慢性II型干扰素通过线粒体RNA诱导的I型干扰素和前列腺素合成促进肿瘤生长

Chronic type II interferon promotes tumor growth through mitochondrial RNA-induced type I interferon and prostaglandin synthesis.

作者信息Melissa A Johnson, Siva Karthik Varanasi, Kailash Chandra Mangalhara, Kathryn Lande, Gladys R Rojas, Pau B Esparza-Moltó, Mack B Reynolds, Neva Olliffe, Karl Wessendorf-Rodriguez, Sagnika Ghosh, Dan Chen, Alexandra G Moyzis, Matthew P Donnelly, Rebecca Chinn, Ziyan Xu, Kym J Grae, Victoria Tripple, Michael A LaPorta, Christian M Metallo, Diana C Hargreaves, Susan M Kaech, Gerald S Shadel

PMID42721225

期刊Science

发布时间2026-09-10

DOI10.1126/science.aec0002

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实验完整度

高

结合小鼠及人黑色素瘤细胞体外模型、基因敲除、多组学分析及多个体内移植瘤模型，并进行了功能与机制验证。

主要模型

小鼠YUMM1.7黑色素瘤细胞系小鼠YUMMER1.7黑色素瘤细胞系小鼠B16-F10黑色素瘤细胞系人A375黑色素瘤细胞系

重点核对

慢性IFN-II处理：IFNγ处理28天，急性为24小时 IFNAR或STAT2敲除对慢性IFN-II诱导的体内肿瘤生长的逆转 MAVS敲除对慢性IFN-II诱导的Ifnb1和Irf7表达的减弱 COX1/COX2双敲除对慢性IFN-II增强的肿瘤生长和PGE2产生的逆转抗PD1耐药YUMMER1.7模型中COX1/2敲除恢复免疫治疗敏感性

摘要

干扰素是促炎细胞因子，可促进免疫细胞参与清除恶性细胞。矛盾的是，慢性干扰素信号也可激活抗炎机制，使癌细胞逃避免疫系统。在此，我们试图确定这种从抗肿瘤向促肿瘤干扰素活性转变的细胞机制。我们发现，慢性II型干扰素（IFN-II）通过激活由双链线粒体RNA（ds-mtRNA）释放到细胞质所介导的I型干扰素（IFN-I）反应，独特地诱导肿瘤生长。这种IFN-I信号与IFN-II协同，通过增加环氧化酶2（COX2）表达来增强免疫抑制性前列腺素E₂（PGE2）的合成，从而促进肿瘤生长。在免疫治疗耐药的黑色素瘤细胞中消除PGE2合成可恢复其对anti-PD1治疗的敏感性，表明这种隐蔽的mtRNA-IFN-前列腺素通路可能是克服免疫治疗耐药的治疗靶点。

慢性IFN-II处理与体外增殖及体内成瘤实验

比较急性和慢性IFN-I/IFN-II对黑色素瘤细胞体外增殖和体内肿瘤生长的影响。

YUMM1.7细胞经IFNα、IFNβ或IFNγ处理24小时（急性）或28天（慢性），检测增殖，并将处理后的细胞植入C57BL/6小鼠侧腹，监测肿瘤生长。

慢性IFN-II诱导IFN-I信号的验证

验证慢性IFN-II是否诱导肿瘤细胞内在的IFN-I反应。

通过RNA-seq、ATAC-seq、STAT1/STAT2 CUT&RUN、RT-qPCR和ELISA检测IFN-I相关基因和蛋白表达；利用IFNAR或STAT2敲除细胞验证IFN-I信号对体内肿瘤生长的作用。

线粒体RNA释放及MAVS依赖性验证

确定慢性IFN-II诱导IFN-I信号的核酸来源及传感通路。

构建STING、MAVS及双敲除细胞，检测Ifnb1和Irf7表达；使用J2抗体检测胞质dsRNA，共聚焦显微镜观察MAVS聚集，RT-qPCR检测胞质mtRNA，mtRNA-FISH检测线粒体外mtRNA foci；使用IMT1B抑制线粒体转录，VBIT-4抑制VDAC。

