本研究报告基于Lei Li、Qi Ye、Jinlu Ma等作者及其团队在2026年2月9日于期刊《Cancer Cell》（第44卷）上发表的一篇原创研究论文。该研究由西安交通大学第一附属医院泌尿外科（通讯作者：Lei Li, Jian Ma, Yang Gao）、放射肿瘤科，以及美国Terasaki研究所、MD安德森癌症中心等机构的研究人员共同完成。论文题为“Ubiquitination-directed cytosolic DNA degradation governs cGAS-STING-mediated immune response to DNA damage”，深入探讨了在DNA损伤背景下，细胞质DNA降解如何调控cGAS-STING通路介导的免疫反应，并揭示了其与肿瘤免疫治疗抵抗的关联。
从学术背景来看，这项研究聚焦于肿瘤免疫学和DNA损伤应答的交叉领域。免疫检查点阻断疗法（Immune Checkpoint Blockade, ICB）虽然改变了多种癌症的治疗格局，但其疗效仅限于部分患者。例如，在男性中发病率第二高的前列腺癌，仅有不到5%的患者能从ICB中获益。放疗作为一种可诱导DNA损伤和免疫原性细胞死亡的治疗手段，被认为有望与ICB协同，克服免疫治疗抵抗。其关键机制在于，放疗导致的DNA损伤会使得双链DNA泄漏到细胞质中，被环状GMP-AMP合成酶（cGAS）识别，进而激活干扰素基因刺激因子（STING）通路，启动I型干扰素信号，从而增强抗肿瘤免疫。然而，尽管机制上充满希望，将放疗与免疫疗法结合的临床实验在许多癌症中效果有限，这表明我们对DNA损伤与免疫反应之间的调控网络仍存在认知空白。其中，细胞质核酸外切酶TREX1是降解细胞质DNA、防止cGAS-STING过度激活的关键分子。研究表明，癌细胞会适应性地上调TREX1以削弱cGAS依赖性DNA感知，从而促进免疫逃逸。然而，驱动TREX1失调的具体机制尚不明确，针对TREX1的治疗策略也处于早期阶段。本研究旨在阐明在DNA损伤后，调控TREX1稳定性的上游分子机制，以及该机制如何影响cGAS-STING通路的激活和放疗联合免疫治疗的疗效，从而为克服治疗抵抗提供新的策略和靶点。
研究的详细工作流程系统而深入，涵盖了从临床数据分析、分子机制探索到临床前验证的多个层面。流程大致可分为以下几个部分：
临床数据分析与现象发现：研究团队首先对癌症基因组图谱（TCGA）的泛癌数据及TIMER2的免疫浸润数据进行了分析。他们发现了一个矛盾现象：虽然大多数同源重组修复基因突变与肿瘤突变负荷（TMB）增加和免疫细胞浸润增强相关，但前列腺癌中常见的SPOP基因突变却呈现出“高TMB、低免疫浸润”的独特模式。这一现象在前列腺癌和子宫内膜癌的独立队列分析中得到确认。研究者进一步对100例原发性前列腺肿瘤样本进行测序和免疫组化分析，发现在SPOP突变样本中，DNA损伤标记物γ-H2AX升高，但CD8+ T细胞浸润水平却降低。这一悖论提示，SPOP突变可能是研究DNA损伤与免疫反应之间联系的理想模型。
SPOP突变抑制cGAS-STING通路的机制探究：在细胞模型层面，研究证实SPOP突变或敲除会抑制DNA损伤后细胞质双链DNA的积累。机制上，研究者通过免疫共沉淀、泛素化分析、蛋白质半衰期测定等一系列分子生物学实验，首次发现TREX1是E3泛素连接酶SPOP的新型底物。SPOP能够识别TREX1 C端的SPOP结合基序并介导其多聚泛素化及蛋白酶体降解。而前列腺癌相关的SPOP突变会破坏其与TREX1的结合，导致TREX1蛋白稳定性增加。TREX1水平的升高加速了细胞质DNA的降解，从而阻碍了cGAS的激活以及下游STING磷酸化、IRF3磷酸化和I型干扰素反应基因的表达。这一系列实验构建了“SPOP突变 → TREX1稳定 → 细胞质DNA降解加剧 → cGAS-STING通路抑制 → 免疫反应减弱”的清晰因果链条。
去泛素化酶USP7的发现与功能验证：尽管SPOP突变能解释部分肿瘤中TREX1的升高，但研究者在临床样本中发现，部分SPOP野生型肿瘤也表现出高TREX1水平。这提示存在其他调控机制。通过对多种去泛素化酶抑制剂的筛选，研究者发现USP7抑制剂能特异性降低TREX1蛋白水平。随后的研究证实，USP7是TREX1的去泛素化酶，它能与TREX1直接相互作用，去除其泛素链，从而稳定TREX1蛋白。在临床样本中，USP7与TREX1的表达呈正相关，且USP7高表达与多种癌症中CD8+ T细胞浸润减少独立相关。功能上，抑制USP7（通过敲低或药物抑制）能增加TREX1的泛素化降解，导致细胞质DNA积累，并重新激活SPOP突变或野生型癌细胞中的cGAS-STING通路。这确立了USP7是稳定TREX1、抑制免疫反应的另一个关键调节因子。
