盡管免疫治療在黑色素瘤和肺癌中取得重要進展，但在結直腸癌中卻收益甚微。目前免疫治療僅對部分微衛星高度不穩定或錯配修復缺陷的結直腸癌患者有效，然而這類病人僅占結直腸癌患者總數的15%，絕大多數結直腸癌患者的免疫治療抵抗仍是未解之謎。

研究表明γ干擾素（IFNγ）和抗原遞呈（MHC-I）通路異常是導致腫瘤免疫逃逸和免疫治療抵抗的主要原因之一，然而該通路的主要基因（例如JAK1和B2M）突變僅在極少數結直腸癌患者中能檢測到，提示結直腸癌中存在其他因素破壞IFNγ和MHC-I通路的完整性。

2021年2月24日，密歇根大學鄒偉平教授團隊（杜婉博士和花芳教授為共同第一作者）在Cancer Discovery上發表了題為：Loss of optineurin drives cancer immune evasion via palmitoylation-dependent IFNGR1 lysosomal sorting and degradation 的研究論文。

該研究揭示視神經蛋白（optineurin）是調控結直腸癌IFNγ和MHC-I通路完整性的關鍵節點。Optineurin在結直腸癌表達缺失導致的IFNγ和MHC-I通路完整性受損是介導結直腸癌免疫逃逸和免疫治療抵抗的機制。該工作為重建IFNγ和MHC-I通路功能及提高結直腸癌免疫治療敏感性提供了新的思路。

在該項研究中，研究者通過生物信息學方法分析發現optineurin表達與IFNγ和MHC-I通路呈正相關。蛋白組學研究表明相比癌旁正常組織，optineurin在絕大多數（83%）結腸癌組織中表達降低。

進一步探索發現optineurin表達早在結直腸癌前病變的腺瘤組織中就已出現降低，且optineurin表達豐度與結直腸癌的病理分級和臨床分期呈負相關，optineurin表達低的結直腸癌患者生存期明顯縮短。由于結直腸癌患者尚缺乏人群免疫治療數據，研究者對黑色素瘤患者免疫治療的數據進行了系統分析。黑色素瘤中optineurin高表達的患者對免疫治療表現出更好的響應，且生存期更長。此外，Optineurin表達與結直腸癌患者微衛星穩定性無關。這些證據說明Optineurin可能是結直腸癌免疫逃逸和免疫治療抵抗的獨立危險因素。 

為探索optineurin在結直腸癌中的功能，研究人員構建了多種optineurin表達缺陷的小鼠腫瘤模型。在腸道上皮細胞中特異性敲除optineurin顯著加速AOM/DSS誘導的結腸癌進展。有趣的是，optineurin剔除促進免疫功能正常的小鼠腫瘤生長，但對免疫功能缺陷的小鼠腫瘤生長沒有影響；并且optineurin缺失的腫瘤對免疫治療的響應程度明顯降低。研究者對腫瘤免疫微環境進行分析發現，optineurin缺失導致腫瘤中浸潤的CD8+ T細胞活性和功能減弱。這些研究揭示optineurin對于維持結直腸癌抗腫瘤免疫和對免疫治療的應答具有重要作用。

眾所周知，腫瘤抗原肽與MHC-I形成復合物，表達于細胞表面并遞呈給CD8⁺T細胞，并與T細胞表面TCR結合進而活化T細胞。研究人員發現optineurin缺失導致腫瘤細胞MHC-I表達降低，而這種調節作用依賴于optineurin對IFNγ受體（IFNGR1）的調控。Optineurin缺失促使IFNGR1在溶酶體降解，但這種調節作用卻不取決于optineurin常見的自噬受體功能。通過免疫沉淀和質譜聯用策略，研究人員發現調控溶酶體轉運的蛋白AP3D1可能參與了上述過程。Optineurin可競爭IFNGR1與AP3D1的結合，在optineurin的缺失的條件下，AP3D1與IFNGR1相互作用增強并介導IFNGR1轉運至溶酶體降解。

那么AP3D1是如何識別并轉運IFNGR1至溶酶體降解的呢？既往研究顯示AP3D1可以識別棕櫚酰化修飾的蛋白并促進其溶酶體轉運【5】。棕櫚酰化修飾是一種可逆的脂類修飾，在蛋白質穩定性調節和蛋白質轉運中發揮重要作用【6】。鄒偉平教授團隊首次發現IFNGR1蛋白穩定性受其棕櫚酰化修飾狀態調控，并確定IFNGR1第122位半胱氨酸的棕櫚酰化修飾是介導AP3D1識別并結合的信號。抑制此位點的棕櫚酰化不僅解除了IFNGR1和AP3D1的相互作用，還恢復了在optineurin缺失細胞中IFNGR1的表達。利用從藍孢頭孢菌素中分離的天然產物cerulenin，研究人員進一步通過藥理學手段確認抑制IFNGR1的棕櫚酰化不僅可恢復optineurin缺失細胞中IFNGR1的表達，還可增強免疫檢查點阻斷療法對結腸癌的治療效果。

Optineurin競爭結合AP3D1，保護棕櫚酰化修飾的IFNGR1免受溶酶體分選和降解

綜上所述，本研究揭示了optineurin對結直腸癌免疫力和免疫療法應答的影響。Optineurin通過與AP3D1結合，阻斷其對IFNGR1的溶酶體分選和降解。然而絕大多數結直腸癌中optineurin的表達缺失致使IFNγ和MHC-I信號通路喪失保護傘，最終導致的完整性受損。而作為AP3D1的識別信號，IFNGR1的棕櫚酰化修飾可作為增強結直腸癌免疫治療效果的切入點，克服因optineurin缺失而導致的免疫逃逸，為改善結直腸癌免疫治療抵抗提供新的方案。

論文鏈接：

https://cancerdiscovery.aacrjournals.org/content/early/2021/02/19/2159-8290.CD-20-1571