撰文 | 咸姐

近年來，癌癥免疫療法在臨床治療中取得了顯著的突破，尤其是基于腫瘤新抗原（neoantigens）的免疫治療策略。新抗原是指腫瘤細胞中由于基因突變產生的異常蛋白質片段，這些片段可以被T細胞識別為外來物質，從而激發免疫反應來攻擊腫瘤細胞。然而，目前的個性化免疫療法在某些癌癥類型中效果有限，尤其是在低腫瘤突變負荷（TMB）的患者中，因為這些患者的腫瘤細胞中可識別的突變數量較少，難以找到足夠的靶點。此外，即使在高TMB的腫瘤中，能夠被T細胞有效識別并引發免疫反應的新抗原也只占突變的極小部分，這進一步限制了免疫療法的廣泛應用【1,2】。為了克服這一限制，研究者們開始探索非突變來源的新抗原。這些新抗原可能來源于轉錄、剪接或翻譯過程的失調。在癌細胞中，翻譯過程的失調尤為常見，因為癌細胞為了快速增殖，常常會劫持翻譯機制，導致翻譯保真度下降。這種翻譯失調可能產生異常的肽段，這些肽段如果被腫瘤細胞的MHC分子呈現在細胞表面，就可能被T細胞識別為外來物質，從而成為免疫治療的潛在靶點【3,4】。然而，目前對于翻譯失調是否能夠產生足夠的新抗原來增強抗腫瘤免疫反應，以及這些新抗原是否能夠被T細胞有效識別并引發免疫反應，還知之甚少。

為了深入探討翻譯失調在腫瘤免疫控制中的作用，近日，來自以色列魏茲曼科學研究所的Yardena Samuels團隊在Cancer Cell上在線發表題為Translation dysregulation in cancer as a source for targetable antigens的文章，通過敲除tRNA修飾酶——tRNA wybutosine（yW）合成蛋白2（TYW2）來研究其對腫瘤細胞翻譯保真度和免疫原性的影響，發現黑色素瘤細胞中TYW2的缺失會誘導異常肽段的MHC呈遞，從而增強腫瘤的免疫原性和對免疫檢查點阻斷（ICB）療法的敏感性，以此證實了翻譯失調在介導抗腫瘤免疫中的作用。同時發現黑色素瘤患者體內TYW2的表達水平能夠預測臨床治療效果，突顯了翻譯調控因子作為免疫治療靶點的潛力，為未來個性化免疫治療策略的開發提供了新的方向。

TYW2是一種tRNA Ado-Met依賴性轉移酶，在反密碼子附近的tRNAPhe位置37 (G37) 參與yW的合成，促進核糖體閱讀框的維持。為了探究TYW2缺失對腫瘤翻譯組和免疫肽組的影響，研究人員利用CRISPR-Cas9技術敲除了黑色素瘤細胞系中的TYW2。通過質譜分析檢測tRNAPhe的修飾狀態，研究人員發現TYW2缺失導致tRNAPhe的yW修飾喪失。利用雙熒光蛋白報告系統來評估TYW2缺失對程序性核糖體移碼（PRF）的影響，結果顯示TYW2 KO細胞中PRF事件顯著增加。核糖體分析進一步揭示了TYW2缺失導致核糖體在苯丙氨酸（Phe）密碼子處的停留時間增加，由此表明，雖然低修飾的tRNAPhe對蛋白質合成沒有整體影響，但由于在Phe密碼子處的特定停頓，TYW2敲除（KO）細胞可能更容易出現閱讀框錯誤。

隨后，研究人員通過免疫肽組學技術分析了TYW2 KO細胞所呈現的異常肽段。質譜分析從黑色素瘤細胞系中鑒定出大量由TYW2缺失誘導產生的移碼（out-of-frame）肽段，這些肽段能夠被MHC分子呈遞并可能被T細胞識別為外來抗原。與野生型（WT）細胞相比，TYW2 KO細胞中移碼肽段的數量顯著增加，且這些肽段傾向于出現在源蛋白的N端，它們與已知的HLA結合肽段具有相似的特征，并且在某些HLA等位基因中表現出更高的結合親和力，證實TYW2的缺失與異常肽的內源性HLA呈遞有關。與此同時，對分離出的蛋白酶體的降解產物進行分析顯示，與WT細胞相比，KO細胞的降解產物具有顯著差異，且檢測到的降解產物數量更多，并且發現了多個僅在KO細胞中出現的移碼和跨框（trans-frame）肽段。這些數據表明，TYW2缺失導致的翻譯保真度缺陷表現為降解組和免疫肽組的顯著差異。進一步地，研究人員從健康供體中分離外周血單個核細胞（PBMC），并將其與負載有上述移碼肽段的成熟樹突狀細胞（DC）共培養，利用流式細胞術進行檢測后發現，這些由TYW2缺失誘導產生的移碼肽段能夠激活CD8+ T細胞，具有免疫原性。進一步測試這些肽段激活自體幼稚CD8+ T細胞的能力，結果顯示在6名供體中，有5名和3名分別對兩種移碼肽段產生反應，而對已知突變編碼的新抗原則無反應，證實了這些移碼肽段的免疫原性。

