放疗免疫抑制新机制：YTHDF2为关键免疫检查点

放射治疗是恶性肿瘤治疗的核心手段之一但其临床疗效常受免疫抑制与肿瘤远处转移的制约如何破解放疗诱导的免疫逃逸难题提升放免联合治疗效果是肿瘤免疫领域的研究热点。近日芝加哥大学Weichselbaum教授、何川教授团队在《Journal of Experimental Medicine》发表重要研究成果首次鉴定出 YTHDF2 作为树突状细胞DC中辐射诱导的新型免疫检查点系统解析了其介导放疗抵抗与肿瘤转移的分子机制并证实靶向抑制 YTHDF2 可显著增强放疗的抗肿瘤效果同时提升树突状细胞疫苗的临床应用潜力为克服放疗耐药提供了全新的可临床转化策略。放疗可通过促进树突状细胞的抗原呈递激活CD8T细胞的抗肿瘤免疫却也会触发多种免疫抑制通路导致系统性抗肿瘤免疫功能减弱。此前研究已证实RNA的N⁶-甲基腺苷m⁶A修饰是免疫功能的关键调控因子其中m⁶A阅读蛋白YTHDF2主要介导mRNA降解参与细胞周期调控、应激反应、免疫细胞分化等重要生物学过程但其在树突状细胞的放疗应答、抗原呈递功能调控及肿瘤转移中的作用尚未明确。同时临床中放疗联合免疫检查点阻断疗法的疗效有限亟需挖掘树突状细胞中全新的治疗靶点以增强放疗的免疫激活效应。基于此研究团队以 YTHDF2为核心研究对象围绕 “放疗如何调控树突状细胞中YTHDF2的表达”“YTHDF2如何影响树突状细胞的免疫功能”“靶向YTHDF2能否逆转放疗诱导的免疫抑制” 三大科学问题展开系统研究。在本研究中纽科生物有幸参与并完成了部分生物信息学的分析工作。多维度验证YTHDF2 与放疗密切相关研究团队首先分析了转移性非小细胞肺癌临床试NCT03223155患者的活检样本发现放疗后患者外周血DC中YTHDF2的蛋白表达水平显著升高且这一变化远高于CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞、单核细胞等其他免疫细胞。进一步分层分析显示放疗后疾病进展的无应答患者其DC中YTHDF2表达显著上调而治疗有效的应答患者YTHDF2表达无明显变化。在小鼠肿瘤模型中单细胞RNA测序和功能实验也验证了放疗可特异性诱导肿瘤浸润DC尤其是mregDCs和Cd74⁺DC 亚群中YTHDF2的 mRNA和蛋白表达且这一诱导依赖于肿瘤细胞与 DC 的直接接触及可溶性信号的共同作用。这一系列临床和预临床证据直接将DC中YTHDF2的放疗诱导表达与肿瘤治疗失败、转移进展关联起来。SPI1 为放疗诱导 YTHDF2 表达的关键因子为明确放疗诱导YTHDF2表达的分子机制研究通过RNA-seq和 ChIP-seq联合分析鉴定出转录因子SPI1是调控YTHDF2的关键分子放疗可时间依赖性上调DC中SPI1蛋白水平SPI1直接结合Ythdf2启动子区转录起始位点0.5-1.0kb驱动其转录表达而RELA、BATF等其他因子仅短暂结合并非必需。作为m⁶A修饰的核心阅读蛋白YTHDF2的主要功能是促进m⁶A修饰的mRNA降解。研究通过RIP-seq和MeRIP-seq联合筛选发现放疗后 YTHDF2 可特异性结合并降解Notch 信号通路的关键正调控因子 Mfng、Aph1b、Aph1c的m⁶A 修饰mRNA。这一降解直接抑制Notch信号通路激活而Notch通路的失活进一步导致DC中MHC-I家族基因Gm8909表达下调。Gm8909是本次研究发现的关键MHC-I分子其定位于内质网可与 β2微球蛋白结合形成功能性MHC-I复合物显著增强DC的抗原交叉呈递效率。YTHDF2介导的Notch通路抑制最终通过下调Gm8909表达破坏DC的MHC-I交叉呈递功能导致CD8⁺T细胞活化不足形成肿瘤免疫抑制微环境。DC 特异性敲除 YTHDF2 增强放疗抗肿瘤效果为探究 YTHDF2 在树突状细胞中的功能研究团队构建了 CD11c-Cre介导的树突状细胞特异性 YTHDF2 条件性敲除Ythdf2-cKO小鼠在MC38 结肠癌、B16F10 黑色素瘤、LLC 肺癌、KPC 胰腺癌等多种小鼠肿瘤模型中开展体内功能实验。结果显示无放疗时Ythdf2-cKO 小鼠与野生型WT小鼠的原发肿瘤生长无显著差异而放疗后Ythdf2-cKO 小鼠的原发肿瘤生长被显著抑制且小鼠生存期显著延长。