PD-L1/PD-1信号轴通过RNF31介导FOXP3非线性泛素化调节胃癌组织浸润性Treg稳定性的机理研究

A series of clinical research of anti-PD-1 therapies for gastric cancer have encountered bottlenecks recently. Tumor infiltrated FOXP3+PD-1+Treg cells facilitating immunosuppression may be involved in the process. However, the underlying mechanism requires further exploration. Our preliminary data suggest that E3 ubiquitin ligase RNF31 can stabilize FOXP3+Treg cells via multi-monoubiquitination, which plays a critical role for achieving Treg cell functions. Our studies have also shown that PD-L1 signaling downregulates RNF31 levels of PD-1+Treg cells within gastric tumor microenvironment to influence its immunosuppression function. Accordingly, it is possible to have blockage of PD-L1/PD-1 signaling pathway in tumor infiltrated Treg cells in gastric cancer patients receiving anti-PD-L1/PD-1 therapy. The immunosuppression function in gastric cancer is enhanced by FOXP3 stabilization via RNF31 nonlinear ubiquitination. Based on these above, our team plans to facilitate biochemical, molecular and immunological researches to further identifying molecular mechanism of gastric cancer tissue infiltrated FOXP3+Treg functions via RNF31 non-linear ubiquitination within PD-L1/PD-1 signaling axis. We then expect to fully explore the function and mechanism of PD-L1/PD-1 in gastric cancer immune microenvironment via the perspective of regulating Treg stability. Thus it is expected to provide theoretical foundation for gastric cancer immunological therapy and to discover potential therapeutic targets.

临床抗PD-1免疫检查点疗法在胃癌患者中疗效有限，具有免疫抑制功能的肿瘤浸润性FOXP3+PD-1+Treg可能参与其中，但机制尚不明确。申请人前期研究发现：1）E3泛素连接酶RNF31可通过多位点单泛素化稳定FOXP3；2）PD-L1可下调胃癌PD-1+Treg中RNF31表达，并可能影响其免疫抑制功能。由此推测，PD-1单抗治疗胃癌患者可能存在肿瘤浸润性Treg的PD-L1/PD-1信号通路阻断，通过RNF31非线性泛素化稳定FOXP3，增强胃癌中Treg的免疫抑制功能。在此基础上，本课题拟通过生化、分子及免疫学相关实验，明确PD-L1/PD-1信号轴通过RNF31介导FOXP3非线性泛素化调节胃癌浸润性Treg稳定性的具体分子机制，以期从调控Treg稳定性的角度认识PD-L1/PD-1在胃癌免疫微环境中所发挥的作用及机理，为胃癌免疫治疗提供新的理论依据和潜在治疗靶点。

肿瘤微环境指的是呈现在肿瘤中的非癌细胞和成分，包括它们产生和释放的分子。肿瘤细胞和肿瘤微环境之间的不断相互作用在肿瘤的发生、发展、转移和对治疗的反应中起着决定性作用。在本项目中，我们对胃癌的肿瘤微环境中的多种细胞进行了较为深入的研究。调节性T细胞（Treg）对于维持健康人的免疫耐受至关重要，它们限制了抗炎反应，从而促进了肿瘤的发展，是抗肿瘤免疫疗法的一个潜在目标。FOXP3是管理Treg分化及其免疫抑制功能的一个关键转录因子。通过本项目的研究，我们发现报告了FOXP3的稳定性直接受到E3泛素连接酶环指蛋白31（RNF31）的正向调节。异位表达RNF31的人类Treg显示出更强的免疫抑制能力。此外，我们发现，与驻扎在周围和正常组织中的Treg相比，RNF31在浸润人类胃肿瘤组织的Treg细胞中被上调，且瘤内Treg中RNF31的表达升高与胃癌患者的生存率低有关。除此之外，我们通过进一步研究还发现了在胃癌中PD-L1、CD3和CD8可被视为有利的预后因素。FOXP3+Treg的高浸润在不同病理分期的胃癌患者种提示不同预后。另外，M2巨噬细胞在一般情况下表示预后不佳。而在晚期胃癌肝转移的病人中，FOXP3+Treg的浸润在原发肿瘤病灶中明显高于配对的肝转移病灶。此外，与原发病灶中浸润的Treg相比，肝转移灶中的Treg表现出更高的免疫抑制作用。同时本课题进一步探究了免疫检查点GITR在胃癌患者中不同组织不同T细胞亚群的表达、功能、定位特点，并发现GITR+CD4 T细胞的肿瘤高浸润提示了胃癌患者的不良预后。除Treg外，我们还发现了中性粒细胞胞外陷阱（NETs），可以促进胃癌细胞的增殖、侵袭、迁移和上皮-间质转化，这依赖于TGF-β信号，同时TGF-β信号抑制剂可以有效地阻碍肝脏和腹膜的转移。除免疫细胞外，我们还发现赖氨酸氧化酶（LOX）通过促进肿瘤细胞和癌症相关成纤维细胞之间的相互作用促进胃癌的肝转移。我们的结果表明，肿瘤微环境种多种因素促进了胃癌的发生发展，RNF31、GITR等可能是人类胃癌干预措施的潜在靶标。这些结论将为胃癌的免疫治疗提供进一步的理论基础。