临床证据的收集与验证：为了验证USP7在临床治疗中的意义，研究者分析了42例接受放化疗联合免疫治疗的晚期宫颈癌患者的配对样本（治疗前与治疗后）。通过多色免疫组化等技术，他们发现USP7与TREX1蛋白水平呈正相关。更重要的是，在治疗后，USP7低表达的肿瘤中，IRF3磷酸化以及CD3+、CD4+、CD8+ T细胞等肿瘤浸润淋巴细胞的水平显著增加；而USP7高表达的肿瘤则表现出IRF3磷酸化和TIL浸润的显著抑制。血清肿瘤标志物分析和生存分析进一步显示，USP7高表达与更差的治疗反应和更快的疾病进展相关。这部分工作将细胞和动物模型的发现，有力地延伸到了真实世界临床场景，确立了USP7作为预测放免联合治疗响应的潜在生物标志物。
临床前动物模型的治疗验证：研究的最后环节是在小鼠肿瘤模型中验证靶向USP7的治疗潜力。在RM1前列腺癌小鼠模型中，单独使用放疗联合抗CTLA-4抗体有一定效果，但若同时敲低USP7或使用USP7抑制剂XL177A，则能进一步显著减缓肿瘤生长、提高小鼠生存率，并伴随着肿瘤内TREX1水平下降、IRF3磷酸化增强以及CD3+、CD4+、CD8+ T细胞浸润增加。在模拟晚期去势抵抗性前列腺癌的PTEN/RB1双敲除“冷肿瘤”模型中，USP7抑制剂同样能增强放疗联合免疫治疗的疗效。安全性评估表明，在有效剂量下，USP7抑制剂未引起主要器官的明显损伤。这些实验为将USP7抑制剂转化为临床联合治疗策略提供了坚实的临床前依据。
本研究取得了一系列重要的结果，这些结果环环相扣，共同支撑了核心结论。在临床数据分析阶段，发现了SPOP突变与高TMB但低免疫浸润的独特关联，这构成了研究的起点和核心科学问题。在机制探索阶段，证实了SPOP通过泛素化降解TREX1，而突变则失活此功能；同时，发现了USP7作为反向调节因子稳定TREX1。这些结果解释了为何SPOP突变会导致免疫抑制，并揭示了USP7可能是更广泛的、不依赖于SPOP状态的调控开关。在临床验证阶段，来自宫颈癌患者的数据为USP7-TREX1轴在人体内介导放免治疗抵抗提供了直接证据，使其不再局限于前列腺癌模型。在动物实验阶段，靶向USP7成功增强了放疗联合免疫治疗的疗效，这不仅是机制研究的逻辑终点，更转化为了具有应用前景的治疗策略。特别值得注意的是，研究还通过在cGAS或STING缺陷细胞中的实验证明，TREX1缺失或USP7抑制所引发的免疫激活，完全依赖于完整的cGAS-STING信号轴，这为未来精准筛选受益患者提供了重要依据。
本研究的核心结论是：SPOP突变和USP7过表达通过上调TREX1，导致细胞质DNA过度降解，从而抑制了DNA损伤（如放疗）触发的cGAS-STING通路介导的免疫激活，这是导致放疗与免疫治疗协同作用不佳的关键机制之一。靶向USP7可以降低TREX1水平，恢复肿瘤对放疗的免疫反应，从而增强放疗联合免疫检查点阻断疗法的抗肿瘤效果。
这项研究具有重要的科学价值和临床应用价值。在科学上，它首次系统地阐明了在DNA损伤背景下，泛素化修饰如何精确调控细胞质DNA稳态和先天性免疫反应的启动，连接了蛋白质稳定性调控、核酸代谢和肿瘤免疫学三个重要领域。它揭示了SPOP突变促癌的新机制（通过免疫抑制而非仅通过基因组不稳定），并为理解临床中放疗与免疫疗法联用效果不一的现象提供了关键分子解释。在应用上，本研究不仅将USP7确立为一个预测放免联合治疗疗效的潜在生物标志物，更重要的是，提出了将USP7抑制剂与放疗和免疫治疗联合使用的新策略，为克服前列腺癌、宫颈癌等恶性肿瘤的免疫治疗抵抗提供了全新的、具有转化潜力的解决方案。
本研究的亮点突出：首先，发现新颖，首次揭示了SPOP和USP7通过调控TREX1泛素化来管理细胞质DNA降解与免疫激活的“分子开关”机制。其次，逻辑严谨，从临床现象出发，通过系统的分子、细胞、动物模型实验阐明机制，再回到临床样本进行验证，并最终在动物模型完成治疗概念验证，形成了一个完整的研究闭环。再次，临床关联性强，研究紧密结合临床难题（放免联合疗效有限），提出的USP7生物标志物和治疗策略均基于扎实的临床数据和分析，转化前景明确。最后，研究系统全面，不仅关注了单个基因突变（SPOP），还揭示了更普适的调控因子（USP7），并考虑了通路完整性（cGAS-STING）作为疗效前提，使得研究结论层次丰富，指导意义更强。
此外，研究还强调了其局限性，指出主要发现源于前列腺癌、子宫内膜癌和宫颈癌模型，未来需要在更多癌种中验证USP7-TREX1轴的普适性。同时，明确提示cGAS-STING通路完整是受益于该策略的前提，这为未来临床试验的患者入组标准提供了重要的生物学依据。这些坦诚的讨论进一步提升了研究的严谨性和指导价值。这项由Lei Li、Jian Ma、Yang Gao团队完成的工作，为改善肿瘤免疫治疗的疗效提供了重要的机制见解和极具希望的新靶点。