干扰素α通过LncRNA-MX1-215促进PD-L1表达调控头颈鳞癌免疫抑制的机制研究

Immunosuppressive microenvironment is very important for malignant progression of tumors. The applicant has demonstrated that interferon-alpha can promote immunosuppression in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), but which key long noncoding RNAs (LncRNAs) are involved and the mechanisms are still unknown. My preliminary experiments have observed that interferon-alpha can promote the expression of PD-L1 and LncRNA-MX1-215, and simultaneously acetylate H3K27 in HNSCC. Therefore, we put forward a scientific hypothesis: interferon-alpha induces LncRNA-MX1-215 expression in HNSCC, which recruits histone acetylase GCN5 catalyzing H3K27 acetylation to transcriptionally active PD-L1 expression and promotes immunosuppression. In this study, RNA pull-down and Chromatin Immunoprecipitation Assay (ChIP) techniques will be used to reveal the binding of LncRNA-MX1-215 and GCN5，and the role of H3K27 acetylation in PD-L1 expression, and the biological function of LncRNA-MX1-215 in vitro and in vivo, to elucidate the key role of interferon-alpha/LncRNA-MX1-215/PD-L1 signal axis in the immunosuppression formation of HNSCC, so as to provide theoretical basis for enhancing the efficacy of immune checkpoint blockades in HNSCC.

微环境免疫抑制对肿瘤恶性进展至关重要。申请人前期已证实，干扰素α能促进头颈鳞癌免疫抑制，但哪些关键长链非编码RNAs（LncRNAs）参与及其作用机制迄今不明。申请人预实验发现：干扰素α能诱导头颈鳞癌PD-L1与LncRNA-MX1-215表达，同时促进H3K27乙酰化。据此提出科学假说：干扰素α诱导LncRNA-MX1-215表达，进而募集组蛋白乙酰化酶GCN5，催化H3K27乙酰化，开放PD-L1转录，促进头颈鳞癌免疫抑制。本课题拟运用RNA pull-down和ChIP等技术，揭示LncRNA-MX1-215与GCN5的结合，以及H3K27乙酰化在PD-L1表达中的意义，并用体内外实验研究LncRNA-MX1-215的生物学功能，阐明干扰素α/LncRNA-MX1-215/PD-L1信号轴在头颈鳞癌免疫抑制形成中的关键作用，为提高免疫检查点抑制剂在头颈鳞癌中的疗效提供理论依据。

干扰素α（IFNα）是一种公认的头颈鳞癌免疫抑制调节因子，而长链非编码RNA（lncRNAs）在免疫抑制中的作用仍不清楚。通过lncRNA测序技术，本课题首次筛选并鉴定出头颈鳞癌中一个新的IFNα诱导的上调lncRNA，ENST00000486275，并命名为lncRNA lncMX1-215。进一步我们通过RACE技术、荧光探针、核浆分离等技术明确了其序列信息和细胞内亚定位。LncMX1-215主要位于细胞核，其过表达显著抑制IFNα诱导的、免疫抑制相关分子程序性细胞死亡配体1（PD-L1）和半乳糖凝集素-9（galectin-9）的表达，反之亦然。组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂促进PD-L1和galectin-9的表达。在PD-L1和galectin-9启动子上发现了H3K27乙酰化的结合位点。在机制上，我们发现lncMX1-215直接与已知的H3K27乙酰化酶GCN5相互作用，中断其与H3K27乙酰化的结合。头颈鳞癌组织中lncMX1-215与PD-L1、galectin-9表达呈负相关。最后，lncMX1-215的过表达在体内外均能抑制头颈鳞癌的增殖和转移能力。我们的结果表明lncMX1-215通过阻断头颈鳞癌中GCN5/H3K27ac的结合负向调节免疫抑制，从而为免疫检查点阻断治疗提供了新的见解。研究将lncRNA、组蛋白表观遗传修饰及免疫抑制结合在一起，丰富了头颈鳞癌IFNα免疫调控方向的研究，构建了免疫调控的平衡体系。研究成果2020年发表于Molecular Cancer（第一作者兼通讯作者，Q1区，IF：27.401）杂志。主持人作为第二完成人获得2021年度湖北省科技进步奖二等奖。