2024年10月4日，华南恶性肿瘤防治全国重点实验室廖雯婷、黄慧琳及宋立兵研究团队在《科学·免疫学》（Science Immunology）在线发表了题为：癌基因KRAS扰乱DDX60介导的双链RNA稳态和病毒拟态效应并驱动结直肠癌免疫逃逸（点击阅读原文查看）的研究论文，首次从双链RNA（dsRNA）稳态和病毒拟态效应的角度，揭示了KRAS在癌症天然免疫调控和免疫逃逸中的关键作用。这一发现对癌症治疗，尤其是在结直肠癌（包括MSS和MSI-H类型）中的免疫治疗，具有重要的临床意义。
研究发现，KRAS不仅干扰了结直肠癌细胞dsRNA稳态，还抑制了dsRNA响应途径介导的病毒拟态和抗肿瘤免疫反应。DDX60作为本研究新发现的KRAS下游靶点，在维持dsRNA的稳态方面发挥了重要作用。通过使用腺相关病毒（AAV）载体传递DDX60解旋酶结构域，本研究成功地在临床前模型中增加了细胞内dsRNA的积累，从而增强了病毒拟态效应和抗肿瘤免疫活性。这一策略有望将“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”，显著提高免疫检查点抑制剂的疗效。
“病毒拟态”机制是指模拟病毒感染的细胞过程，通过激活机体的抗病毒天然免疫反应，以增强抗肿瘤能力。这一机制通常涉及肿瘤细胞内源性的双链RNA（dsRNA）及其感应器。感应器识别异常的dsRNA信号后，诱导干扰素（IFN）反应，从而促进抗肿瘤免疫，提升免疫检查点抑制剂治疗效果。“病毒拟态”机制的运行依赖于细胞质中的模式识别受体（PRR），如RIG-I样受体（RLR），这些受体在检测dsRNA时发挥关键作用。RLRs识别dsRNA后可迅速触发强效干扰素反应，激活抗肿瘤免疫。冷肿瘤通常缺乏有效的免疫细胞浸润，导致免疫治疗效果不理想。而增加dsRNA的积累和病毒拟态可以激活宿主的免疫反应，从而使肿瘤成为更加适合免疫治疗的状态。这不仅能够改善肿瘤对免疫疗法的反应，还可能为一些传统上对治疗反应不佳的肿瘤类型带来新的希望。
癌基因KRAS的激活性突变在超过40%的结直肠癌中出现，是促进肿瘤免疫逃逸的关键因素。在之前发表于Cancer Cell杂志的研究中，廖雯婷团队利用转移性结直肠癌转基因小鼠模型（iKAP）揭示了KRAS突变通过抑制结直肠癌细胞的干扰素（IFN）反应来诱导免疫抑制微环境，从而导致免疫检查点耐药。在该研究的延续性工作中，团队继续利用iKAP模型深入探讨了KRAS抑制IFN反应的机制。研究人员采用多种经典的dsRNA检测方法，发现KRAS突变显著降低了结直肠癌细胞内源性dsRNA的丰度，而抑制KRAS突变活性则显著增加了细胞内dsRNA的水平。
进一步研究表明，KRAS突变通过下调转录后环节中dsRNA的半衰期来实现降低dsRNA丰度。此外，通过使用合成的dsRNA类似物poly (I:C)进行实验，研究人员还发现KRAS突变影响RLRs/MAVS通路对dsRNA的响应能力。这种能力的减弱意味着这些细胞无法有效启动抗病毒免疫反应，其结果是干扰素刺激基因（ISGs）的表达及MHC-I分子的抗原提呈功能受到抑制。
RNA结合蛋白在保护RNA不被降解方面发挥着关键作用。通过整合结直肠癌遗传学特征和表达谱分析，发现RNA结合蛋白DDX60是结直肠癌细胞中参与维持dsRNA稳定性的关键候选分子。结直肠癌中DDX60具有抑癌基因特征，DDX60突变与KRAS突变呈互斥关系。进一步通过Western Blot实验、CUT&Tag技术，证实了KRAS突变通过激活AKT-GSK3β通路，降低STAT3磷酸化水平，从而抑制由p-STAT3介导的DDX60转录。DDX60具有dsRNA结合能力和RNA解旋酶活性，但其K791A位点突变会削弱这些活性。然而，DDX60对dsRNA稳定性的影响尚不明确。
为探索DDX60在dsRNA稳定性中的作用，研究人员在KRAS突变型细胞中，构建了稳定过表达DDX60全长、解旋酶结构域及其突变体的细胞株，发现过表达DDX60全长及其解旋酶结构域能显著恢复KRAS突变细胞中dsRNA丰度，并延长dsRNA半衰期，表明了DDX60在结直肠癌细胞中通过增强dsRNA稳定性来维持其稳态的关键作用。进一步通过RNA免疫共沉淀实验证明，DDX60可以与DICER竞争性结合dsRNA，从而避免dsRNA被RISC降解。
最后，研究人员探讨了DDX60在调控抗肿瘤免疫中的作用，过表达DDX60激活了结直肠癌细胞病毒拟态效应，包括IFN响应和抗原呈递能力，并显著提升了小鼠中抗肿瘤免疫细胞浸润水平。DDX60在诱导病毒拟态效应方面的作用提示其可能与免疫检查点抑制剂协同增效。研究人员设计了一种治疗性重组腺相关病毒9（AAV9）载体，携带DDX60解旋酶结构域，称为AAV-解旋酶。AAV-解旋酶与抗PD-1或抗CTLA-4治疗联合使用，显著抑制肿瘤生长并提高生存率。此外，为了验证这些效应在人类结直肠癌中的适用性，研究人员使用了肿瘤细胞和外周血单核细胞（PBMC）与活化T细胞的共培养系统，证实了过表达DDX60或使用KRAS抑制剂可以增强MSS和MSI-H结直肠癌对免疫检查点疗法的敏感性。
模式图：KRAS 通过降低 DDX60 表达来破坏 dsRNA 稳态和病毒拟态效应，从而驱动结直肠癌免疫逃逸
综上所述，这项研究表明，KRAS通过降低DDX60表达来破坏dsRNA稳态和病毒拟态效应，从而驱动结直肠癌免疫逃逸。KRAS通过AKT-GSK3β信号传导以抑制STAT3磷酸化，从而抑制由p-STAT3介导的DDX60转录。靶向KRAS或者补充DDX60可以通过激活病毒拟态和天然免疫来释放治疗优势，从而增强免疫检查点治疗的效果。
中山大学肿瘤防治中心、华南恶性肿瘤防治全国重点实验室廖雯婷研究员、黄慧琳研究员、宋立兵研究员为论文的共同通讯作者。博士研究生周仪、张亚欣、李明周、明天为该论文的共同第一作者。国家自然科学基金，中山大学高校基本科研业务费专项资金、广东省自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。