本期向大家介紹一篇發(fā)表在The Journal of Clinical Investigation的一篇關(guān)于FOXA1過(guò)表達(dá)抑制癌癥中的干擾素信號(hào)和免疫反應(yīng)的文章，文章題目為：FOXA1 overexpression suppresses interferon signaling and immune response in cancer。DOI：10.1172/JCI147025，影響因子：14.801。

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34101624/

轉(zhuǎn)錄因子FOXA1是前列腺癌（PCa）和管腔乳腺癌（BCa）細(xì)胞中雄激素受體（AR）和雌激素（ER）受體活性所必需的先峰因子。FOXA1基因也與這兩種癌癥有關(guān)，因?yàn)樗?jīng)常發(fā)生突變。FOXA1的體細(xì)胞點(diǎn)突變頻率約為4%至8%，并且FOXA1突變通過(guò)重新編程這些癌癥類(lèi)型中AR和其他因子的功能來(lái)促進(jìn)癌癥進(jìn)展。在目前的研究中，我們確定了FOXA1在抑制IFN信號(hào)和癌癥免疫反應(yīng)中的作用，這驅(qū)動(dòng)了癌癥免疫逃避和治療抗性。

一、研究結(jié)果

1、FOXA1在PCa和BCa中與IFN信號(hào)活性呈負(fù)相關(guān)。

研究者通過(guò)對(duì)TCGA 中PCa和BCa的RNA測(cè)序(RNA-seq)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了薈萃分析，以尋找與IFN活性負(fù)相關(guān)的基因。基因集富集分析(GSEA)揭示了TCGA中PCa和BCa患者隊(duì)列中FOXA1和IFN反應(yīng)基因表達(dá)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖1A)。為了證實(shí)薈萃分析數(shù)據(jù)，在PCa患者樣本中進(jìn)行了單細(xì)胞RNA-seq (scRNA-seq)，并證明FOXA1水平與管腔細(xì)胞群中IFN應(yīng)答信號(hào)基因和APM基因的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)(圖1B)。對(duì)來(lái)自?xún)山MBCa患者標(biāo)本的scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行薈萃分析，從BCa細(xì)胞獲得了類(lèi)似的結(jié)果(圖1C)。

2、FOXA1結(jié)合STAT2 DNA結(jié)合域，抑制STAT2的DNA結(jié)合能力。

免疫熒光細(xì)胞化學(xué)分析結(jié)果顯示IFN-α處理增加了IFN信號(hào)傳導(dǎo)主要效應(yīng)物STAT1和STAT2蛋白在細(xì)胞核中的定位，在細(xì)胞核中它們與FOXA1共定位(圖2A)。Co-IP分析顯示FOXA1在用IFN-α處理的LNCaP和MCF7細(xì)胞的細(xì)胞核中以?xún)?nèi)源性水平與STAT1和STAT2相互作用（圖2，B和C)。GST pulldown實(shí)驗(yàn)顯示FOXA1-M (aa 247–294)的C-末端部分（FOXA1的STAT2結(jié)合區(qū)SBR）的缺失消除了FOXA1與STAT2的DNA結(jié)合域（DBD）的相互作用(圖2，D和E)， FOXA1的兩個(gè)缺乏DNA結(jié)合的突變體仍然能夠結(jié)合STAT2 DBD并抑制IFN活性(圖2，F(xiàn)和G)，這表明FOXA1獨(dú)立于其DNA結(jié)合功能抑制IFN信號(hào)傳導(dǎo)。

3、FOXA1抑制IFN-α誘導(dǎo)的STAT2染色質(zhì)占位，其作用與腫瘤中其突變無(wú)關(guān)。

LNCaP和MCF7細(xì)胞株的ChIP-qPCR驗(yàn)證了IFNα刺激和FOXA1-KD增強(qiáng)了STAT2與在染色質(zhì)上與典型的IFN信號(hào)基因位點(diǎn)如ISG15、IFI44、HLA-E和PSMB9的結(jié)合 (圖3D)。WT-FOXA1 和 DNA 結(jié)合缺陷突變體FOXA1ΔαH3 而非STAT2 結(jié)合缺陷突變體 FOXA1ΔSBR 的恢復(fù)表達(dá)逆轉(zhuǎn)了 FOXA1-KD 增強(qiáng)的 STAT2 在靶位點(diǎn)的結(jié)合（圖 3D），說(shuō)明FOXA1以依賴(lài)于STAT2的FOXA1結(jié)合的方式抑制STAT2染色質(zhì)結(jié)合和IFN信號(hào)傳導(dǎo)，但是這種作用不需要FOXA1的DNA結(jié)合活性。

4、通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析鑒定受FOXA1影響的STAT2靶基因。

研究者對(duì)STAT2 ChIP-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合分析，確定了62個(gè)FOXA1抑制的STAT2靶基因(圖4A)。GO-BP分析顯示，這組基因與干擾素或免疫反應(yīng)密切相關(guān)(圖4B)。重要的是，研究者發(fā)現(xiàn) FOXA1-KD在用IFN-α處理的LNCaP細(xì)胞中誘導(dǎo)這組基因的上調(diào)；然而，STAT2 co-KD逆轉(zhuǎn)了這種效應(yīng)(圖4)。通過(guò)進(jìn)行RT-qPCR分析顯示FOXA1過(guò)表達(dá)降低了FOXA1-negative DU145細(xì)胞中STAT2靶基因子集的表達(dá)，并且在IFN-α刺激下，F(xiàn)OXA1-high LNCaP細(xì)胞中的FOXA1-KD增加了該基因子集的表達(dá)(圖4，D和E)。這些結(jié)果表明，F(xiàn)OXA1抑制一組IFN-α刺激的STAT2靶基因的表達(dá)，這些基因與IFN信號(hào)和免疫反應(yīng)高度相關(guān)。

