SETD2缺失与ATR抑制协同促进cGAS信号通路及肾细胞癌免疫治疗反应

SETD2 Loss and ATR Inhibition Synergize to Promote cGAS Signaling and Immunotherapy Response in Renal Cell Carcinoma

作者信息Xian-De Liu, Yan-Ting Zhang, Daniel J McGrail, Xuesong Zhang, Truong Lam, Anh Hoang, Elshad Hasanov, Ganiraju Manyam, Christine B Peterson, Haifeng Zhu, Shwetha V Kumar, Rehan Akbani, Patrick G Pilie, Nizar M Tannir, Guang Peng, Eric Jonasch
PMID37527013
发布时间2023-10
DOI10.1158/1078-0432.CCR-23-1003

实验完整度

包含体外细胞实验、小鼠移植瘤模型及患者队列分析,并进行了功能验证(shRNA敲低)和机制验证(cGAS/IRF3通路)。

主要模型

786-O细胞 RCC4细胞 Renca小鼠肾癌细胞 BALB/c小鼠皮下移植瘤模型

重点核对

SETD2敲低是否增强ATR抑制诱导的DNA损伤(γH2AX)和凋亡。 SETD2敲低是否增强ATR抑制诱导的cGAS-IRF3通路激活。 SETD2敲低肿瘤中ATR抑制是否增加免疫细胞浸润和免疫检查点表达。 Setd2敲低肿瘤对PD-1抗体单独或联合VE822治疗的敏感性。 SETD2突变在ICB治疗患者中的预后价值。

摘要

目的:免疫检查点阻断(ICB)在少数肾细胞癌(RCC)患者中显示出持久的临床获益。我们旨在识别决定治疗反应的分子特征,并开发增强反应的方法。实验设计:我们研究了SET结构域含蛋白2(SETD2)缺失对DNA损伤反应通路、胞质DNA传感通路、肿瘤免疫微环境以及对共济失调毛细血管扩张突变和Rad3相关(ATR)及检查点抑制剂治疗反应的影响。结果:ATR抑制激活了环磷酸鸟苷-腺苷酸合酶(cGAS)-干扰素调节因子3(IRF3)依赖性胞质DNA传感通路,导致炎症细胞因子和免疫检查点的同时表达。在常见的RCC基因型中,SETD2缺失与优先的ATR激活相关,并使细胞对ATR抑制敏感。SETD2敲低促进了ATR抑制下的胞质DNA传感通路。在Setd2敲低的Renca肿瘤中,ATR抑制剂VE822治疗同时上调了免疫细胞浸润和免疫检查点表达,为ATR抑制联合ICB治疗提供了理论基础。Setd2缺陷的Renca肿瘤对ICB单药治疗或联合VE822治疗比Setd2正常的肿瘤更敏感。此外,在接受ICB治疗的RCC患者中,SETD2突变与更高的缓解率和延长的总生存期相关,但未在未接受ICB治疗的RCC患者中观察到。结论:SETD2缺失和ATR抑制协同促进cGAS信号传导并增强免疫细胞浸润,为携带SETD2突变的RCC患者联合使用ATR和检查点抑制剂提供了机制依据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SETD2缺失是否通过影响DNA损伤反应和胞质DNA传感通路来增强肾细胞癌对免疫检查点抑制剂(ICB)的治疗反应?
核心机制
SETD2缺失导致优先激活ATR-CHK1通路,抑制ATM-CHK2通路,ATR抑制时增强cGAS-IRF3介导的胞质DNA传感,促进炎症细胞因子和免疫检查点表达,增强抗肿瘤免疫。
主要证据
体外实验证明SETD2敲低增强ATR抑制诱导的DNA损伤和凋亡;Renca小鼠模型证明Setd2敲低肿瘤对VE822和PD-1抗体治疗更敏感;临床队列分析显示SETD2突变与ICB治疗的更高响应率和总生存期相关。
研究意义
为携带SETD2突变的肾细胞癌患者联合使用ATR抑制剂和免疫检查点抑制剂的治疗策略提供了机制依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外验证ATR抑制诱导cGAS通路

验证ATR抑制是否激活cGAS-IRF3胞质DNA传感通路并诱导免疫相关基因表达。

用LY2603618或VE822处理786-O和RCC4细胞,检测胞质DNA积累、炎症细胞因子和免疫检查点表达,并通过shRNA敲低cGAS和IRF3验证其依赖性。

