微卫星稳定型结直肠癌的免疫相关去泛素化谱揭示USP7作为潜在的免疫治疗靶点

Immune-related deubiquitylation spectrum of microsatellite stability colorectal cancer reveals USP7 as a potential immunotherapeutic target

作者信息Xiaomao Yin, Jinran Wu, Mi-Die Xu, Tongguan Tian, Lin Zhu, Jiexuan Wang, Xuan Dai, Xin Yang, Jingjing Qian, Wenqiang Wang, Liangchen Zhu, Zekun Zhao, Kai Xu, Yanping Xu, Xinxing Li, Zhiqian Hu
PMID41413544
发布时间2025-12-18
DOI10.1186/s12943-025-02502-8

实验完整度

高

体外细胞实验(敲低/抑制USP7)、体内小鼠模型(CT26和MC38)及临床样本分析(IHC、mIF)等多层级证据,并包括功能验证和机制验证。

主要模型

MSS CRC细胞系(SW480、SW1116) CT26小鼠MSS CRC模型 MC38小鼠MSI-H CRC模型 临床CRC组织样本(队列)

重点核对

SW480和SW1116细胞系中USP7敲低(shUSP7)或P5091抑制 CT26小鼠模型中USP7敲低或P5091抑制联合抗PD-1治疗(100 μg/鼠,每3天一次,腹腔注射) P5091剂量:10 μM(体外)和25 mg/kg(体内,每日腹腔注射) CD8+ T细胞迁移实验共培养6小时,杀伤实验共培养12小时 患者样本中USP7表达与CD8+ T细胞、NK细胞浸润的负相关(R=-0.61, P=1.7e-05等)

摘要

免疫检查点抑制剂(ICIs)在微卫星稳定型结直肠癌(MSS CRC)中的疗效仍然有限,这凸显了对预测性生物标志物的迫切需求。通过多组学分析,我们确定了两种新的MSS CRC亚型,命名为DUB-H和DUB-L。与DUB-H相比,DUB-L亚型表现出炎性肿瘤免疫微环境、对免疫治疗的更优反应以及更好的无复发生存期(RFS)。分类器基因USP7因其特定的表达谱而被选为感兴趣的基因,USP7在MSS CRC中高表达,但在微卫星高度不稳定(MSI-H)肿瘤中不表达,并且与免疫浸润的抑制密切相关。大规模临床分析证实了高USP7表达、微卫星稳定性、特定共识分子亚型(CMS)和不良预后之间的关联。单细胞分析和多重免疫荧光验证了USP7高表达的MSS肿瘤中存在免疫荒漠表型。机制上,MSS CRC细胞中USP7敲低增强了T细胞募集趋化因子(CXCL9/10/11)的分泌,促进CD8⁺ T细胞募集和体外细胞毒性。体内实验表明,USP7阻断通过重塑肿瘤免疫微环境,增加CD8⁺ T和NK细胞的浸润和功能,增强了MSS CRC模型中抗PD-1治疗的功效。一致地,低USP7表达与对抗PD-1治疗的更好反应相关。总之,我们提出了一个基于DUB的新型MSS CRC分类系统,并证明靶向USP7可能通过将免疫学“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤来克服免疫治疗耐药。

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
MSS CRC中免疫相关去泛素化酶(IR-DUBs)的表达谱如何影响肿瘤免疫微环境,以及USP7是否可作为免疫治疗的靶点?
核心机制
USP7通过抑制趋化因子(CXCL9/10/11)的分泌来减少CD8⁺ T细胞和NK细胞的募集和功能,从而维持免疫抑制微环境;靶向USP7可增强抗PD-1疗效。
主要证据
多组学分析、单细胞和mIF验证USP7高表达与免疫荒漠表型相关;体外实验显示USP7敲低/抑制增强趋化因子分泌和CD8+ T细胞毒性;体内CT26模型显示USP7阻断与抗PD-1协同增强抗肿瘤免疫。
研究意义
提出基于DUB的MSS CRC分类系统,并证明靶向USP7可能将免疫学“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤,为克服免疫治疗耐药提供潜在策略。

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

识别免疫相关去泛素化酶(IR-DUBs)

鉴定与MSS CRC免疫浸润相关的DUBs,并探究其表达和突变谱。

通过TCGA和GEO队列的转录组数据,使用ssGSEA及多种算法评估免疫浸润,筛选与CD8+ T和NK细胞显著相关的DUBs,并比较MSS与MSI-H的突变频率。

