撰文 | 鹹姐
責編 | Qi
染色體非整倍性是癌症的特徵之一，在驅動腫瘤細胞進化過程中發揮著重要作用。值得注意的是，一般情況下，染色體不穩定會引起微核的形成，而微核極易破裂並將DNA釋放到細胞質中【1】。洩漏進胞質中的DNA可被DNA結合蛋白環GMP-AMP合酶（cGAS）識別，進而觸發天然免疫訊號和I型干擾素（IFN）的產生。從機制上來說，DNA可促進cGAS的同源二聚化和第二信使環GMP-AMP（cGAMP）的合成，這種cGAMP分子隨後被內質網內的干擾素基因刺激因子（STING）識別，然後轉移到內質網-高爾基體中間隔室（ERGIC）以招募TANK結合激酶1（TBK1）和IFN調節因子3（IRF3）。IRF3與STING和TBK1形成三聚體複合物，然後被TBK1磷酸化，使其同源二聚化並轉運到細胞核以調節基因表達；IRF3也可轉運到線粒體中，透過與Bax相互作用促進孔的形成，誘導細胞凋亡。可以說三聚體STING-TBK1-IRF3複合物的形成是IRF3啟用及下游訊號轉導的先決條件。這種天然免疫訊號通路透過細胞自主和非細胞自主的訊號通路在抑制腫瘤發展中起關鍵作用，從而引起免疫細胞介導的腫瘤抑制【2-4】。
眾所周知，癌細胞具有高水平的細胞質DNA，這導致了cGAS/STING通路的組成性（儘管仍然是可誘導的）“基礎”啟用。而不同的是，cGAS/STING通路被證明能促進基因不穩定細胞的轉移，但是在這種情況下IRF3並沒有被啟用【5, 6】。那麼在腫瘤細胞中，儘管存在細胞質DNA，但cGAS/STING向IRF3傳遞的訊號是如何斷開的呢？
TP53是一個經典的重要的腫瘤抑制基因，其DNA結合域的錯義突變往往導致其抑癌活性失活，同時產生一種具有功能獲得性活性的致癌突變型p53（mtp53）蛋白。mtp53的存在被證明與染色體不穩定性增加密切相關，可導致腫瘤抑制基因的丟失和癌基因的擴增。有報道稱，mtp53與頭頸癌和胃癌中免疫細胞的缺失或減少有關。那麼mtp53是否與上述問題有關呢？
2021年2月4日，來自美國紐約州立大學石溪分校的Luis A. Martinez團隊在Cancer Cell雜誌上線上發表題為“Mutant p53 suppresses innate immune signaling to promote tumorigenesis”的文章，報道了一種突變型p53透過抑制細胞自主和非自主訊號以促進癌細胞存活和逃避腫瘤免疫監控的新機制，即突變型p53透過與TBK1相互作用抑制cGAS/STING胞漿DNA感測通路的下游訊號，導致I型干擾素應答的減弱，並透過免疫逃逸促進腫瘤生長。
突變型p53（mtp53）與天然免疫訊號通路之間有著怎樣的關係呢？首先，研究人員利用shRNA敲低細胞中的mtp53或在無p53的細胞中過表達mtp53，均證實mtp53可以阻斷天然免疫訊號通路的活性。同時，將外源性鯡魚睪丸DNA（HT-DNA）匯入細胞後發現mtp53可以干擾配體介導的STING/TBK1/IRF3通路的啟用，而由該通路啟用所誘導的I型IFN（IFNB1）的表達也受到mtp53的影響。除了cGAMP之外，其他幾種模式識別受體（PRR）-配體蛋白所誘導的TBK1的啟用也可被mtp53所阻斷。進一步地實驗發現，mtp53阻礙了STING/TBK1/IRF3通路啟用後IRF3的核定位，並且mtp53可抑制HT-DNA誘導的依賴於IRF3的細胞凋亡，由此表明對於p53突變的細胞而言，其無法對cGAS/STING/TBK1/IRF3通路的啟用產生細胞固有的反應。
已知IRF3應對細胞質DNA的磷酸化反應需要STING-TBK1-IRF3三聚體複合物的形成。那麼mtp53是否能阻斷TBK1底物的磷酸化呢？答案是肯定的。在細胞中轉染了帶STING和IRF3的TBK1可引起三個蛋白的磷酸化，但這可被mtp53所抑制。可以說，mtp53干擾了TBK1，從而阻斷了其對IRF3的訊號。那麼這個過程是如何發生的呢？實驗結果發現不同型別的p53突變體均可以與TBK1相互作用，而野生型p53則無法與之結合。mtp53的誘導表達明顯阻斷了TBK1、STING和IRF3三者之間的相互作用。進一步地，研究人員還發現mtp53破壞了IRF3同源二聚複合體的形成。由此表明mtp53與TBK1的相互作用阻礙了三聚體TBK1-STING-IRF3複合物的形成，從而阻止了TBK1和IRF3的啟用。
在腫瘤微環境中，TBK1/STING/IRF3通路向免疫細胞發出腫瘤細胞存在的訊號，從而以非細胞自主的方式發揮作用。那麼mtp53是否調節免疫細胞浸潤並影響腫瘤生長呢？研究人員用表達了mtp53的細胞構建小鼠成瘤模型，發現mtp53只有在免疫系統完整的宿主體內才表現出促進腫瘤生長和新生血管生成的功能獲得性活性，而體外實驗和免疫缺陷鼠成瘤實驗均不影響腫瘤的生長，由此表明mtp53腫瘤生長優勢的增加並非由於其內在的增殖優勢，細胞外部訊號才是這些差異的基礎。而隨後的結果也表明mtp53在體內抑制了IRF3的啟用和IFNB1的產生。
此外，研究人員評估了mtp53對腫瘤微環境中免疫浸潤的調節，結果顯示，mtp53透過減少抗腫瘤反應的關鍵介質（CD8+和NK細胞）的腫瘤浸潤和促進免疫細胞（M2巨噬細胞）的表型改變（極化）來促進促腫瘤微環境，為腫瘤生長提供支援，而這是透過阻斷IFNB1的產生所致。隨後，研究人員發現，雖然有研究證實mtp53敲低的細胞在免疫缺陷鼠身上的成瘤效果不受影響，但是在免疫系統完整的小鼠中，mtp53的敲低明顯抑制了腫瘤的生長，且免疫細胞的招募出現了改變，由此證明mtp53可以透過逃避免疫監視促進腫瘤發生，而這與TBK1的重新啟用相關。mtp53可以透過抑制TBK1來抑制細胞非自主天然免疫訊號，而恢復TBK1訊號可以逆轉mtp53促進致瘤微環境的能力。
綜上所述，本研究利用多種細胞系和方法證實了mtp53的功能獲得性活性可以拮抗天然免疫訊號通路，提出了一種mtp53破壞STING/TBK1/IRF3通路的細胞內在（凋亡）和外在（免疫調節）的抗腫瘤活性的機制，提示p53的狀態可以成為相關藥物的臨床治療的新的評價指標。
原文連結https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.01.003
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參考文獻
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