项目文章NC（IF 17.7）| 天津医科大学王霆/余秋景研究团队揭示叶酸循环酶MTHFD2诱导肿瘤免疫逃逸的分子机制

人类SW1990细胞系、胰腺癌PDX小鼠模型（无胸腺裸鼠/C57）

研究人员使用CRISPR筛选技术鉴定满足以下两个标准的代谢基因：首先，它们在肿瘤发生过程中被上调；其次，它们促使肿瘤细胞抵抗效应T细胞。最终获得了胚胎中特异性表达的叶酸循环酶：亚甲基四氢叶酸脱氢酶2（MTHFD2）。利用siRNA敲降MTHFD2后，T细胞诱导的细胞死亡显著增加，此外，MTHFD2 也被报道在多种类型的人类肿瘤中表达。表明MTHFD2可能是一种癌症治疗的安全靶点。

为了探索 MTHFD2 在免疫逃避中的作用机制，对MTHFD2-KD SW1990细胞进行了转录组测序，GSEA 分析显示“免疫反应”的基因集在 KD 癌细胞中富集。此外，PD-L1 mRNA和蛋白质在MTHFD2 KD和KO的人类癌细胞系中减少，外源的MTHFD2共培养促进了 PD-L1 mRNA和蛋白质表达。这些数据表明MTHFD2主要通过上调PD-L1的表达保护肿瘤细胞免受效应T细胞的杀伤。

在肿瘤中，通常是淋巴细胞分泌的细胞因子，例如IFN-γ，调控PD-L1维持显著表达水平。为了确定MTHFD2是否也参与 IFN-γ 刺激的PD-L1表达，研究人员检测了多种不同肿瘤细胞系中的mRNA和蛋白质表达水平，发现IFN-γ诱导的PD-L1 mRNA和蛋白质同样被MTHFD2 KD抑制，且在这些肿瘤细胞中MTHFD2的表达受到IFN-γ的显著促进。表明是MTHFD2参与了IFN-γ诱导的PD-L1表达的初始过程。

研究人员通过代谢组学检测发现，在MTHFD2耗尽的癌细胞中，很大一部分差异的代谢物是核苷或核苷衍生物；此外，观察到丝氨酸积累和SAM减少。结果显示，MTHFD2通过增强细胞UTP/UDP促进 PD-L1转录。

为了研究 UTP/UDP 如何介导这一过程，研究人员进一步分析了所有与尿苷相关的代谢物，观察到UDPGlcNAc，蛋白O-GlcNAc糖基化的底物，在KD细胞中被显著抑制，并在外源性 UTP/UDP处理后水平恢复。这些数据表明蛋白质O-GlcNAc糖基化介导MTHFD2增强PD-L1表达。

为了确定哪些糖基化修饰蛋白有助于PD-L1 转录，研究人员在转录组数据中进一步分析了可能在功能上受MTHFD2-KD影响的转录因子，发现转录因子cMYC的转录活性在MTHFD2-KD癌细胞中受到抑制。数据表明 cMYC作用于MTHFD2/UTP/UDP的下游并有助于PD-L1 转录。

为了进一步探索MTHFD2在体内肿瘤发展中的作用，研究人员构建了胰腺癌PDX模型。观察到shMTHFD2对肿瘤生长的抑制和PD-L1表达在 C57小鼠中被显著逆转。表明MTHFD2的PD-L1上调作用是肿瘤发展所必需的。