2025年，《Journal for ImmunoTherapy of Cancer》（J Immunother Cancer）期刊发表了一项由广州医科大学等机构的研究人员完成的重要研究，题为“LTO1 and YAE1 regulate MHC-I expression via nonsense-mediated RNA decay in tumor cells”。该研究通讯作者为广州医科大学的王晓玲教授、冷启彬教授和邱丽教授，第一作者为杨正宁、孟仲轩、刘上源、陈禹辛等人。此项研究深入探讨了无义介导的mRNA降解通路与肿瘤免疫逃逸之间的新关联，并提出了一个潜在的、可转化的癌症免疫治疗增敏策略。
本研究的学术背景聚焦于两个重要的细胞生物学过程：无义介导的mRNA降解和主要组织相容性复合体I类分子的抗原呈递。NMD是细胞内一种高度保守的mRNA质量控制机制，能够识别并降解含有提前终止密码子的异常mRNA，同时也参与调控许多正常基因的表达水平。研究表明，癌细胞可能“劫持”NMD通路来清除可能产生免疫原性新抗原的突变转录本，从而帮助自己逃避免疫系统的监视。然而，NMD的具体调控因子及其在肿瘤免疫微环境中的精细作用机制仍有大量未知。另一方面，MHC-I分子是肿瘤抗原被CD8+ T细胞识别并触发抗肿瘤免疫应答的关键桥梁。肿瘤细胞常常下调MHC-I的表达以逃避T细胞的攻击，这也是导致许多免疫疗法（如免疫检查点阻断疗法和T细胞受体工程化T细胞疗法）失败的重要原因。因此，寻找能够有效上调肿瘤细胞MHC-I表达的途径具有巨大的临床意义。LTO1和YAE1是已知参与胞质铁硫簇组装和核糖体生物合成的蛋白质复合体，但它们在哺乳动物细胞NMD以及肿瘤免疫中的作用完全未知。本研究正是旨在填补这一空白，探究LTO1/YAE1复合体是否通过调控NMD来影响MHC-I的表达，从而影响肿瘤的免疫原性和免疫治疗的疗效。
研究流程严谨而系统，主要分为六个关键步骤，涵盖了从基因筛选到动物模型的完整验证链条。
第一步：全基因组CRISPR-Cas9筛选鉴定新的NMD调控因子。 研究者首先构建了一个巧妙的双荧光报告系统。他们在A375黑色素瘤细胞中构建了一个报告基因，该基因编码红色荧光蛋白，其终止密码子下游紧接着一个绿色荧光蛋白的编码序列。正常情况下，翻译在mCherry的终止密码子处停止，不表达GFP。但如果细胞内的腺苷脱氨酶作用于RNA介导的RNA编辑活性增强，将终止密码子UAG编辑为编码色氨酸的UGG，翻译就会通读，产生一个mCherry-GFP融合蛋白，从而同时发出红色和绿色荧光。利用这一系统，研究团队对A375报告细胞进行了覆盖约18,000个人类基因的全基因组CRISPR-Cas9敲除筛选。他们的筛选逻辑是：寻找那些基因敲除后导致GFP信号增强（即荧光“高”群）的基因，这些基因可能是RNA编辑或下游翻译终止的负调控因子。令人意外的是，LTO1和YAE1的向导RNA在GFP高表达细胞群中显著富集。后续的单基因验证实验确认，无论是敲除LTO1、YAE1还是它们已知的下游靶点ABCE1，都能显著提高报告系统中mCherry和GFP的荧光强度。深入分析发现，这种提升不仅限于依赖ADAR1的RNA编辑，在无ADAR招募的报告系统中同样发生，提示这是一种不依赖于RNA编辑的机制。mRNA衰减实验进一步证实，敲除LTO1后，报告mRNA以及一个经典的NMD底物ATF3的mRNA稳定性都显著增加。这些结果共同表明，LTO1和YAE1是新的NMD调控因子，它们的缺失会抑制NMD活性，并可能导致翻译终止异常。
第二步：转录组学分析确认LTO1/YAE1的NMD功能及其对免疫相关通路的影响。 研究团队对LTO1、YAE1和ABCE1敲除的A375细胞进行了RNA测序分析。结果发现，三个基因敲除后，分别有大量基因表达上调，其中存在显著的重叠。更重要的是，这些上调的基因与之前文献报道的NMD靶基因库高度重合，强有力地证实了这三个基因都广泛参与NMD调控。此外，基因集富集分析揭示，在LTO1敲除的细胞中，与“胞质翻译”和“核糖核蛋白生物合成”相关的基因集显著下调，而“抗原加工与呈递”和“对干扰素-γ的反应”等免疫相关通路则显著上调。这首次将LTO1/YAE1的缺失与免疫信号激活联系了起来。
第三步：验证LTO1/YAE1缺失对核糖体功能和MHC-I表达的具体影响。 为了探究分子机制，研究者进行了一系列功能实验。嘌呤霉素掺入实验显示，LTO1敲除细胞的整体蛋白质合成活性下降。多聚核糖体图谱分析进一步发现，LTO1或YAE1缺失会导致核糖体60S亚基的生物合成缺陷，多聚体/单核糖体比例降低，这与它们在酵母中参与60S核糖体亚基成熟的功能保守。这些结果说明LTO1/YAE1复合体通过影响核糖体功能来调控翻译和NMD。与此同时，流式细胞术和RT-qPCR均证实，敲除LTO1、YAE1或ABCE1能显著上调A375细胞表面MHC-I（HLA-A， B， C）的表达。机制上，这种上调伴随着MHC-I表达的关键转录调控因子IRF1、NF-κB和NLRC5在mRNA或蛋白水平的升高。研究者还通过点突变实验证明，LTO1蛋白中与YAE1结合所必需的DECA-GX3模体对于其抑制NMD和MHC-I上调的功能至关重要，这确认了观察到的表型是LTO1/YAE1复合体特异性的功能。
