Xu Chuan、Jin Guoxiang、Wu Hong、Cui Wei、Bian Xiuwu及Lin Hui-Kuan等作者来自Wake Forest School of Medicine、第三军医大学西南医院、四川省肿瘤医院、中山大学肿瘤防治中心等机构的研究团队在期刊《The Journal of Clinical Investigation》上于2022年3月1日发表了一篇题为“SIRPγ-expressing cancer stem-like cells promote immune escape of lung cancer via Hippo signaling”的原创研究论文。该研究首次揭示了信号调节蛋白γ(SIRPγ)在非小细胞肺癌(NSCLC)中标记一类具有肿瘤干细胞样细胞(cancer stem-like cells,CSLCs)特性的细胞亚群,并通过Hippo/YAP信号通路驱动免疫逃逸的分子机制,同时提出了靶向SIRPγ的双重治疗策略。
在学术背景方面,非小细胞肺癌约占肺癌的85%,晚期患者五年生存率极低。尽管针对EGFR、ALK突变及PD-1/PD-L1的靶向和免疫治疗在初期有效,但获得性耐药常导致治疗失败。肿瘤干细胞样细胞被认为在肿瘤侵袭、转移和耐药中发挥关键作用,因此识别并靶向CSLCs是提升疗效的重要方向。SIRP家族成员主要参与免疫调节,其中SIRPα通过与CD47结合介导“不要吃我”信号以抑制巨噬细胞吞噬。然而,SIRPγ主要在T细胞和活化的NK细胞中表达,其在实体肿瘤细胞中的表达和功能此前尚无报道。Hippo/YAP通路在肿瘤发生和转移中具有重要作用,MST1/LATS1激酶级联通过磷酸化YAP使其滞留于胞质而抑制其活性,但能够抑制MST1/LATS1轴的上游信号仍不明确。该研究旨在鉴定一个可靶向的CSLC表面标志物,并阐明其维持干性和传递免疫逃逸信号的机制。
在研究方法和工作流程方面,研究首先利用TCGA数据库分析肺腺癌(LUAD)中SIRP家族成员的表达,发现SIRPG mRNA在肿瘤组织中显著上调而其他成员下调。随后通过非贴壁球体培养和ALDH+流式分选两种独立方法富集CSLCs,在A549和H1975细胞系中检测到SIRPG mRNA和蛋白在CSLC富集群体中高表达,增幅超过OCT4、SOX2和NANOG等经典干性转录因子。通过SIRPγ特异性单克隆抗体进行流式分选,发现A549和H1975细胞中SIRPγ高表达(SIRPγhi)亚群分别占7.9%和5.1%,且该亚群表达更高水平的干性标志物并在球体形成实验和体内移植瘤模型中表现出更强的肿瘤起始能力,极限稀释实验进一步确认SIRPγhi群体富含肿瘤起始细胞。在机制探索中,基于基因-基因相互作用网络的生物信息学分析提示SIRPγ与YAP1可能存在关联;转录组分析显示SIRPγ敲低可抑制多种YAP靶基因。随后通过免疫印迹证明SIRPγ敲低增强MST1、LATS1和YAP的磷酸化并降低SOX2表达,而SIRPγ过表达则呈现相反效应。免疫共沉淀实验显示SIRPγ与MST1及蛋白磷酸酶2A(PP2A)形成复合物;结构域分析表明SIRPγ的C端区域和MST1的433–486氨基酸区段是该相互作用的必要区域。PP2A敲低可消除SIRPγ过表达对MST1/LATS1/YAP磷酸化的抑制作用,表明SIRPγ通过招募PP2A使MST1去磷酸化而激活YAP信号。在CD47调控方面,SIRPγhi细胞通过分泌IL-1β和GM-CSF等细胞因子以旁分泌方式维持整体肿瘤细胞中CD47的表达;Transwell共培养实验证实SIRPγ过表达细胞可促进对照细胞CD47表达。