Cell Metabolism：王立堃团队揭示XBP1/胆固醇信号在肿瘤生长调节中作用

肿瘤细胞中XBP1缺陷通过诱导抗肿瘤免疫限制肿瘤生长。

XBP1驱动胆固醇的产生，胆固醇通过肿瘤衍生的小细胞外囊泡（sEVs）分泌。

胆固醇通过激活髓源性抑制细胞（MDSC）引发免疫抑制。

XBP1/胆固醇信号传导的药理学或遗传抑制可减少肿瘤生长。

  研究背景：

在真核细胞中，分泌/跨膜蛋白在内质网（ER）中被加工和修饰。内在/外在扰动，如基因突变、蛋白质过载和缺氧，可能导致内质网应激。在这种条件下，细胞通过激活定位于ER膜的三个ER应激传感器（IRE1α、ATF6和PERK）来启动未折叠蛋白反应（UPR）。慢性内质网应激和功能失调的UPR与包括癌症、糖尿病和神经退行性疾病在内的多种疾病的发生发展相关。

UPR组分X-box结合蛋白1（XBP1）是一种转录因子，可上调参与蛋白质易位、折叠和分泌的基因，并作为适应性反应降解错误折叠的蛋白质。XBP1s对脂质生物合成也至关重要，控制脂质代谢和ER扩张。除了细胞内反应，XBP1s还可以调节细胞间通信，例如促进促炎细胞因子的产生和在其他细胞中引起UPR的因子的传递。

癌细胞和肿瘤浸润白细胞中的慢性UPR可能有助于逃避免疫监测。然而，癌细胞中的UPR如何削弱抗肿瘤免疫反应尚不清楚。

研究人员首先对来自癌症基因组图谱（TCGA）和基因型组织表达（GTEx）项目的RNA测序表达数据进行了分析，发现与正常样本相比，XBP1（UPR的标志）的mRNA在各种类型的肿瘤中的表达水平更高。研究人员构建了IRE1α/ XBP1敲低的黑色素瘤（B16）/结肠腺癌细胞（MC38），注射到C57BL/6J小鼠后观察发现，UPR的破坏可抑制肿瘤生长，但在免疫缺陷小鼠中未起作用。因此，IRE1α-XBP1途径的遗传破坏可能会在多种类型的癌症中发生肿瘤生长的免疫系统依赖性干扰。

为了了解肿瘤细胞中的XBP1缺陷如何影响移植肿瘤中的免疫微环境，研究人员从相关肿瘤中分离出白细胞，质谱流式细胞技术分析表明，肿瘤细胞中XBP1缺陷抑制肿瘤浸润的骨髓源性抑制细胞（MDSC）并提高CD8⁺T细胞活性。

肿瘤细胞中的XBP1缺陷以适应性免疫应答依赖的方式延缓肿瘤进展

研究人员接着探究肿瘤细胞中UPR信号传递到MDSC的机制。结合转录组学和脂质组学的分析，发现肿瘤细胞中的ER应激诱导了IRE1α-XBP1途径，进一步合成胆固醇以增强MDSC的增殖，敲低XBP1可有效抑制肿瘤中的胆固醇生成。研究人员进一步通过ChIP-PCR探究XBP1在胆固醇升高中的作用发现，XBP1是胆固醇生物合成相关基因的转录因子，ER应激下肿瘤细胞中的XBP1s可通过直接结合该过程所必需基因的启动子来驱动胆固醇生物合成。

肿瘤细胞产生促进MDSC扩张和活化的胆固醇

接下来，研究人员探究了肿瘤细胞如何分泌胆固醇。据报道，小细胞外囊泡（sEVs）介导细胞间通信，并由许多肿瘤细胞分泌。ER应激，尤其是XBP1，会促进sEVs的释放。此外，sEV富含胆固醇。研究人员发现，与shNT细胞相比，shXBP1细胞的sEV处理会降低骨髓细胞中的胆固醇含量，同时MDSC的扩增和iNOS mRNA水平也降低，shXBP1-sEV处理的MDSC在抑制CD8⁺T细胞方面也不太有效。表明XBP1s调节的肿瘤细胞胆固醇可能通过sEVs传递到MDSC，并刺激MDSC的扩张和活化，介导免疫抑制重编程。进一步探究MDSC信号反应的机制发现，sEVs可以通过巨胞饮用作用被MDSC吸收。

KIRA8是一种IRE1α激酶抑制剂，可有效抑制Xbp1剪接。最后，研究人员用黑素瘤和结肠癌模型在体内测试了KIRA8的作用，发现IRE1α/XBP1途径的药理学抑制可增强抗肿瘤免疫反应，限制肿瘤生长。此外，KIRA8与PD-1抗体联合治疗（即阻断IRE1α-XBP1通路和免疫检查点）的疗效更佳，是治疗多种癌症的潜在疗法。

IRE1α/XBP1途径的药理学抑制增强抗肿瘤免疫反应

总之，该研究揭示了IRE1α/XBP1/sEV-胆固醇信号在肿瘤免疫抑制重编程中的关键作用。在药理学上靶向该信号通路可以增强抗肿瘤免疫，并可能对其他IRE1α/XBP1和/或胆固醇相关疾病起保护作用。