突变IDH1抑制诱导dsDNA感知以激活肿瘤免疫

Mutant IDH1 inhibition induces dsDNA sensing to activate tumor immunity.

作者信息Meng-Ju Wu, Hiroshi Kondo, Ashwin V Kammula, Lei Shi, Yi Xiao, Sofiene Dhiab, Qin Xu, Chloe J Slater, Omar I Avila, Joshua Merritt, Hiroyuki Kato, Prabhat Kattel, Jonathan Sussman, Ilaria Gritti, Jason Eccleston, Yi Sun, Hyo Min Cho, Kira Olander, Takeshi Katsuda, Diana D Shi, Milan R Savani, Bailey C Smith, James M Cleary, Raul Mostoslavsky, Vindhya Vijay, Yosuke Kitagawa, Hiroaki Wakimoto, Russell W Jenkins, Kathleen B Yates, Jihye Paik, Ania Tassinari, Duygu Hatice Saatcioglu, Adriana E Tron, Wilhelm Haas, Daniel Cahill, Samuel K McBrayer, Robert T Manguso, Nabeel Bardeesy
PMID38991060
期刊Science
发布时间2024-07-12
DOI10.1126/science.adl6173

实验完整度

高

包含体外细胞系、体内同种移植瘤模型、患者样本和临床数据等多层级证据,并通过基因敲除和功能验证机制。

主要模型

小鼠CKIR132C ICC细胞系(2205、2275-4等) 小鼠mIDH1胶质瘤细胞系(PIC模型) 人ICC细胞系(SNU1079、ICC5等) 人胶质瘤球(MGG152等)

重点核对

AG120剂量150 mg/kg,每日两次,口服灌胃 体外AG120浓度1 μM,处理5天 IFNγ浓度10 ng/mL,处理最后2天 肿瘤体积起点约100 mm³ 同种移植模型使用B6129SF1/J小鼠,皮下注射1×10^6细胞

摘要

异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)是人类癌症中最常突变的代谢基因。突变IDH1(mIDH1)产生致癌代谢物(R)-2-羟基戊二酸,破坏表观遗传及其他过程中的酶。IDH1突变实体瘤的一个标志是T细胞排斥,而在临床前模型中抑制mIDH1可恢复抗肿瘤免疫。在此,我们定义了mIDH1驱动免疫逃逸的细胞自主机制。IDH1突变实体瘤显示显著、选择性的高甲基化和胞质dsDNA传感器CGAS的沉默,损害先天免疫信号。抑制mIDH1恢复DNA去甲基化,去阻遏CGAS和转座元件(TE)亚类。TE逆转录酶产生的dsDNA激活cGAS,触发病毒模拟并刺激抗肿瘤免疫。因此,我们证明mIDH1表观遗传抑制先天免疫,并将内源性逆转录酶活性与FDA批准的抗癌药物的作用机制联系起来。

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
mIDH1如何驱动T细胞排斥以及mIDH1抑制如何恢复抗肿瘤免疫?
核心机制
mIDH1通过高甲基化沉默CGAS;抑制mIDH1恢复TET2依赖的DNA去甲基化,上调CGAS/STING并去阻遏转座元件,TE逆转录酶产生dsDNA激活cGAS-STING,诱导I型IFN和病毒模拟,招募CD8+ T细胞。
主要证据
小鼠ICC和胶质瘤模型、人ICC和胶质瘤细胞系、患者样本分析、基因敲除(Tet2、Cgas、Mavs、RT)和逆转录酶抑制剂AZT实验,以及体内肿瘤生长和免疫 profiling。
研究意义
揭示mIDH1表观遗传抑制先天免疫的机制,将内源性逆转录酶活性与FDA批准的抗癌药物ivosidenib的作用机制联系起来,提示ERV-cGAS-IFN通路作为反应生物标志物和联合治疗策略的潜力。