前列腺素合成及功能验证

验证慢性IFN-II诱导的IFN-I信号是否通过COX2-PGE2促进肿瘤生长。

检测PUFA代谢通路基因表达、eicosanoid谱和COX2蛋白；使用阿司匹林或COX1/2双敲除，检测肿瘤生长、PGE2水平及免疫细胞浸润。

免疫治疗耐药模型构建与COX1/2功能验证

评估COX2-PGE2在获得性抗PD1免疫治疗耐药中的作用。

YUMMER1.7细胞经三轮体内传代建立抗PD1耐药细胞系，检测Ptgs2表达；在耐药细胞中敲除COX1/2后重新植入并给予抗PD1治疗，监测肿瘤生长。

实验环节	名称	品牌	货号
细胞培养与处理	干扰素α	--	--
干扰素β	--	--
干扰素γ	--	--
抑制线粒体转录	IMT1B	--	--
抑制VDAC介导的线粒体核酸释放	VBIT-4	--	--
检测胞质dsRNA	J2抗体	--	--
免疫治疗	抗PD1抗体	--	--
抑制COX1/2	阿司匹林	--	--

实验环节

名称

品牌

货号

细胞培养与处理

抑制线粒体转录

抑制VDAC介导的线粒体核酸释放

检测胞质dsRNA

免疫治疗

抑制COX1/2

环节	核对要点
慢性IFN-II处理与体内成瘤	IFNγ处理浓度、慢性处理28天的具体换液频率、细胞植入数量、小鼠周龄和性别阅读提示：Methods中细胞培养和动物实验部分，Figure 1 legend
IFNAR/STAT2敲除验证	敲除细胞系的构建方法、敲除效率验证、体内植入的细胞数量和小鼠数量阅读提示：Methods中基因敲除部分，Figure 2 legend，Figure S5
MAVS依赖性验证	MAVS、STING等敲除细胞系的构建和验证、IMT1B和VBIT-4的处理浓度及时间阅读提示：Methods中基因敲除和抑制剂处理部分，Figure 3 legend，Figure S6-S7
COX1/2敲除与阿司匹林处理	COX1/2双敲除的构建策略、阿司匹林饮水浓度、给药持续时间阅读提示：Methods中基因敲除和药物处理部分，Figure 4 legend，Figure S13
免疫治疗耐药模型	YUMMER1.7细胞植入数量、抗PD1抗体剂量和给药方案、传代轮次的具体时间阅读提示：Methods中动物实验和免疫治疗部分，Figure 5 legend，Figure S14

环节

核对要点

慢性IFN-II处理与体内成瘤

IFNγ处理浓度、慢性处理28天的具体换液频率、细胞植入数量、小鼠周龄和性别

阅读提示：Methods中细胞培养和动物实验部分，Figure 1 legend

IFNAR/STAT2敲除验证

敲除细胞系的构建方法、敲除效率验证、体内植入的细胞数量和小鼠数量

阅读提示：Methods中基因敲除部分，Figure 2 legend，Figure S5

MAVS依赖性验证

MAVS、STING等敲除细胞系的构建和验证、IMT1B和VBIT-4的处理浓度及时间

阅读提示：Methods中基因敲除和抑制剂处理部分，Figure 3 legend，Figure S6-S7

COX1/2敲除与阿司匹林处理

COX1/2双敲除的构建策略、阿司匹林饮水浓度、给药持续时间

阅读提示：Methods中基因敲除和药物处理部分，Figure 4 legend，Figure S13

免疫治疗耐药模型

YUMMER1.7细胞植入数量、抗PD1抗体剂量和给药方案、传代轮次的具体时间

阅读提示：Methods中动物实验和免疫治疗部分，Figure 5 legend，Figure S14

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