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免疫检查点阻断疗法激活T 细胞以杀伤肿瘤细胞【1】。第一类主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex-I, MHC-I） 负责呈递肿瘤抗原供T细胞识别，进而激活抗肿瘤免疫反应 【2】 。然而，肿瘤细胞常常下调MHC-I分子的表达，以逃避免疫识别并抵抗免疫治疗 【3,4】 。如何恢复肿瘤细胞的MHC-I 表达便成为肿瘤免疫治疗的关键问题之一。
绝大多数人类基因并不产生蛋白质， 而是以核糖核酸 （RNA） 的形式发挥功能。随着深度RNA 测序技术的发展，越来越多的长非编码RNA （long noncoding RNA, lncRNA） 被鉴定出来。目前预测人类细胞中大约有3万到6万个lncRNA 【5】，这些基因在遗传印记，细胞分化，以及癌症发展等方面扮演重要角色 【6-9】 。但是，lncRNA 在肿瘤免疫中的作用还知之甚少。
2021年5月6日，密歇根大学邹伟平教授团队 (李高朋博士为第一作者) 在Nature Cell Biology杂志在线发表文章 LIMIT is an immunogenic lncRNA in cancer immunity and immunotherapy，揭示癌症中首个免疫原性的长非编码RNA。
在该项研究中，研究人员首先将黑色素瘤病人分为有大量T细胞浸润的热性肿瘤（hot tumor）和仅有少量T细胞浸润的冷性肿瘤（cold tumor），并研究了lncRNA在其中的表达水平差异。研究发现有若干lncRNA在热性肿瘤中富集。通过功能性分析，研究人员发现其中一个lncRNA具有调控MHC-I 表达和肿瘤免疫原性的作用， 并命名为 LIMIT （lncRNA inducing MHC-I and immunogenicity of tumor）。
通过分子生物学实验，研究人员鉴定了人类和小鼠细胞中LIMIT 的全基因序列，并发现LIMIT 是一个定位于细胞核中的长非编码RNA。临床分析显示LIMIT的表达水平与多种癌症中的T细胞浸润，MHC-I抗原呈递，IFNγ信号通路呈强正相关，并且LIMIT 表达高的病人具有更好的生存率以及免疫治疗的响应率，显示LIMIT可能是一个免疫原性的lncRNA。
进一步的细胞生物学研究发现LIMIT是一个被IFNγ信号传导激活的基因。IFNγ信号通路是已知最重要的上调MHC-I表达及抗原呈递的因素。研究者发现敲低LIMIT并不能影响IFNγ信号传导，但可以明显降低MHC-I 的表达。接下来，通过CRISPR activation技术，作者特异性激活了LIMIT的转录，发现可以增强MHC-I的表达。体外共培养T细胞和肿瘤细胞证明LIMIT调控的MHC-I可以介导肿瘤的免疫识别和杀伤。小鼠体内实验证明LIMIT可以限制肿瘤生长，且这种调控只存在于免疫功能正常的野生型小鼠中，而在免疫缺陷鼠中没有作用。进一步的多通道流式细胞术分析发现在LIMIT被敲低的肿瘤中，T细胞处于被抑制状态。反过来，如果在肿瘤细胞中激活LIMIT，则可以增强抗肿瘤免疫反应，并且显著提高免疫检查点阻断的治疗效果。总之，LIMIT 可以引起抗肿瘤免疫反应，是一个免疫原性的长非编码RNA。
分子机制方面，作者发现LIMIT 可以顺式激活 （cis-activate）一个名为GBP（guanylate binding protein）的基因簇，GBP可以结合热休克蛋白90（HSP90），进而释放出热休克因子HSF1进入细胞核。HSF1 作为一个转录因子，可以直接启动MHC-I类分子的表达，进而促进免疫识别和免疫治疗。最后，通过一系列细胞实验和小鼠实验，研究者揭示了GBP 和 HSF1在MHC-I表达，肿瘤生长，抗肿瘤免疫反应，以及免疫治疗中的作用，并且验证了LIMIT-GBP-HSF1-MHC信号通路的上下游关系。
综上所述，本研究鉴定了第一个癌症免疫原性的长非编码RNA；阐明了LIMIT在肿瘤免疫中的作用方式和分子机制；并且提示LIMIT-GBP-HSF1-MHC信号通路是提高癌症免疫治疗效力的潜在靶点。
附邹伟平课题组近期部分工作：
1、Nat Immunol | 邹伟平组揭示MDM2-STAT5 信号通路调控T细胞介导的肿瘤免疫的机制
2、Cancer Discovery | 邹伟平组揭示视神经蛋白缺失介导结直肠癌免疫逃逸的机制
3、Cancer Cell | 邹伟平组揭示新吞噬信号节点蛋白参与免疫治疗耐受
4、Nat Med | 邹伟平组揭示癌症肝转移影响免疫治疗效果的机制
5、Nature | 邹伟平团队揭示肿瘤细胞可竞争性摄取甲硫氨酸影响T细胞组蛋白甲基化和功能
6、Nature | 邹伟平组揭示铁死亡在肿瘤免疫治疗中的作用
7、上交房静远组等Cell揭示肠道微生物与肿瘤化疗耐受的重要分子机理丨BioArt特别推荐
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41556-021-00672-3
参考文献
【1】 Zou, W., Wolchok, J. D. & Chen, L. PD-L1 (B7-H1) and PD-1 pathway blockade for cancer therapy: Mechanisms, response biomarkers, and combinations. Sci Transl Med 8, 328rv324 (2016).
【2】 Schumacher, T. N. & Schreiber, R. D. Neoantigens in cancer immunotherapy.Science 348, 69-74, (2015).
【3】 Garcia-Lora, A., Algarra, I. & Garrido, F. MHC class I antigens, immune surveillance, and tumor immune escape. J Cell Physiol 195, 346-355 (2003).
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【5】 Hon, C. C. et al. An atlas of human long non-coding RNAs with accurate 5' ends. Nature 543, 199-204 (2017).
【6】 Mercer, T. R., Dinger, M. E. & Mattick, J. S. Long non-coding RNAs: insights into functions. Nat Rev Genet 10, 155-159 (2009).
【7】 Ponting, C. P., Oliver, P. L. & Reik, W. Evolution and functions of long noncoding RNAs. Cell 136, 629-641 (2009).
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【9】 Huarte, M. The emerging role of lncRNAs in cancer. Nat Med 21, 1253-1261 (2015).