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

建立mIDH1抑制的体内模型并分析急性免疫变化

探究mIDH1抑制后CD8+ T细胞招募和转录程序变化

使用CKIR132C同种移植瘤小鼠,给予AG120或vehicle,在1、3、6、9天收集肿瘤,进行IHC、流式细胞术和RNA-seq。

2

体外验证mIDH1抑制的细胞自主转录效应

确定AG120是否直接作用于肿瘤细胞诱导I型IFN和抗病毒反应

用AG120、IFNγ或组合处理小鼠ICC细胞系(2205、2275-4),进行RNA-seq、qRT-PCR和ELISA。

3

分析转座元件表达和DNA甲基化变化

探究AG120是否去阻遏TE并改变DNA甲基化

对AG120处理的细胞进行RNA-seq(TE定量)和WGBS,分析ERV表达和甲基化。

4

验证TET2在ERV诱导中的作用

确定TET2介导的去甲基化是否负责ERV上调

使用SCAR系统构建Tet2-KO CKIR132C细胞,生成同种移植瘤,AG120处理3和6天,RNA-seq分析。

5

验证cGAS和MAVS在AG120疗效中的作用

确定dsDNA和dsRNA感知通路对AG120抗肿瘤效果的贡献

构建Cgas-KO和Mavs-KO CKIR132C细胞,生成同种移植瘤,AG120处理,监测肿瘤体积。

6

验证ERV逆转录酶在dsDNA产生和AG120疗效中的作用

确定ERV编码的RT是否负责dsDNA产生和疗效

设计靶向ERV RT的sgRNA(sgRT-1、sgRT-2),构建RT-KO细胞,检测胞质dsDNA和肿瘤生长。

7

分析cGAS在mIDH1肿瘤中的基线沉默和表观遗传调控

探究mIDH1是否导致cGAS高甲基化和沉默

比较mIDH1和IDH1 WT细胞中cGAS表达,WGBS分析Cgas启动子甲基化,AG120处理后的去甲基化。

8

在人类ICC和胶质瘤模型中验证保守机制

确定mIDH1抑制在人类肿瘤中是否诱导类似的病毒模拟和cGAS依赖反应

使用人mIDH1 ICC细胞系(SNU1079、ICC5)和胶质瘤球(MGG152),AG120±IFNγ处理,RNA-seq、WGBS、免疫荧光、CGAS-KO和AZT处理。

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Corning10-041-CV
胎牛血清GIBCO26140079
青霉素-链霉素GIBCO15140122
DMEM培养基GIBCO11995065
TransIT-LT1转染试剂Mirus BioMIR2300
Venor GeM支原体检测试剂盒Sigma-AldrichMP0025-1KT
MycoBlue支原体检测器VazymeD101
AG120(ivosidenib)Servier Pharmaceuticals--
IDH-305MedChem ExpressHY-104036
AG881(Vorasidenib)MedChem ExpressHY-104042
干扰素γRnD Systems485-MI-100
RIPA裂解液Thermo Fisher89900
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo FisherA32961
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23224
4×Laemmli上样缓冲液Bio-Rad1610747

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
体内同种移植瘤实验
细胞注射数量1×10^6,肿瘤体积起点约100 mm³,AG120剂量150 mg/kg每日两次口服灌胃,随机分组
阅读提示:Methods: Syngeneic Tumor Models, Treatment, and Analysis
体外药物处理
AG120浓度1 μM处理5天,IFNγ 10 ng/mL处理最后2天,DMSO对照
阅读提示:Methods: In vitro mIDH1 Inhibitor Treatment
基因敲除细胞系构建
sgRNA序列(表S3),SCAR系统,嘌呤霉素筛选浓度
阅读提示:Methods: Generation of KO Cell Lines, table S3
RNA-seq和WGBS分析
RNA提取方法,测序平台Illumina NovaSeq 6000,数据分析流程(Kallisto, DESeq2, Bismark等)
阅读提示:Methods: RNA-seq of Sorted Tumor Cells, Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) Analysis
逆转录酶抑制剂处理
AZT浓度25 μM,处理时间与AG120同步
阅读提示:Results: mIDH1 inhibition induces type I IFN signaling via the RT/dsDNA sensing pathway in human ICC and glioma cells; fig. S10F-H