子宫内膜癌SPOP基因突变促进PD-L1介导的肿瘤免疫逃逸的机制研究

Characterization of the exome and genome of cancers by next-generation sequencing has identified numerous genetic alternations. SPOP was identified as one of the most frequently affected genes by somatic point mutations in endometrial cancer and prostate cancer. However, how SPOP mutations contribute to endometrial tumorigenesis or prostate tumorigenesis remains to be elucidated. We are interested in the underlying mechanism and revealed that SPOP is involved in tumorigenesis and cancer progression by degrading several substrates, such as BET (Nat Med，2017), ERα (Cell Death Dis，2015) and DDIT3 (Hum Mutat，2014). In this proposal, we identified transcriptional factor IRF1 as a novel SPOP interactor. SPOP represses PD-L1 transcription by targeting IRF for ubiquitin-dependent degradation. Strikingly, endometrial cancer-associated mutants of SPOP are defective in IRF1 binding and promoting IRF1 degradation. This study revealed novel molecular events underlying the regulation of IRF1/PD-L1 axis, and provided insights in understanding the relationship between SPOP mutations and immunoescape in endometrial cancer.

SPOP是一个Cullin3家族泛素E3连接酶的底物识别亚基，近年来高通量测序发现其在子宫内膜癌和前列腺癌中存在高频失活突变，但致癌机制尚未得到阐明。申请人就此展开研究，陆续发现SPOP可以通过降解各种底物如BET（Nat Med，2017）、ERα（Cell Death Dis，2015）和DDIT3（Hum Mutat，2014）等参与肿瘤的发生发展。前期工作中我们筛选发现转录因子IRF1是SPOP的互作蛋白。SPOP可以通过降解IRF1抑制免疫调节分子PD-L1的表达，而子宫内膜癌来源的SPOP突变体则丧失了与IRF1结合并泛素化降解的能力。本研究将从分子、细胞、模式动物和肿瘤样本等多个层次，系统阐明子宫内膜癌SPOP突变导致IRF1蛋白异常积累，进而促进PD-L1转录及其介导的肿瘤细胞免疫逃逸的新机制，为PD1/PD-L1抑制剂在子宫内膜癌精准治疗中的应用提供重要的理论依据。

PD-1/PD-L1单抗通过阻断肿瘤细胞表面PD-L1蛋白与T细胞膜表面PD-1受体的结合, 恢复T细胞对肿瘤细胞的正常杀伤作用，该疗法已在肿瘤免疫治疗领域取得重大突破。肿瘤细胞可通过异常高表达PD-L1来逃逸T细胞的杀伤作用，但是肿瘤遗传变异如何驱动PD-L1高表达的内在机制尚不清楚。E3泛素连接酶底物识别亚基SPOP在子宫内膜癌中发生特异性高频突变。本研究试图解析SPOP突变型子宫内膜癌中异常表达的PD-L1的转录调控机制，并阐释SPOP基因突变状态作为子宫内膜癌免疫治疗生物标志物的可能性。通过酵母双杂交的方法，我们鉴定到调控PD-L1表达的关键转录因子IRF1是SPOP的相互作用蛋白。我们在细胞、移植瘤动物模型和肿瘤样本水平进行了一系列功能实验来阐明和验证SPOP调控IRF1依赖性的PD-L1转录的生物学意义及其临床相关性。结果发现SPOP在转录水平负调控PD-L1的转录，野生型SPOP可以结合IRF1，并促进IRF1的泛素-蛋白酶体途径降解，抑制IRF1介导的PD-L1转录，而子宫内膜癌来源的SPOP突变体则丧失了对IRF1的降解能力，进而导致IRF1蛋白积累，PD-L1表达异常增强。体内实验也证实SPOP突变的促癌作用部分是通过增强IRF1和PD-L1的表达及其介导的肿瘤免疫逃逸来实现的。本研究说明IRF1是CRL3-SPOP E3泛素连接酶复合体的一个新的泛素化降解底物。在子宫内膜癌中，SPOP突变导致异常的IRF1蛋白稳定、PD-L1表达上调和肿瘤免疫逃逸。由此提示，检测子宫内膜癌SPOP基因的突变状态有助于区分对PD-1/PD-L1免疫治疗敏感的子宫内膜癌患者。.