隨后，研究人員在體內測試了翻譯異常對免疫監視的貢獻。將Tyw2 KO的小鼠黑色素瘤細胞接種到免疫健全的小鼠體內后，實驗結果顯示，與WT細胞相比，Tyw2 KO的腫瘤細胞生長顯著減緩，而且這種生長抑制作用依賴于CD8+ T細胞的存在。同時，將腫瘤細胞裂解物（TCL）加載到DC上，再與CD8+ T細胞共培養后發現，與WT TCL相比，Tyw2 KO TCL能夠顯著增強CD8+ T細胞的增殖。這些結果表明，Tyw2的缺失能夠增強腫瘤細胞的免疫原性，激活CD8+ T細胞，從而抑制腫瘤生長。進一步地通過單細胞RNA測序（scRNA-seq）分析Tyw2 KO與WT腫瘤的免疫微環境差異，研究人員發現，與WT腫瘤相比，Tyw2 KO腫瘤中CD8+ T細胞的比例在第21天顯著增加，且這些CD8+ T細胞更多地表現為耗竭狀態，這種耗竭與誘導抑制性檢查點受體共表達的高水平持續抗原刺激有關。此外，通過CODEX多色組織成像技術，研究人員進一步確認了Tyw2 KO腫瘤中CD8+ T細胞的浸潤增加和耗竭特征。這些發現表明，Tyw2的缺失不僅增強了腫瘤的免疫原性，還導致了CD8+ T細胞的大量浸潤和耗竭，這可能與腫瘤免疫微環境的改變有關。

既然在Tyw2 KO腫瘤免疫微環境中觀察到了T細胞衰竭特征，那么Tyw2 KO荷瘤小鼠是否能從ICB療法中獲益呢？研究人員給與荷瘤小鼠抗程序性死亡蛋白1（PD-1）抗體治療，發現與WT腫瘤小鼠相比，Tyw2 KO腫瘤小鼠對PD-1抗體治療的反應顯著增強，表現為腫瘤生長延遲，部分小鼠甚至達到無腫瘤或腫瘤體積極小的狀態。通過分析小鼠的T細胞反應，研究人員還發現Tyw2 KO小鼠的T細胞能夠特異性識別并反應于由Tyw2缺失誘導產生的異常肽段，進一步證實了Tyw2缺失能夠增強腫瘤對ICB療法的敏感性。與此同時，研究人員分析了黑色素瘤患者的臨床數據和樣本，結果顯示，較低的TYW2表達水平與改善的無進展生存期（PFS）相關，且在治療中的樣本中，TYW2表達水平能夠預測ICB療法的反應，低表達水平與更好的治療反應相關。研究還發現TYW2表達水平與腫瘤微環境中的免疫激活基因表達相關，低TYW2表達與腫瘤中CD8+ T細胞的浸潤增加和細胞毒性及耗竭活性增強相關。這些發現強調了TYW2在抗腫瘤免疫和癌癥免疫治療中的關鍵作用，其作用范圍從小鼠模型擴展到各種臨床環境。

綜上所述，本研究闡明了tRNA修飾酶TYW2的缺失如何影響異常肽段的生成、腫瘤識別和免疫介導的腫瘤消除，揭示了翻譯失調在腫瘤免疫中的重要作用，為開發新的癌癥免疫療法提供了理論基礎，并為預測患者對ICB療法的反應提供了潛在的生物標志物。此外，本研究的結果還強調了非突變來源的新抗原在腫瘤免疫中的潛力，為未來個性化免疫治療策略的開發提供了新的方向。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.03.003

制版人： 十一

參考文獻

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4. Mohler, K., and Ibba, M. (2017). Translational fidelity and mistranslation in the cellular response to stress.Nat. Microbiol.2, 17117.

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