NatGenet：通過表觀遺傳療法激發轉座子新抗原，推進癌癥免疫治療

　　近年來，免疫療法已在多種癌癥的治療中取得了突破性的進展。這種療法通過利用腫瘤中特異性表達的新抗原（neoantigen），使免疫細胞能夠精準地鎖定并消滅癌細胞【1】。傳統上，人們認為這些新抗原主要源于編碼基因的突變。然而，近年研究表明，基因組中非編碼區域在腫瘤中的異常表達也可能導致新抗原的產生，其中轉座子（Transposable elements, TEs）是一個重要的來源【2】。轉座子占人類基因組的近一半，盡管在大多數正常成人組織中被抑制，但在腫瘤中它們常常被重新激活【3,4】。

　　最新研究發現， 轉座子可以在腫瘤中成為基因的選擇性啟動子，進而產生轉座子-基因嵌合轉錄本（TE-gene chimeric transcripts, TETs）【5-7】。在某些情況下，這些轉錄本會被翻譯成同時具有轉座子和基因序列的嵌合蛋白，并具有提供新抗原的潛能。

　　在轉座子新抗原的研究領域，圣路易斯華盛頓大學遺傳系王艇教授團隊自2017年以來已在Nature Genetics發表了三篇重要的研究文章【6-8】，并于今年初在Nature Reviews Cancer上撰寫綜述，總結了這一領域的研究進展及未來展望【4】。前兩篇文章闡明了轉座子在腫瘤中被激活、作為啟動子產生轉座子-基因嵌合轉錄本的現象，并展現出這一現象的在不同癌癥中的高度一致性，為開發通用型癌癥免疫療法提供了理論基礎。第三篇文章進一步證明了表觀遺傳療法能夠解除轉座子序列上的表觀遺傳抑制，重新激活轉座子的啟動子活性。

　　受此前研究的啟發，2024年9月2日，王艇教授團隊在Nature Genetics上發表了“第四部曲”，題為Epigenetic therapy potentiates transposable element transcription to create tumor-enriched antigens in glioblastoma cells。該研究深入描述表觀遺傳療法激活更多腫瘤特異性轉座子-基因嵌合轉錄本的可能性，為將來表觀遺傳療法和免疫療法的聯合應用提供了有力的理論基礎。

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　　在過去研究中，王艇團隊發現，DNA甲基轉移酶抑制劑（DNMT inhibitor）以及組蛋白去乙酰化酶抑制劑（HDAC inhibitor）的協同作用，能夠最大程度地激活轉座子【8】（圖1A）。因此，本次研究使用了這兩種試劑進行表觀遺傳療法處理。在之前的泛癌分析中，研究者發現膠質細胞瘤中轉座子的激活程度相對偏低【7】。同時，由于膠質細胞瘤基因突變較少，使得傳統免疫療法效果有限【9】。為了驗證表觀遺傳療法對轉座子的激活效果，并為膠質細胞瘤提供新的治療方法，研究者對3個膠質細胞瘤干細胞系進行表觀遺傳療法處理（圖1A，B），并同時對原代膠質細胞和原代纖維母細胞進行相同的處理，以分析療法對正常組織的影響。

　　研究者應用自主開發的算法TEProf2（TE Promoter Finder 2）【7】，從轉錄組數據中識別出轉座子-基因嵌合轉錄本，并通過使用原代膠質細胞和原代纖維母細胞為參照，篩選出73個僅在腫瘤細胞中被激活的TETs（圖1B，2A）。與之前的研究成果相似，這些TETs在三個細胞系中高度重合【7】（圖2A）。通過HLA-pulldown質譜數據，研究者成功檢測到5個被呈遞到HLA上的轉座子新抗原。為了進一步提高檢測靈敏度，研究者使用了PacBio長測序技術，從其中一個膠質細胞瘤干細胞系中發現了1,161個TETs，并從質譜中發現了18個轉座子新抗原。鑒于表觀遺傳療法會對全基因組產生影響并造成潛在的副作用，研究者成功利用CRISPRa技術對轉座子進行定點激活。在兩個膠質細胞瘤干細胞系中，他們成功激活了三個不同的轉座子拷貝，觀察到了顯著的基因表達變化和蛋白表達，并通過質譜數據驗證了其中一個TET產生的蛋白上包含轉座子提供的氨基酸序列。

　　膠質細胞瘤作為一種極其惡性的癌癥，由于基因突變少和轉座子表達不足，免疫療法在其治療中的效果一直不理想。王艇教授團隊以膠質細胞瘤為模型，成功證明了表觀遺傳療法激活轉座子，從而產生更多轉座子新抗原的可能性，為將來表觀遺傳療法和免疫療法的聯合治療提供了理論基礎。同時，通過加入原代膠質細胞和原代纖維母細胞作為對照，研究發現表觀遺傳療法后也會導致正常組織中出現大量轉座子的激活，為未來的相關研究，特別是臨床研究，提供了重要參考。

　　盡管這項研究展現了表觀遺傳療法激活轉座子新抗原作為免疫療法新靶點的潛力，但仍有一些不足之處需要注意。研究尚未在病人樣本中驗證這些新抗原的免疫原性，且由于僅使用了兩個正常組織進行參考，無法全面地評估表觀遺傳療法對其他正常組織的影響，無法完全確認TETs的腫瘤特異性。

　　參考文獻：

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　　4. Liang, Y., Qu, X., Shah, N. M. & Wang, T. Towards targeting transposable elements for cancer therapy. Nat. Rev. Cancer 24, 123–140 (2024).

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　　6. Jang, H. S. et al. Transposable elements drive widespread expression of oncogenes in human cancers. Nat. Genet. 51, 611–617 (2019).

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　　8. Brocks, D. et al. DNMT and HDAC inhibitors induce cryptic transcription start sites encoded in long terminal repeats. Nat. Genet. 49, 1052–1060 (2017).

　　9. Charoentong, P. et al. Pan-cancer Immunogenomic Analyses Reveal Genotype-Immunophenotype Relationships and Predictors of Response to Checkpoint Blockade. Cell Rep. 18, 248–262 (2017).