抗PD-1/PD-L1免疫檢查點阻斷（ICB）療法雖然革新了癌症的臨床治療模式，但腫瘤患者體内PD-L1或HLA-I的異常表達仍然顯著影響其療效¹。近年來，多項研究利用CRISPR/Cas9篩選技術系統性揭示了調控腫瘤細胞PD-L1和HLA-I表達的關鍵因子^2-5。然而，受傳統CRISPR篩選體系分辨率的限制，目前研究主要集中在基因層面的調控機制解析，而對位點層面的精細調控網絡仍缺乏深入理解。值得注意的是，腫瘤基因組中的體細胞突變可以通過調控這些關鍵免疫因子的表達，顯著影響腫瘤的發生、發展及ICB療法的敏感性。國際癌症基因組聯盟（ICGC）數據庫分析表明，單核苷酸變異（SNV）占體細胞突變的90%以上。然而，當前對這些遺傳變異的生物學功能及其臨床意義仍缺乏系統性認知，許多臨床相關突變的功能尚未得到充分解析。

2025年3月19日，北京大學/昌平實驗室魏文勝課題組在《Signal Transduction and Targeted Therapy》雜志發表了題為“Massively parallel interrogation of human functional variants modulating cancer immunosurveillance”的研究論文。該研究基于單堿基分辨率的高通量篩選技術，首次系統性鑒定出大量影響PD-L1和HLA-I表達的關鍵功能位點，構建了全新的腫瘤免疫調控分子圖譜，為精準免疫治療提供了重要理論基礎。

課題組此前構建了一套基于腺嘌呤堿基編輯器（ABEmax）的sgRNA文庫，包含約82萬個sgRNA，覆蓋人類基因組中所有可設計的潛在磷酸化修飾位點，包括絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA ⁶。本研究利用該sgRNA文庫，在人惡性黑色素瘤細胞A375中進行高通量功能篩選（圖1a），成功鑒定出上千個調控PD-L1和HLA-I表達的全新功能位點（圖1b–d）。通過大規模單獨驗證，研究證實這些位點不僅包括已知基因上的未被報道的調控位點，還涵蓋了一系列全新的調控基因及其關鍵功能位點，其中許多與磷酸化修飾密切相關，尤其是IFNγ信号通路相關的基因。

深入分析顯示，這些突變的影響不僅限于磷酸化修飾過程的改變，還可通過多種機制調控基因功能，包括幹擾mRNA或蛋白質穩定性、影響DNA結合能力、改變蛋白質-蛋白質相互作用以及調控酶活性等。這些多層次的調控作用最終影響免疫分子的表達水平，為解析腫瘤免疫微環境的動态調控提供了新視角。

圖1 基于ABEmax系統的高通量篩選鑒定調控PD-L1和HLA-I表達的功能位點

研究還發現了多種同時調控PD-L1和HLA-I表達的關鍵突變，例如臨床相關突變SETD2_Y1666。SETD2是主要的組蛋白甲基轉移酶，負責催化H3K36三甲基化(H3K36me3)。研究發現，Y1666位點的突變雖不影響SETD2的mRNA和蛋白表達水平，卻能嚴重破壞其H3K36me3的催化功能，進而導緻PD-L1和HLA-I的同步上調。這一發現表明，SETD2_Y1666突變可能通過調控染色質狀态影響腫瘤免疫逃逸。

進一步的動物實驗表明，在黑色素瘤和結腸癌模型中，該突變能夠顯著增強CD8+ T細胞的浸潤及細胞毒性，并有效提高抗PD-1治療的療效（圖2a–b）。此外，在多種人類腫瘤細胞系（黑色素瘤A375和A875、纖維肉瘤HT1080、乳腺癌MCF-7）中，該突變均表現出一緻的免疫調控作用，凸顯了其在臨床應用中的廣譜價值（圖2c）。這一發現與近期多項臨床研究結果相呼應，這些臨床研究表明，攜帶SETD2失活突變的不同癌症類型的患者對ICB治療具有更顯著的響應。

本研究進一步整合ICGC和COSMIC數據庫的多組癌症患者數據，發現本研究篩選出的關鍵位點在臨床上具有較高的相關性，約40%的位點可在現有臨床數據庫中找到對應突變（圖2d）。這一研究首次在單氨基酸/單堿基分辨率層面系統性解析了PD-L1和HLA-I的表達調控網絡，為預測腫瘤免疫應答和ICB治療效果提供了重要的臨床生物标志物，同時也為癌症臨床診斷、ICB治療及創新藥物研發提供了全新的視角。

圖2 篩選鑒定出的代表性臨床相關位點及其在多種腫瘤模型和細胞系中的免疫調控功能

昌平實驗室副研究員劉瑩博士、北京大學已出站博士後劉永爍博士（現任山東省腫瘤醫院檢驗科副研究員）、beat365官方网站博士研究生牛煦然、前沿交叉學科研究院博士研究生陳盎以及昌平實驗室博士後李依舟博士為該論文的共同第一作者。該研究得到了昌平實驗室、國家自然科學基金、北大-清華生命科學聯合中心、泰山學者基金及中國博士後基金的支持。

文章鍊接：https://www.nature.com/articles/s41392-025-02171-5

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