-seq）及流式细胞检测等手段，作者发现C/ebpδ可以通过抑制与巨噬细胞相关的趋化因子的转录及分泌，减少巨噬细胞进入肿瘤微环境从而抑制三阴性乳腺癌的进展。

综上，本文通过小鼠体内高通量CRISPR/Cas9筛选发现并阐述了可通过影响参与调节三阴性乳腺癌细胞内巨噬细胞相关趋化因子转录的Cop1-C/ebpδ信号通路，降低巨噬细胞向肿瘤内迁移，增强三阴性乳腺癌免疫治疗应答。这一发现有望为癌症患者提供新的治疗靶点。

本文第一作者是哈佛医学院/丹娜-法伯癌症研究所的王晓卿博士、Collin Tokheim博士、顾圣青博士及王彬彬博士。刘小乐教授及Myles Brown教授为本文的共同通讯作者。

本文共同第一作者王晓卿博士将于今年10月入职上海交通大学附属第六人民医院，欢迎有意加入的博士或博士后提前联系。上海交通大学附属第六人民医院王晓卿课题组简历投递（申请者请将个人简历等材料发送至）：xq_w@outlook.com

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.09.006