2

建立DUB分类器并验证亚型特征

基于IR-DUBs将MSS CRC分为不同亚型,并验证其免疫状态和预后差异。

用共识聚类方法将MSS样本分为DUB-H和DUB-L亚型,比较免疫评分、T细胞炎症GEP、TIDE评分、免疫细胞浸润及生存期,并用GEO队列验证。

3

验证USP7与免疫微环境的关联

确认USP7在MSS CRC中的特异性高表达及其与免疫抑制表型的相关性。

分析USP7表达与免疫细胞浸润、免疫评分、CMS亚型、MMR基因和预后的关系,并通过IHC和mIF在临床样本中验证。

4

体外功能验证USP7对免疫细胞的影响

确定USP7敲低或抑制对MSS CRC细胞趋化因子分泌和CD8+ T细胞功能的直接影响。

在SW480和SW1116细胞中敲低或抑制USP7,检测趋化因子分泌,并通过迁移实验、流式细胞术和杀伤实验评估CD8+ T细胞功能。

5

体内验证USP7阻断与抗PD-1的协同效应

评估遗传敲低或药理抑制USP7联合抗PD-1在MSS CRC模型中的抗肿瘤效果和免疫重塑。

在CT26和MC38小鼠模型中,建立USP7敲低或P5091处理,联合抗PD-1抗体,检测肿瘤生长、生存期和肿瘤浸润免疫细胞。

6

评估USP7表达与临床免疫治疗反应

初步探索USP7表达水平是否与MSS CRC患者对PD-1抑制剂治疗的响应相关。

对10例接受抗PD-1治疗的晚期MSS CRC患者的治疗前肿瘤样本进行USP7 IHC染色,比较应答者与非应答者的表达差异。

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
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
脂质体转染试剂2000Thermo Fisher Scientific11668019
RNA提取试剂盒EZB15596026CN
SuperScript II逆转录酶VazymeR222-01
SYBR Green预混液试剂盒VazymeQ341-02
5×非变性凝胶加样缓冲液New Cell Molecular BiotechWB3002
USP7抗体Abcamab264422
抗USP7抗体Proteintech66514-1-Ig
抗CD3抗体ZuochengbioZA0053
抗CD8抗体ZuochengbioZA0055
抗CD56抗体ZuochengbioZA0272
抗GZMB抗体ZuochengbioZA0485
XMplex人类29重定制检测试剂盒XMBIOTECH BiotechnologyXMplex01029
XMplex-01033检测平台XMBIOTECH Biotechnology--
人CXCL9 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6062
人CXCL10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0050
人CXCL11 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0051
Lymphoprep™分离液StemCell Technologies18061
人CD8⁺ T细胞分选试剂盒StemCell Technologies17953
ImmunoCult™-XF T细胞扩增培养基StemCell Technologies10981
ImmunoCult™人CD3/CD28/CD2 T细胞活化剂StemCell Technologies10970
24孔Transwell系统Corning--
P5091TopscienceT6925
抗小鼠PD-1单克隆抗体BioxcellBE0146
肿瘤解离试剂盒RWD Life ScienceDHTE-5001
红细胞裂解液BeyotimeC3702
PE/Cyanine7抗小鼠CD45抗体BioLegend103107
FITC抗小鼠CD3抗体BioLegend100227
APC抗小鼠CD4抗体BioLegend100412
PE抗小鼠CD8a抗体BioLegend100708
PE抗小鼠NKp46抗体BioLegend137604
Brilliant Violet 421™抗小鼠CD27抗体BioLegend124223
Alexa Fluor® 647抗小鼠CD11b抗体BioLegend101220
转录因子染色缓冲液套装Thermo Fisher Scientific00-5523
APC抗人/小鼠GZMB抗体BioLegend372204
APC抗小鼠IFN-γ抗体BioLegend505810
APC抗小鼠TNF-α抗体BioLegend506308
APC抗人IFN-γ抗体BioLegend502512
APC抗人TNF-α抗体BioLegend502913
BD Fortessa流式细胞仪BD--

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
SW480和CT26用RPMI-1640,SW1116和MC38用DMEM,均含10% FBS和1%青霉素/链霉素,37°C、5% CO2。
阅读提示:Methods: Cell culture, transfection, virus infection
基因敲低
shUSP7和对照质粒购自MiaoLing,瞬时转染用Lipofectamine 2000,稳转用慢病毒(序列5'-CCTGCAATGTTAGATAATGAA-3'),嘌呤霉素筛选。
阅读提示:Methods: Cell culture, transfection, virus infection
趋化因子检测
SW480和SW1116细胞经shUSP7敲低或P5091 (10 μM)处理后,加或不加IFN-γ刺激,收集上清液用29-Plex试剂盒或ELISA检测CXCL9/10/11。
阅读提示:Methods: Cytokines and chemokines detection; ELISA
CD8+ T细胞功能实验
健康供者PBMC分离CD8+ T细胞,用ImmunoCult激活,与处理细胞共培养:迁移实验6h,杀伤实验12h。
阅读提示:Methods: CD8+ T cell migration assay; T cell-mediated tumor cell-killing assay
体内实验
BALB/c小鼠皮下接种CT26 (1×10^6)或C57BL/6接种MC38 (5×10^5),肿瘤达5mm后给予抗PD-1 (100μg/鼠/3d,i.p.)和P5091 (25mg/kg,每日i.p.),记录肿瘤体积和生存期。
阅读提示:Methods: In vivo experiments; Fig. 7A, 8A
流式分析
肿瘤解离后染色,抗体包括CD45、CD3、CD4、CD8a、NKp46、CD27、CD11b及GZMB、IFN-γ、TNF-α,使用BD Fortessa收集数据。
阅读提示:Methods: Flow cytometry analysis