胃癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，位居我國癌症發病率第3位[1]。FDA批准使用PD-1/PD-L1抑制劑治療胃癌，但是其客觀響應率僅有22%左右[2]，因此我們需要對胃癌抵抗免疫治療的機製做更深入的研究以開發針對性的療法。
LSD1是第一個被鑑定出來的組蛋白去甲基化酶，它可以去除組蛋白H3K4上的甲基從而對多種基因的轉錄進行調控[3,4]。LSD1也可以作為一種癌基因，促進多種腫瘤的發生髮展[5,6]。已有的研究表明LSD1可以通過塑造抑制性的腫瘤免疫微環境（TME），來促進神經膠質瘤以及三陰性乳腺癌的發展[7,8]， 抑制LSD1可以增強抗腫瘤免疫應答，改善PD-1/PD-L1抑制劑的療效[9,10]。
還有研究顯示LSD1在胃癌中表達顯著上調，並且 LSD1可以促進胃癌細胞增殖與轉移，抑制LSD1能夠抑制胃癌細胞的增殖與轉移活性[11]。但是目前仍不清楚LSD1在胃癌的微環境中是否發揮免疫調節的作用。
近日， 鄭州大學劉宏民教授和鄭一超副教授領銜的研究團隊在 Molecular Cancer 雜誌發表研究成果[12]。他們發現， 胃癌細胞高表達LSD1可以促進PD-L1在外泌體中的積累，從而抑制T細胞免疫應答。敲除胃癌細胞中的LSD1可以顯著增強抗腫瘤免疫應答，抑制腫瘤的生長。
這項研究成果 首次揭示了LSD1在塑造胃癌免疫微環境中的作用，提示LSD1或許可以成為胃癌治療的新靶點。
論文首頁截圖
研究團隊通過分析公共資料庫中測序數據發現， LSD1表達水平與胃癌中CD8+T細胞浸潤呈負相關。
為了確定腫瘤細胞中LSD1表達是否影響T細胞抗腫瘤免疫應答，研究團隊將敲除LSD1的腫瘤細胞系或WT腫瘤細胞系，接種至WT小鼠（615小鼠）或T細胞缺陷的Nude小鼠皮下，觀察腫瘤生長趨勢。他們發現敲除LSD1的腫瘤細胞在WT小鼠體內的生長明顯被抑制，而在Nude小鼠體內則不會。這些結果表明 LSD1可能通過抑制T細胞應答來促進腫瘤生長。
敲除腫瘤細胞中LSD1以T細胞依賴的方式抑制腫瘤生長
由於抑制LSD1可增強抗腫瘤免疫應答，並增強PD-1/PD-L1抑制劑在乳腺癌和黑色素瘤中的抗腫瘤功效[9,10]，研究團隊推測LSD1可能通過PD-L1抑制T細胞的活化。
為了驗證這個猜想，他們對胃癌患者的臨床標本進行免疫組織化學染色，結果表明 癌組織中LSD1的表達顯著高於癌旁組織，並且PD-L1和LSD1的表達呈正相關，而CD8+T細胞的數量與LSD1的表達水平呈負相關。這些結果暗示LSD1和PD-L1之間可能存在調控關係。
在胃癌患者中，LSD1的表達與PD-L1呈正相關
不過在使用Western blot檢測PD-L1蛋白質水平時發現，抑制/敲低LSD1不影響細胞膜上PD-L1水平，但是顯著降低了腫瘤細胞來源的外泌體上的PD-L1水平。這些數據表明 LSD1可以調控PD-L1的表達，並且促進PD-L1通過外泌體途徑分泌至細胞外。
LSD1促進PD-L1通過外泌體分泌至細胞外
那麼腫瘤細胞來源外泌體的PD-L1能不能結合T細胞並抑制T細胞的功能呢？
研究團隊將來源於胃癌細胞系BGC-823的外泌體（B-EXO）或LSD1-KO BGC-823的外泌體（B KO-EXO）與T細胞共孵育，電鏡成像顯示B-EXO可以結合至T細胞表面，而B KO-EXO結合能力明顯下降。
他們還發現B-EXO可以顯著抑制T細胞的活化，而且這種抑制作用可以被PD-L1抗體減弱。而與B KO-EXO孵育的T細胞活化水平則沒有顯著變化。這些數據表明 LSD1促進外泌體中PD-L1水平升高，並以PD-L1依賴的方式抑制T細胞的活化。
LSD1促進腫瘤細胞來源外泌體以PD-L1依賴的方式抑制T細胞活性
我們都知道外泌體是腫瘤微環境中細胞間通訊的關鍵參與者，雖然胃癌細胞來源的外泌體可以直接抑制T細胞活化，但外泌體是否可以將PD-L1遞送至其他癌細胞，以及LSD1在此過程中的作用仍不清楚。
為了探究這個問題，研究團隊將螢光標記的B-EXO和B KO-EXO與低表達PD-L1的胃癌細胞MGC-803共孵育，結果顯示B-EXO可以將PD-L1轉移至腫瘤細胞膜上，當活化的CD8+T細胞與用B-EXO處理的MCG-803共培養時，其表面活化標誌物CD69的表達會顯著下調，而與用B KO-EXO處理的MCG-803共培養的T細胞則不受影響。這說明 外泌體中的PD-L1可以轉運到其他癌細胞中，從而誘導腫瘤免疫逃逸，而LSD1缺陷則減弱了這種作用。
LSD1促進PD-L1以外泌體依賴的方式轉移至其他腫瘤細胞表面
以上體外實驗證實了LSD1可以增強胃癌細胞來源的外泌體抑制T細胞免疫應答的能力，為了在體內驗證以上發現，研究團隊構建了皮下瘤小鼠模型。他們發現敲除腫瘤細胞中的LSD1後腫瘤的生長顯著減緩；為荷瘤小鼠注射WT腫瘤細胞來源的外泌體顯著加速了腫瘤的生長，若同時注射PD-1重組蛋白則可以解除這種加速腫瘤生長的效應。
對腫瘤浸潤的免疫細胞進行分析發現，敲除腫瘤細胞上的LSD1後，腫瘤浸潤的CD8+T細胞數量顯著增加，並且T細胞分泌細胞因子的能力也顯著增強。這些結果表明 LSD1可以在體內環境中加速腫瘤的生長，這種促腫瘤的作用部分依賴於促進腫瘤細胞分泌PD-L1陽性外泌體抑制T細胞免疫應答。
LSD1可以增強胃癌細胞來源的外泌體抑制T細胞免疫應答的能力
總的來說，這項研究表明LSD1可以通過增加外泌體中PD-L1來抑制T細胞抗腫瘤功能。更重要的是，以外泌體為載體，LSD1+腫瘤細胞可以將PD-L1傳遞給其他腫瘤細胞，進而促進腫瘤的免疫逃逸。
這些發現提示 LSD1或許可以作為胃癌治療的新靶點，同時也期待進一步的研究探索LSD1抑制劑與PD-1/PD-L1抑制劑聯用能否改善免疫治療效果。
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