2024年3月28日，MK体育平台基礎醫學院藥理學系、教育部/衛健委/醫科院醫學分子病毒學重點實驗室、上海市病原微生物與感染前沿科學研究基地束敏峰團隊在《美國科學院院刊》（PNAS）上發表了題為“NSUN5/TET2-directed chromatin-associated RNA modification of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine governs glioma immune evasion” 的研究論文。該研究發現了NSUN5/TET2/RBFOX2軸調控染色質相關RNA代謝的普適規律，揭示了膠質瘤免疫逃逸的新機製，並提出靶向NSUN5是膠質瘤免疫治療的潛在策略。在此基礎上，進一步篩選到逆轉膠質瘤免疫逃逸的小分子藥物。
腦腫瘤一直是治療上的難題。其中惡性膠質瘤（Malignant glioma）是成人中最常見和最惡性的原發性腦腫瘤，占所有原發性腦腫瘤的60%。手術難以完全切除，放療可能會對患者的神經中樞造成損傷，導致放射性癡呆等後遺症。此外，98%的化療藥物和幾乎所有蛋白類藥物都未能顯示出療效。該病具有極易復發、極易耐藥和預後極差等三大特點，嚴重威脅著人類的生命健康。
近年來，雖然腫瘤免疫治療對多種類型的腫瘤顯示出了令人期待的治療效果，但膠質瘤對免疫治療的應答率較低。其根本原因在於膠質瘤處於復雜的腫瘤免疫抑製微環境，即“冷”腫瘤。膠質瘤免疫微環境（TME）與其他實體瘤不同之處在於，其主要由髓系來源的免疫細胞構成，其中最具代表性的是腫瘤相關中性粒細胞（TANs）和腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）。束敏峰團隊在前期研究中系統揭示了膠質瘤相關中性粒細胞炎性死亡（NETosis）促進膠質瘤免疫逃逸和導致溶瘤單純皰疹病毒（oHSV-1）治療耐藥的機製（詳見Nature Communications，2024 Jan 2;15(1):131.）。在本項研究中，研究者將目光轉向另一種髓系來源的免疫細胞TAMs。TAMs能夠調控腫瘤生長、血管生成、免疫調節和化療的耐藥性，在膠質瘤的發生和發展中發揮關鍵作用。膠質瘤細胞容易發生免疫逃逸，其特征是腫瘤細胞表面高水平表達一種免疫抑製信號分子CD47。CD47與巨噬細胞表面信號調節蛋白α（SIRPα）結合，啟動抑製性信號通路，導致膠質瘤細胞逃避巨噬細胞的吞噬作用。因此，針對CD47信號通路的治療策略可以促進膠質瘤內巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬，從而限製腫瘤生長，為抗腫瘤治療提供了可行的免疫靶點。
異檸檬酸脫氫酶（IDH）基因突變被認為是膠質瘤發病早期發生的重要事件，可用於判斷膠質瘤手術切除範圍和患者的預後。檸檬酸脫氫酶1（IDH1）突變常見於2級或3級膠質瘤和繼發性膠質母細胞瘤中。大多數IDH突變發生在IDH1精氨酸132（R132）殘基或IDH2精氨酸172（R172）殘基上。當IDH1和IDH2催化異檸檬酸鹽氧化脫羧形成α-酮戊二酸（α-KG）時，IDH1和IDH2突變將α-KG轉化為2-羥基戊二酸（2-HG）。腫瘤代謝產物2-HG的積累會引起表觀遺傳層面上的改變，導致基因組呈現高度甲基化水平，從而抑製α-KG依賴性酶的活性。IDH1突變的神經膠質瘤患者對免疫治療表現出更高的抵抗力。因此，臨床迫切需要一種針對IDH1突變的膠質瘤患者的靶向抑製劑，結合免疫治療，以更有效地激活膠質瘤的“冷”微環境，從而發揮腫瘤殺傷作用。
在這項研究中，研究人員首先利用單細胞測序數據分析發現，惡性腫瘤細胞中NSUN5的表達水平較低。為了進一步探究NSUN5對膠質瘤細胞生長的影響，研究人員建立了三種過表達NSUN5的膠質瘤細胞系與巨噬細胞的體外共培養模型，並通過體內外實驗共同證實了TAMs在NSUN5介導的腫瘤生長調節中的作用（圖1）。
圖1 NSUN5促進了TAMs的吞噬作用
為了進一步探究NSUN5促進巨噬細胞吞噬的機製，研究人員進行了mRNA測序分析，並將目標基因錨定在Wnt信號通路的關鍵分子CTNNB1上。通過Aza-IP測序、RIP以及核質分離等一系列實驗證明了NSUN5與CTNNB1新生的染色質相關RNA（caRNA）之間的直接相互作用。他們發現了NSUN5除了經典的28SrRNA甲基轉移酶功能外的新功能，即在CTNNB1的caRNA上引入m5C修飾。進一步發現，NSUN5誘導TET2在染色質上的募集，將m5C轉化為5hmc。綜合質譜分析結果顯示，RNA結合蛋白RBFOX2是5hmc的識別蛋白，它識別5hmc並介導其降解。作為CTNNB1的經典下遊效應分子，CD47也被相應抑製，從而增強TAMs的吞噬作用，抑製膠質瘤的發展（圖2）。
圖2 m5c的動態修飾
針對IDH1突變膠質瘤治療的挑戰，研究人員采用CD47抑製劑RRx-001與IDH1-R132H靶向抑製劑Ivosidenib聯合治療。通過體外細胞水平和小鼠原位膠質瘤模型驗證了其抗腫瘤效果。這兩種藥物的聯合使用顯示出協同增效的作用，為臨床上治療膠質瘤提供了新的思路（圖3）。
圖3 NSUN5在CTNNB1 caRNA降解和TAM介導的神經膠質瘤細胞吞噬作用中的作用模型
綜上，這項研究揭示了RNA中m5c的動態修飾過程，發現了NSUN5蛋白的新功能，即在caRNA上進行m5c修飾，生成的m5c被TET2氧化為5hmc，隨後被RBFOX2識別並降解。此外，以CTNNB1作為關鍵分子，提出通過調控NSUN5，減少CD47誘導的膠質瘤細胞免疫逃逸，促進巨噬細胞吞噬，重塑膠質瘤免疫微環境的新策略。這為克服神經膠質瘤對免疫治療的耐藥性提供了新的方向。
MK体育平台基礎醫學院束敏峰為該論文的通訊作者。MK体育平台2018級臨床八年製本科生吳瑞昕（現MK体育平台附屬華山醫院神經外科博士生）、2019級臨床五年製本科生孫春鳴（現MK体育平台附屬華山醫院神經內科2024級直博生）、基礎醫學院2022級碩士生陳曦和2019級臨床五年製本科生楊閏悅（現MK体育平台附屬中山醫院內分泌科2024級直博生）為本研究的共同第一作者。
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38547058/