YAP敲低可阻断SIRPγ过表达诱导的IL-1β、GM-CSF和CD47上调,而外源补充IL-1β和GM-CSF可恢复SIRPγ敲低导致的CD47下降。吞噬实验采用GFP标记肿瘤细胞与RFP标记的骨髓来源巨噬细胞共培养,通过流式细胞术和共聚焦显微镜评估吞噬率。结果显示SIRPγhi细胞被吞噬的速率显著低于SIRPγlo/–细胞;SIRPγ敲低促进吞噬,而YAP过表达或外源IL-1β/GM-CSF可逆转该效应。体内实验包括裸鼠异种移植瘤模型、尾静脉注射肺转移模型、患者来源异种移植(PDX)模型、基因工程KrasLSL-G12D/+小鼠模型及人源化NDG小鼠模型,以评估SIRPγ/YAP轴对肿瘤生长、转移和吞噬抑制的作用以及SIRPγ中和抗体LSB2.20的治疗效果。
在主要结果方面,研究发现SIRPγ在182例LUAD患者肿瘤组织中较癌旁组织显著高表达,且高SIRPγ蛋白水平与较差的总生存期显著相关。SIRPγhi细胞表现出增强的球体形成能力、干性基因表达和体内成瘤能力;SIRPγ过表达促进球体形成,而SIRPγ敲低则抑制。在机制上,SIRPγ敲低导致MST1、LATS1和YAP磷酸化水平升高,同时减少YAP核转位和SOX2表达;免疫共沉淀证明SIRPγ桥接MST1和PP2A,促进MST1去磷酸化而激活YAP。SIRPγ通过YAP依赖的方式上调IL-1β和GM-CSF的转录与分泌,进而以自分泌和旁分泌方式维持CD47在CSLCs及非干性肿瘤细胞中的表达。吞噬实验显示SIRPγhi细胞抵抗巨噬细胞吞噬,SIRPγ敲低增强吞噬敏感性,而恢复CD47表达或补充IL-1β/GM-CSF可抑制吞噬。体内移植瘤模型中SIRPγ过表达促进肿瘤生长,YAP敲低可消除该促进作用;SIRPγ敲低抑制肿瘤生长并增强体内吞噬,而YAP恢复可逆转。肺转移模型显示SIRPγ或YAP敲低显著减少肺转移结节,SIRPγ过表达促进转移且依赖YAP。中和抗体LSB2.20处理可抑制YAP信号、减少球体形成、增强巨噬细胞吞噬,并在异种移植、PDX、Kras突变基因工程小鼠模型及人源化NDG小鼠模型中抑制肿瘤生长;在具有完整免疫系统的模型中,LSB2.20的疗效优于免疫缺陷背景,且未显著损伤原代人T细胞的增殖、活化或跨内皮迁移。临床相关性分析显示,SIRPγ和YAP同时高表达在89例(48.9%)患者中出现,并显著预测更差的总生存。
在结论与意义方面,该研究首次证明SIRPγ在肺腺癌细胞中表达并作为CSLC标志物,通过充当MST1与PP2A之间的支架分子促进MST1去磷酸化,从而激活Hippo/YAP通路,驱动CSLC自我更新、细胞因子释放和CD47依赖性免疫逃逸。SIRPγhi CSLCs作为“免疫检查点起始细胞”,通过旁分泌IL-1β和GM-CSF将免疫逃逸信号传播给整个肿瘤群体。靶向SIRPγ不仅可直接攻击CSLCs,还可解除CD47介导的吞噬抑制,因此代表了一种兼具抗干性和免疫治疗潜力的肺癌治疗策略。这一发现也为其他肿瘤类型中SIRPγ的功能研究提供了基础。
本研究的亮点包括:首次揭示SIRPγ在实体瘤细胞中的表达与功能;明确了SIRPγ作为CSLC标志物和Hippo/YAP上游负调控因子的分子机制;阐明了CSLCs通过细胞因子旁分泌维持整体肿瘤CD47表达并抑制吞噬的免疫逃逸模型;以及提供了SIRPγ中和抗体在多种临床前模型中具有抗肿瘤效果的原理验证。此外,研究还强调了SIRPγ靶向治疗在保留T细胞免疫功能的同时能够增强先天免疫吞噬作用,这对于未来转化研究具有重要参考价值。