在具有自发肺转移特性的LLC肺癌模型中放疗联合DC特异性YTHDF2敲除可显著降低小鼠肺部转移灶的面积和数量实现对远处转移的有效抑制在KPC胰腺癌原位模型中放疗对野生型小鼠的肿瘤无明显抑制作用而在Ythdf2-cKO小鼠中可显著降低肿瘤负荷。进一步的耗竭实验证实当利用抗体耗竭CD8T细胞后YTHDF2敲除对放疗的增强效应完全消失说明树突状细胞中YTHDF2的缺失通过激活 CD8T细胞发挥抗肿瘤作用CD8T细胞是该效应的核心执行者。YTHDF2-Notch-Gm8909 轴调控 DC 抗原交叉呈递为解析 YTHDF2 调控树突状细胞免疫功能的核心分子通路研究团队通过 RNA-seq、YTHDF2-RIP-seq 和 m⁶A-seq 联合分析筛选出放疗下 YTHDF2 的靶基因结合 “WT 放疗 vs WT” 的下调基因和 “Ythdf2-cKO 放疗 vs WT 放疗” 的上调基因同时纳入具有 YTHDF2 结合位点和 m⁶A 修饰的基因最终鉴定出 86 个 YTHDF2 的直接靶基因。基因功能富集分析发现这些靶基因显著富集于 Notch 信号通路其中 Mfng、Aph1b、Aph1c 为 Notch 信号通路的关键正调控因子 ——Mfng 可促进 Notch1 受体的 O - 岩藻糖基化修饰Aph1b/c 参与 γ- 分泌酶复合物形成介导 Notch 胞内域的切割与活化。功能实验证实YTHDF2 以 m⁶A 依赖的方式结合并降解 Mfng、Aph1b、Aph1c 的 mRNA缩短其半衰期而敲除 YTHDF2 可恢复放疗后树突状细胞中这三个基因的表达激活 Notch 信号通路其中 Notch1-DLL1 轴为核心的配体 - 受体相互作用。进一步研究发现Notch 信号通路的活化可上调树突状细胞中 MHC-I 家族基因 Gm8909 的表达。Gm8909 定位于内质网可与 β2 微球蛋白β2M直接结合形成功能性 MHC-I 复合物增强抗原肽的装载与呈递效率过表达 Gm8909 可显著增强树突状细胞的抗原交叉呈递功能而敲低 Gm8909 则会逆转 YTHDF2 敲除对 DC 交叉呈递的增强效应。同时研究证实 YTHDF2 的缺失不影响树突状细胞的迁移、成熟标志物表达及细胞活力仅特异性调控抗原交叉呈递功能明确了YTHDF2-Notch-Gm8909-MHC-I 轴是放疗下树突状细胞抗原呈递功能调控的核心通路。基于上述机制研究研究团队探索了靶向 YTHDF2 的临床转化价值聚焦树突状细胞疫苗的优化与放疗的联合应用。树突状细胞疫苗是肿瘤免疫治疗的重要方向但临床应答率较低亟需提升其抗原呈递能力。研究团队将 YTHDF2 敲除的树突状细胞或经 YTHDF2 特异性抑制剂DC-Y13–27处理的树突状细胞制备为 DC 疫苗瘤内注射至肿瘤荷瘤小鼠体内结果显示单独注射改造后的 DC 疫苗对肿瘤生长的抑制作用有限而与放疗联合后可显著抑制 B16F10 黑色素瘤、LLC 肺癌的原发肿瘤生长并显著降低肺部转移负荷其效果远优于野生型 DC 疫苗联合放疗。同时研究团队在人源细胞中验证了该策略的可行性从人外周血单核细胞诱导树突状细胞经 YTHDF2 抑制剂处理后其对 EBV 阳性肿瘤细胞的抗原交叉呈递能力显著增强可有效促进人 CD8T 细胞分泌 IFN-γ证实 YTHDF2 调控树突状细胞功能的机制在人源细胞中高度保守。此外抑制剂对 Ythdf2-cKO 小鼠的树突状细胞无额外效应证明其作用具有 YTHDF2 特异性。同时研究团队在人源细胞中验证了该策略的可行性从人外周血单核细胞诱导树突状细胞经 YTHDF2 抑制剂处理后其对 EBV 阳性肿瘤细胞的抗原交叉呈递能力显著增强可有效促进人 CD8T 细胞分泌 IFN-γ证实 YTHDF2 调控树突状细胞功能的机制在人源细胞中高度保守。此外抑制剂对 Ythdf2-cKO 小鼠的树突状细胞无额外效应证明其作用具有 YTHDF2 特异性。该研究的核心创新点在于首次将 YTHDF2 鉴定为树突状细胞中辐射诱导的新型免疫检查点系统阐明了放疗通过 SPI1-YTHDF2-Notch-Gm8909 轴调控树突状细胞抗原交叉呈递的分子机制填补了 m⁶A 修饰在放疗诱导 DC 免疫抑制中的研究空白。同时该研究明确了靶向抑制树突状细胞中的 YTHDF2 可有效逆转放疗诱导的免疫逃逸与放疗、DC 疫苗协同实现局部肿瘤控制和远处转移抑制为肿瘤的放免联合治疗提供了全新的靶点和可临床操作的策略。