学术研究报告：VDAC2缺失通过引发肿瘤破坏和炎症增强癌症治疗效果

第一作者及机构
本研究的通讯作者为Hongbo Chi（圣裘德儿童研究医院免疫学系），共同第一作者为Sujing Yuan和Renqiang Sun（均来自同一机构）。该研究于2025年4月24日发表在《Nature》期刊（第640卷）。

学术背景
肿瘤细胞通过免疫逃逸机制抵抗CD8+ T细胞或免疫疗法的攻击，但其具体机制尚不明确。干扰素γ（IFNγ）在肿瘤免疫调控中具有双重作用：一方面促进抗原提呈和免疫细胞招募，另一方面可能通过诱导免疫检查点分子（如PD-L1）帮助肿瘤逃逸。因此，探索肿瘤细胞对IFNγ敏感性的调控机制具有重要意义。本研究聚焦电压依赖性阴离子通道2（VDAC2），旨在揭示其如何通过调控线粒体功能影响IFNγ介导的肿瘤细胞死亡及免疫微环境重塑。

研究流程与方法
1. CRISPR筛选与靶点鉴定
- 实验设计：利用CRISPR-Cas9文库（靶向3,017个代谢相关基因）在B16F10-OVA黑色素瘤细胞中筛选免疫压力下的关键基因。
- 关键发现：VDAC2的sgRNA在免疫压力条件下显著耗竭，提示其可能参与肿瘤免疫逃逸。
- 验证实验：通过独立sgRNA敲除VDAC2，证实其缺失可增强肿瘤细胞对OT-I T细胞杀伤的敏感性（体外细胞毒性实验，效应细胞:靶细胞比例0.5:1时死亡率提高2倍）。

1. 体内外功能验证

   • 模型构建：在免疫健全（C57BL/6）和免疫缺陷（Rag1−/−）小鼠中移植VDAC2缺失的B16-OVA或MC38-OVA肿瘤细胞。
     
   • 结果：VDAC2缺失显著抑制肿瘤生长（野生型小鼠中肿瘤体积减少70%），且此效应依赖适应性免疫（Rag1−/−小鼠中无差异）。
     
   • 联合治疗：VDAC2缺失使肿瘤对抗PD-L1/PD-1免疫检查点阻断（ICB）的响应率提升，并诱导长期免疫记忆（二次攻击后无肿瘤复发）。
     

2. 机制解析

   • 线粒体通路激活：IFNγ刺激上调Bim、Bid和Bak表达，VDAC2缺失导致Bak过度活化，引发线粒体外膜通透化（MOMP）和线粒体DNA（mtDNA）释放至胞质。
     
   • cGAS-STING信号激活：胞质mtDNA通过cGAS-STING通路触发I型干扰素反应（IFNβ水平升高3倍），促进炎症因子（如CCL5）分泌，招募CD8+ T细胞。
     
   • 遗传互作筛选：全基因组CRISPR筛选发现Bak是VDAC2缺失效应的关键介质，共敲除Bak可逆转细胞死亡和STING激活。
     

3. 单细胞多组学分析

   • scRNA-seq与TCR测序：VDAC2缺失肿瘤中CD8+ T细胞比例增加（从15%升至30%），克隆扩增增强（大克隆频率提高2倍），效应功能相关基因（IFNG、PRF1）表达上调。
     
   • ATAC-seq：PD-1+ CD8+ T细胞的染色质开放性增强，激活相关转录因子（如BATF）结合位点富集。
     

主要结果与逻辑关联
- 结果1：VDAC2缺失通过Bak依赖性线粒体损伤增强IFNγ诱导的细胞死亡（凋亡与次级坏死）。此结果通过Caspase-3/7和GSDME切割验证，且可被Bak共敲除逆转。
- 结果2：mtDNA-cGAS-STING轴激活驱动炎症微环境重塑。转录组分析显示IFNα/γ信号通路显著富集（NES=2.76，FDR<0.0001），且CCL5表达依赖STING-IRF3。
- 结果3：VDAC2与Bak的物理相互作用（Co-IP验证）通过其C端结构域（T168N/D170E/A172R突变体实验）调控Bak活化，而正常细胞（如MEFs）因缺乏Bim/Bid上调而对VDAC2缺失不敏感。

结论与意义
1. 科学价值：首次揭示VDAC2作为“免疫信号依赖性检查点”的双重功能——既抑制IFNγ诱导的肿瘤细胞死亡，又阻遏STING介导的炎症反应，为克服免疫逃逸提供了新靶点。
2. 应用潜力：靶向VDAC2可协同增强ICB疗效（尤其在TNF不敏感肿瘤中），并可能拓展至过继性T细胞疗法（CAR-T）。
3. 理论创新：提出“炎症性凋亡”（Inflammatory Apoptosis）概念，即VDAC2缺失通过解除Caspase对STING的抑制，将凋亡与先天免疫激活耦联。

研究亮点
- 方法创新：结合体内外CRISPR筛选、单细胞多组学和遗传互作分析，系统性解析VDAC2-Bak-mtDNA轴。
- 临床关联：人类肿瘤数据库（DepMap）显示VDAC2高表达与T细胞浸润负相关，其抑制基因签名可预测黑色素瘤患者抗PD-1疗效。
- 跨物种保守性：在人类结肠癌细胞（LOVO）中验证VDAC2缺失可增强CAR-T杀伤效力。

其他价值
研究还发现VDAC2与PTNP2（已知免疫治疗靶点）共敲除可进一步协同增效，为联合治疗策略提供实验依据。此外，线粒体代谢重编程（如复合体I抑制剂）与VDAC2靶向的潜在互补性值得未来探索。