第四步：生物信息学分析揭示LTO1/YAE1在人类癌症中的临床相关性。 研究团队利用癌症基因组图谱数据库进行了泛癌分析。结果显示，在多种癌症类型中（如肺腺癌、乳腺癌、头颈鳞癌等），LTO1和YAE1的基因表达水平显著高于对应的正常组织。更重要的是，在10种癌症类型中，LTO1/YAE1的表达与HLA-A/B/C的表达呈显著负相关。此外，它们的表达水平也与肿瘤中CD8+ T细胞等多种免疫细胞的浸润评分呈负相关，并与抗原呈递相关基因标签和三级淋巴结构签名负相关。这些生物信息学证据提示，LTO1/YAE1在人类癌症中普遍高表达，并可能通过抑制MHC-I和免疫细胞浸润来促进肿瘤的免疫逃逸。
第五步：体外功能实验证明靶向LTO1/YAE1可增强T细胞识别与杀伤。 为了验证其功能，研究者构建了两种T细胞激活模型。首先，他们使用了一个工程化的Jurkat T细胞报告系，该细胞表达能够识别NY-ESO-1抗原（由HLA-A*02:01呈递）的1G4 TCR，并带有NFAT驱动的绿色荧光报告基因。当这些报告T细胞与表达相应抗原和MHC-I的A375肿瘤细胞共培养时，T细胞激活会导致绿色荧光表达。实验发现，与对照A375细胞相比，与LTO1、YAE1或ABCE1敲除的A375细胞共培养后，激活的T细胞比例显著增加。其次，他们使用从人外周血单核细胞扩增的1G4 TCR-T细胞进行杀伤实验，证实LTO1敲除的A375细胞对TCR-T细胞的杀伤更为敏感。这些结果直接证明了抑制LTO1/YAE1能通过上调MHC-I来增强肿瘤细胞的免疫原性和T细胞的抗肿瘤活性。
第六步：探索NMD抑制剂的治疗潜力并完成动物模型验证。 为了探索转化应用前景，研究测试了多种已知的NMD抑制剂，包括5-氮杂胞苷、氨来占诺、NMDI14以及铁螯合剂地拉罗司和去铁胺。低剂量（10-30 µM）的DFX和DFO在多种人源和鼠源肿瘤细胞系中都能有效诱导MHC-I的上调，同时抑制NMD活性，但不引起强烈的翻译普遍抑制。重要的是，这种作用并非通过抑制铁死亡实现。体外共培养实验证实，用低剂量DFX处理肿瘤细胞，可以增强其被1G4 TCR报告T细胞和OT-I TCR转基因T细胞的识别与杀伤。最后，研究者在小鼠皮下移植瘤模型中进行了验证。低剂量DFO单独治疗虽不能显著抑制MC38-OVA肿瘤的生长，但能上调瘤内肿瘤细胞的MHC-I表达，并增加肿瘤内CD8+ T细胞和抗原特异性T细胞的浸润。更关键的是，当低剂量DFO与抗PD-1免疫检查点阻断疗法联合使用时，展现出比任一单药治疗更显著的肿瘤生长抑制效果。这为将铁螯合剂等NMD抑制剂作为免疫治疗的增敏剂提供了概念验证。
本研究的主要结论是：LTO1和YAE1复合体是哺乳动物细胞中关键的NMD调控因子，它们通过影响核糖体生物合成和NMD活性，负向调控肿瘤细胞MHC-I的表达。抑制该复合体或使用低剂量的铁螯合剂等NMD抑制剂，可以破坏这一免疫抑制通路，上调MHC-I和其相关调控分子，从而增强肿瘤细胞的免疫原性，促进T细胞的浸润与激活，最终提升TCR-T疗法和免疫检查点阻断疗法的疗效。
此项研究的科学价值与应用价值都非常突出。在科学上，它首次建立了LTO1/YAE1复合体与NMD及肿瘤免疫之间的直接联系，揭示了一条连接核糖体生物合成、mRNA质量控制和肿瘤免疫监视的全新通路，深化了对肿瘤免疫逃逸机制的理解。在应用上，研究提出了一个极具创新性的治疗策略：利用低剂量、临床已批准的铁螯合剂（如DFO/DFX）来“药物重定位”，通过抑制NMD来上调肿瘤的MHC-I，从而克服肿瘤的免疫逃避，增敏现有免疫疗法。这一策略具有成本相对较低、安全性已知、易于转化的潜在优势。
本研究的亮点在于：1. 发现新颖：首次鉴定LTO1/YAE1为NMD因子，并发现其通过NMD调控MHC-I这一全新的免疫调节机制。2. 逻辑严谨：从全基因组筛选出发，结合分子、细胞、动物多层次实验，以及临床数据分析，构成了完整的证据链。3. 方法巧妙：设计的双荧光报告系统成功地同时揭示了NMD抑制和翻译终止缺陷两种表型。4. 转化潜力大：不仅提出了新的治疗靶点，更重要的是验证了低剂量铁螯合剂这一现有药物的新用途，为快速进入临床转化研究铺平了道路。5. 机制深入：不仅停留在表型关联，还深入到核糖体功能、关键模体和下游转录调控因子等层面进行机制探索。这项研究为肿瘤免疫治疗领域开辟了新的研究方向，也为开发基于NMD调控的联合疗法提供了坚实的理论基础和实验依据。