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過表達抑制癌癥中的干擾素信號和免疫反應(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)，因為它經(jīng)常發(fā)生突變。FOXA1的體細胞點突變頻率約為4%至8%，并且FOXA1突變通過重新編程這些癌癥類型中AR和其他因子的功能來促進癌癥進展。在目前的研究中，我們確定了FOXA1在抑制IFN信號和癌癥免疫反應(yīng)中的作用，這驅(qū)動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信號活性呈負相關(guān)。

研究者通過對TCGA 中PCa和BCa的RNA測序(RNA-seq)數(shù)據(jù)集進行了薈萃分析，以尋找與IFN活性負相關(guān)的基因。基因集富集分析(GSEA)揭示了TCGA中PCa和BCa患者隊列中FOXA1和IFN反應(yīng)基因表達之間的負相關(guān)關(guān)系(圖1A)。為了證實薈萃分析數(shù)據(jù)，在PCa患者樣本中進行了單細胞RNA-seq (scRNA-seq)，并證明FOXA1水平與管腔細胞群中IFN應(yīng)答信號基因和APM基因的表達呈負相關(guān)(圖1B)。對來自兩組BCa患者標本的scRNA-seq數(shù)據(jù)進行薈萃分析，從BCa細胞獲得了類似的結(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。

免疫熒光細胞化學(xué)分析結(jié)果顯示IFN-α處理增加了IFN信號傳導(dǎo)主要效應(yīng)物STAT1和STAT2蛋白在細胞核中的定位，在細胞核中它們與FOXA1共定位(圖2A)。Co-IP分析顯示FOXA1在用IFN-α處理的LNCaP和MCF7細胞的細胞核中以內(nèi)源性水平與STAT1和STAT2相互作用（圖2，B和C)。GST pulldown實驗顯示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獨立于其DNA結(jié)合功能抑制IFN信號傳導(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關(guān)。

LNCaP和MCF7細胞株的ChIP-qPCR驗證了IFNα刺激和FOXA1-KD增強了STAT2與在染色質(zhì)上與典型的IFN信號基因位點如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)表達逆轉(zhuǎn)了 FOXA1-KD 增強的 STAT2 在靶位點的結(jié)合（圖 3D），說明FOXA1以依賴于STAT2的FOXA1結(jié)合的方式抑制STAT2染色質(zhì)結(jié)合和IFN信號傳導(dǎo)，但是這種作用不需要FOXA1的DNA結(jié)合活性。

4、通過轉(zhuǎn)錄組分析鑒定受FOXA1影響的STAT2靶基因。

研究者對STAT2 ChIP-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)進行了整合分析，確定了62個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)。通過進行RT-qPCR分析顯示FOXA1過表達降低了FOXA1-negative DU145細胞中STAT2靶基因子集的表達，并且在IFN-α刺激下，F(xiàn)OXA1-high LNCaP細胞中的FOXA1-KD增加了該基因子集的表達(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，這些基因與IFN信號和免疫反應(yīng)高度相關(guān)。

5、FOXA1過表達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（TRAMP）小鼠的對照腫瘤的生長，延長了小鼠的總體生存期(圖5,A和B)。相比之下，poly(I:C)在過表達WT-FOXA1和FOXA1ΔαH3的腫瘤中生長抑制作用大大減弱，但FOXA1ΔSBR沒有(圖5,A和B)。此外，在使用poly(I:C)處理的對照腫瘤中，TILs，特別是CD8+ T細胞(包括細胞毒性[GZMB+] CD8+ T細胞)明顯增加。研究者對先前報告的數(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)細胞標記基因的表達和IFN活性與鼠乳腺腫瘤對抗-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細胞系中的內(nèi)源性FOXA1，并證明FOXA1-KD在IFN-α處理后增強了MyC-CaP細胞中的IFN信號(圖6A)。使用這些穩(wěn)定的MyC-CaP細胞系建立了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)基因的表達和細胞毒性CD8+細胞的積累(圖6，F(xiàn)和G)。這些數(shù)據(jù)不僅表明FOXA1介導(dǎo)對ICI免疫療法的抗性，而且暗示FOXA1是使PCa對ICI敏感的可行靶點。

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pCR腫瘤表達的Teff細胞標記基因表達水平低得多，而FOXA1的表達水平高得多(圖7A)，支持FOXA1在BCa患者中負調(diào)節(jié)IFN信號和免疫反應(yīng)的作用。在3個獨立的BCa隊列中也觀察到高FOXA1表達與低IFN活性和NAC抗性的關(guān)聯(lián)(圖7，B–D)。

研究者還評估了膀胱癌中FOXA1與IFN激活和ICI免疫治療反應(yīng)的關(guān)系。類似于PCa和BCa的結(jié)果，F(xiàn)OXA1的表達與IFN應(yīng)答信號和APM基因的水平呈負相關(guān)，但與TMB無關(guān)(圖8，B和C)。此外，使用免疫組織化學(xué)(IHC)檢測了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。研究發(fā)現(xiàn)，表達較高FOXA1蛋白水平的腫瘤患者無進展生存率低得多(圖8D)。

總之，來自PCa、BCa和膀胱癌患者的數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)OXA1的過度表達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過表達介導(dǎo)的STAT2 DNA結(jié)合和IFN信號基因表達抑制是不同癌癥類型(包括PCa、BCa和膀胱癌)免疫逃避的機制。FOXA1的這種作用既不依賴于它的先鋒因子功能，也不依賴于它在癌癥中檢測到的突變。