5、FOXA1過(guò)表達(dá)抑制小鼠和患者的抗癌免疫反應(yīng)。

構(gòu)建小鼠PCa模型，Poly(I:C)給藥降低了大多數(shù)缺乏內(nèi)源性Foxa1表達(dá)（TRAMP）小鼠的對(duì)照腫瘤的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了小鼠的總體生存期(圖5,A和B)。相比之下，poly(I:C)在過(guò)表達(dá)WT-FOXA1和FOXA1ΔαH3的腫瘤中生長(zhǎng)抑制作用大大減弱，但FOXA1ΔSBR沒(méi)有(圖5,A和B)。此外，在使用poly(I:C)處理的對(duì)照腫瘤中，TILs，特別是CD8+ T細(xì)胞(包括細(xì)胞毒性[GZMB+] CD8+ T細(xì)胞)明顯增加。研究者對(duì)先前報(bào)告的數(shù)據(jù)的薈萃分析顯示，與敏感腫瘤相比，耐藥腫瘤中FOXA1 mRNA水平高得多，而效應(yīng)T (Teff)細(xì)胞標(biāo)記基因的表達(dá)和IFN活性與鼠乳腺腫瘤對(duì)抗-PD-1和抗-CTLA4聯(lián)合治療的反應(yīng)呈正相關(guān)(圖5C)。

使用多西環(huán)素誘導(dǎo)的shRNAs有效地敲除了小鼠MyC-CaP PCa細(xì)胞系中的內(nèi)源性FOXA1，并證明FOXA1-KD在IFN-α處理后增強(qiáng)了MyC-CaP細(xì)胞中的IFN信號(hào)(圖6A)。使用這些穩(wěn)定的MyC-CaP細(xì)胞系建立了PCa小鼠模型，并用抗PD-1和抗CTLA4抗體聯(lián)合或不聯(lián)合多西環(huán)素治療小鼠。證明了多西環(huán)素處理的FOXA1-KD增強(qiáng)了MyC-CaP腫瘤中抗-PD-1和抗-CTLA4的治療效果(圖6，B–E)。FFOXA- KD還增加了MyC-CaP腫瘤中IFN反應(yīng)基因的表達(dá)和細(xì)胞毒性CD8+細(xì)胞的積累(圖6，F(xiàn)和G)。這些數(shù)據(jù)不僅表明FOXA1介導(dǎo)對(duì)ICI免疫療法的抗性，而且暗示FOXA1是使PCa對(duì)ICI敏感的可行靶點(diǎn)。

為了探索FOXA1是否與新輔助化療(NAC)相關(guān)的免疫反應(yīng)相關(guān)，研究者對(duì)126例BCa患者的RNA-seq數(shù)據(jù)分析，與有病理完全緩解（pCR）的腫瘤相比，無(wú)pCR的腫瘤中FOXA1的基因水平明顯更高，而IFN的活性則相反(圖7A)。與pCR腫瘤相比，無(wú)pCR腫瘤表達(dá)的Teff細(xì)胞標(biāo)記基因表達(dá)水平低得多，而FOXA1的表達(dá)水平高得多(圖7A)，支持FOXA1在BCa患者中負(fù)調(diào)節(jié)IFN信號(hào)和免疫反應(yīng)的作用。在3個(gè)獨(dú)立的BCa隊(duì)列中也觀察到高FOXA1表達(dá)與低IFN活性和NAC抗性的關(guān)聯(lián)(圖7，B–D)。

研究者還評(píng)估了膀胱癌中FOXA1與IFN激活和ICI免疫治療反應(yīng)的關(guān)系。類(lèi)似于PCa和BCa的結(jié)果，F(xiàn)OXA1的表達(dá)與IFN應(yīng)答信號(hào)和APM基因的水平呈負(fù)相關(guān)，但與TMB無(wú)關(guān)(圖8，B和C)。此外，使用免疫組織化學(xué)(IHC)檢測(cè)了22例膀胱、輸尿管和腎盂尿路上皮癌患者在抗PD-1治療前的FOXA1蛋白表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)較高FOXA1蛋白水平的腫瘤患者無(wú)進(jìn)展生存率低得多(圖8D)。

總之，來(lái)自PCa、BCa和膀胱癌患者的數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)OXA1的過(guò)度表達(dá)有助于臨床上的免疫逃避以及免疫和化療耐藥性。

二、小 結(jié)

FOXA1過(guò)表達(dá)介導(dǎo)的STAT2 DNA結(jié)合和IFN信號(hào)基因表達(dá)抑制是不同癌癥類(lèi)型(包括PCa、BCa和膀胱癌)免疫逃避的機(jī)制。FOXA1的這種作用既不依賴(lài)于它的先鋒因子功能，也不依賴(lài)于它在癌癥中檢測(cè)到的突變。