資深作者Alberto Ciccia博士(左)和第一作者Giuseppe Leuzzi博士。

在新的博客系列中，我們將對話最近發表染色質研究工作的首-席科學家們，了解他們的幕后工作。在EpiCypher，我們很感興趣染色質技術是如何整合到不同領域的，如免疫學、細胞和基因治療、發育生物學、代謝等。他們研究的主要結論是什么呢？相關論文對表觀遺傳學領域有何影響呢?

在本博客中，我們采訪了來自哥倫比亞大學歐文醫學中心遺傳與發育系的Giuseppe Leuzzi博士和Alberto Ciccia副教授，他們最近在Cell上發表了題為 “SMARCAL1 is a dual regulator of innate immune signaling and PD-L1 expression that promotes tumor immune evasion"的文章。值得注意的是，這是一項高度合作的研究，來自世界各地很多個實驗室都做出了貢獻——包括EpiCypher。

Ciccia實驗室研究了DNA損傷反應（DDR）在基因組完整性和癌癥發展中的作用。在這項研究中，論文的第一作者Giuseppe Leuzzi使用CRISPR-Cas9開發了一種新的基因篩選方法，以評估DDR因子和染色質調節因子對先天免疫信號傳導和PD-L1免疫檢查點表達的影響。

利用這種方法，Leuzzi及其同事確定SMARCAL1是一種新的腫瘤免疫逃避調節因子，并且有希望成為更有效的免疫腫瘤學治療靶點。

背景：免疫檢查點阻斷治療與腫瘤耐藥性

人體免疫系統旨在檢測和破壞異常或感染的細胞，包括快速增殖的腫瘤細胞。許多細胞類型都參與這一過程。在本博客中，我們將重點關注靶向和殺死癌細胞的CD8+ 細胞毒性T細胞。

在許多癌癥患者中，免疫系統被長期激活，導致CD8+ T細胞耗竭。耗竭的T細胞上調多種受體，如PD-1和CTLA-4受體，這些受體限制T細胞增殖、刺激和細胞毒性活性(圖1A)。這些信號通路降低了CD8+ T細胞對抗癌癥的效力，并被稱為免疫檢查點1-3。

靶向免疫檢查點調節因子的藥物代表了癌癥免疫治療的重大突破1。這些治療方法，如PD-1抑制劑Keytruda(帕博利珠單抗)，可阻斷免疫檢查點，并有助于恢復抗腫瘤免疫活性(圖1A)。不幸的是，癌癥經常會找到檢查點通路或逃避免疫治療(圖1B)。了解腫瘤細胞如何調節這些信號對于開發改進的免疫療法和生物標志物至關重要2。

DNA損傷反應是如何影響免疫檢查點治療的呢?

基因組不穩定性在癌癥發生、進展和治療反應過程中發揮關鍵作用。最近的研究表明，化療和放療誘導的DNA損傷和DNA修復抑制會提高癌細胞中干擾素（IFN）的表達。這些先天免疫信號可以通過將T細胞募集到腫瘤微環境中來放大抗腫瘤免疫反應，最終導致腫瘤的排斥反應。因此，開發腫瘤內生性IFN治療方法可能是癌癥治療的有效策略。

然而，延長的IFN信號傳導會產生慢性炎癥環境，從而導致T細胞耗竭和免疫抑制1-3。此外，IFN信號傳導也可導致腫瘤中PD-L1過表達，從而使腫瘤細胞逃避免疫反應和檢查點治療(圖1B)。

與作者問答

Leuzzi等人探索了調節腫瘤細胞中PD-L1和炎性細胞因子表達的新機制。如何利用IFN信號增強免疫治療呢？他們最初的CRISPR篩選結果表明，SMARCAL1 DNA易位酶蛋白在這兩個通路中均發揮重要作用。他們結合轉基因細胞系、小鼠模型、生化和表觀基因組學測定以及 TCGA 數據來研究SMARCAL1的功能。

在下面的對話中，Leuzzi和Ciccia在該領域的背景下討論了他們的工作。為簡潔明了，我們對內容進行了編輯。

Q:可以從您的研究文章中獲得什么啟示呢?

A:我們發現SMARCAL1是癌癥免疫逃避和免疫治療抵抗的主要調節因子。具體而言，SMARCAL1以腫瘤固有的方式發揮作用，并允許腫瘤細胞逃避內源性免疫系統和阻斷免疫檢查點的治療。

Q:這是您要研究的內容嗎?

A:該研究旨在發現新的癌癥藥物靶點，這些靶點可以增強人體的自然防御系統，同時還可以對抗免疫逃避機制，包括腫瘤細胞配體PD-L1的過度表達。人們認為，來自癌細胞先天免疫信號（如IFN）的上調伴隨免疫抑制通路的下調，可恢復對免疫檢查點阻斷治療的敏感性。

Q:您認為最令人驚訝的結果是什么呢?為什么?

A:我們最震驚的是SMARCAL1缺陷的影響，它誘導了癌癥自主的IFN免疫信號傳導，同時下調了PD-L1水平。該結果非常出乎意料，因為傳統上認為IFN信號通路上調PD-L1是免疫檢查點反應的一部分。這一觀察結果違背了既定的預期，揭示了由SMARCAL1缺陷介導的不可預見的轉折。

Q:這項工作是如何推動該領域發展的呢?

A:這項工作通過揭示之前未被識別的在腫瘤免疫逃避中起作用的SMARCAL1推動了這一領域的發展。值得注意的是，SMARCAL1使用獨-特的雙重機制來調節IFN信號和PD-L1水平。首先，SMARCAL1通過限制內源性DNA損傷來抑制先天免疫信號傳導。其次，SMARCAL1與JUN協同誘導PD-L1表達，使細胞逃避免疫系統的監視。這些發現為破壞逃避機制的靶向干預開辟了新途徑，有可能提高癌癥免疫治療的有效性。

Q:CUT&RUN和EpiDyne試驗為此提供了哪些重要的見解呢?

A:EpiCypher團隊的專業知識，加上他們CUT&RUN chromatin mapping和EpiDyne™ nucleosome remodeling技術的使用，在揭示連接SMARCAL1和PD-L1表達的分子機制方面發揮了至關重要的作用。CUT&RUN實現了SMARCAL1結合位點的精確定位，揭示了其與JUN在轉錄活性染色質區域的合作。EpiDyne分析有助于評估SMARCAL1染色質的重塑能力。總之，這些技術為SMARCAL1如何影響染色質圖譜和調節PD-L1免疫檢查點基因提供了綜合分子表征。

總結和結論

這篇激動人心的論文將DNA損傷反應和染色質調節與腫瘤免疫逃避和免疫治療耐藥性聯系起來，從而為腫瘤免疫治療的發展迎來了新的機遇。非常感謝Leuzzi 和Ciccia博士花時間與我們分享他們的工作，強烈推薦閱讀他們的整篇論文（相關鏈接可在欣博盛查看）。

參考文獻

1. Pardoll DM. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer 12, 252-64 (2012). 

2. Fares CM et al. Mechanisms of Resistance to Immune Checkpoint Blockade: Why Does Checkpoint Inhibitor Immunotherapy Not Work for All Patients? Am Soc Clin Oncol Educ Book 39, 147-64 (2019). 

3. Klapp V et al. The DNA Damage Response and Inflammation in Cancer. Cancer Discov 13, 1521-45 (2023). 

4. Leuzzi G et al. SMARCAL1 is a dual regulator of innate immune signaling and PD-L1 expression that promotes tumor immune evasion. Cell (2024). 

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