2

验证SETD2缺失对ATR通路的影响

探究SETD2缺失是否影响ATR-CHK1和ATM-CHK2通路活性,并增强对ATR抑制的敏感性。

利用SETD2敲低的786-O、RCC4和Renca细胞,检测ATR/ATM磷酸化水平、细胞凋亡、细胞周期和克隆形成能力。

3

验证SETD2缺失增强胞质DNA传感通路

验证SETD2缺失是否增强ATR抑制诱导的胞质DNA积累和cGAS通路激活。

用VE822处理SETD2敲低细胞和Renca肿瘤,检测胞质DNA、IRF3磷酸化及下游靶基因表达,并在临床队列中分析相关性。

4

体内评估ATR抑制对免疫微环境的影响

验证VE822治疗在Setd2缺失肿瘤中是否增强免疫细胞浸润和免疫检查点表达。

在免疫健全BALB/c小鼠中建立Setd2敲低Renca肿瘤,给予VE822治疗,通过IHC和RNA-seq分析免疫细胞和检查点分子。

5

动物模型验证联合治疗疗效

验证Setd2缺失肿瘤是否对PD-1单抗单药或联合VE822治疗更敏感。

在Renca荷瘤小鼠中给予VE822、PD-1单抗或联合治疗,监测肿瘤生长,比较最终肿瘤体积。

6

临床队列中验证SETD2突变与ICB反应的关系

验证SETD2突变在ICB治疗患者中是否与更高反应率和更长的总生存期相关。

利用公共数据库(TCGA、Braun、Samstein、McDermott)分析SETD2突变状态与免疫相关特征、ORR和OS的关联。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
cGAS抗体Cell Signaling Technology15102
IRF-3抗体Cell Signaling Technology4302
磷酸化组蛋白H2A(Ser139)抗体Cell Signaling Technology9718
磷酸化ATR抗体(Ser428)Cell Signaling Technology2853
剪切型Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
CHK1抗体Cell Signaling Technology2360
磷酸化CHK1(Ser345)抗体Cell Signaling Technology2348
磷酸化CHK1(Ser296)抗体Cell Signaling Technology90178
CD11C抗体Cell Signaling Technology97585
CD4抗体Cell Signaling Technology25229
CD8抗体Cell Signaling Technology98941
PD-1抗体Cell Signaling Technology84651
PD-L1抗体Cell Signaling Technology13684
PD-L1抗体Cell Signaling Technology64988
Rad50抗体Cell Signaling Technology3427
磷酸化Rad50(Ser635)抗体Cell Signaling Technology14223
SETD2抗体Sigma-AldrichHPA042451
磷酸化IRF3(S386)抗体Abcamab76493
磷酸化ATM(S1981)抗体Abcamab81292
GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnologysc32233
BerzosertibSelleck ChemicalsS7102
Prexasertib 盐酸盐Selleck ChemicalsS7178
DMEM培养基----
胎牛血清----
嘌呤霉素----
RNeasy微型试剂盒Qiagen74106
iScript™逆转录预混液Bio-Rad1708841
SsoAdvanced通用SYBR Green预混液Bio-Rad1725275
PicoGreen试剂InvitrogenP7581
碘化丙啶流式细胞术试剂盒Abcamab139418
结晶紫----
SignalStain Boost IHC检测HRP兔Cell Signaling8114
ImmPact DAB过氧化物酶(HRP)底物Vector LaboratoriesSK-4105
ImmPact NovaRed(HRP)底物Vector Laboratories--
Cytoseal™封片剂----
Matrigel基质胶Corning354234
Promega 16高灵敏度STR试剂盒PromegaDC2100
支原体PCR检测试剂盒BioVision--
Vectra®3自动定量病理成像系统Akoya Biosciences--
Inform® 2.6软件Akoya Biosciences--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养和基因敲低
细胞系(786-O, RCC4, Renca)来源和STR鉴定;shRNA序列和载体;嘌呤霉素筛选浓度
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and establishment of knockdown cell lines
药物处理
ATR抑制剂VE822和CHK1抑制剂LY2603618的浓度和处理时间
阅读提示:Figure 1 and 2 legends; Materials and Methods: Antibodies and chemical reagents
动物实验
小鼠品系、年龄、性别;细胞接种数量;治疗分组和给药方案(VE822剂量和频率,PD-1抗体剂量和频率)
阅读提示:Materials and Methods: Mouse experiments; Figure 5 legend
免疫组化分析
抗体(CD4, CD8, CD11C, PD-1)稀释度、抗原修复条件、染色定量方法
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemical (IHC) staining and Quantification of Immunohistochemical Images
RNA-seq分析
测序平台、比对软件、基因计数方法、差异表达和通路评分方法
阅读提示:Materials and Methods: Murine tumor gene expression and signature score analysis