KRAS/IRF2/CXCL3促进结直肠癌转移及原发性免疫检查点耐药的作用机制

The vast majority of metastatic CRC (mCRC) patients do not respond to immune checkpoint blockade (ICB) therapy. It is essential to fully understand the regulatory mechanism of immune microenvironment within the tumors and to explore novel combination strategies. Our preliminary data generated from the newly established mCRC mouse model suggested that KRAS mutation might induce immune evasion, promote metastasis, and drive ICB via suppression of IRF2 and subsequent inactivation of interferon response, as well as activation of CXCL3 expression, which in turn promote MDSC infiltration. In the present study, we will investigate the function and dissect the mechanism of KRAS/IRF2 axis in regulating tumor associated immune microenvironment and metastasis of CRC, through iKAP model and cell lines, orthotopic mCRC mouse models, flow cytometry, as well as ChIPseq, et al. In addition, we will utilize the MC38 syngeneic CRC model, which is KRAS wild type. We will overexpress KRASG12D to establish MC38K cells to study the effect of KRAS mutation on ICB therapy. Moreover, we will overexpressing IRF2 in MC38K cells, or use CXCL3/CXCR2 inhibitor, to investigate the effect of rescue IRF2 or blocking CXCL3/CXCR2 on ICB therapy. This study will provide new evidence for developing novel strategies in targeting mCRC.

绝大多数转移性结直肠癌（mCRC）对免疫检查点阻断剂（ICB）无效，深入理解肿瘤微环境调控机制，开发新的联合疗法是对抗mCRC的关键科学问题。前期工作中，我们利用新建的mCRC转基因动物模型发现， KRAS突变可能通过抑制IRF2的表达，抑制肿瘤细胞中的干扰素反应，并激活CXCL3/CXCR2通路，促进MDSC浸润，从而介导肿瘤免疫逃逸，促进肿瘤侵袭转移并诱导ICB耐药。在本项目中，我们将: (i) 采用iKAP结直肠癌细胞株、盲肠原位移植瘤模型、流式细胞仪、ChIPseq等技术分析KRAS/IRF2对肿瘤免疫微环境及结直肠癌转移的调控机制；(ii) 使用KRAS野生型MC38结直肠癌细胞株，建立KRASG12D过表达细胞株，采用IRF2过表达质粒和CXCL3/CXCR2抑制剂，探讨干预KRAS/IRF2或CXCL3/CXCR2对ICB疗效的影响，为开发新的联合治疗方案提供理论基础。

研究背景：绝大多数转移性结直肠癌（mCRC）对免疫检查点阻断剂（ICB）无效，深入理解肿瘤微环境调控机制，开发新的联合疗法是对抗mCRC的关键科学问题。.研究内容：在本项目中，我们采用iKAP结直肠癌细胞株、同系结直肠癌小鼠模型、盲肠原位移植瘤模型、质谱流式技术（CyTOF）、流式细胞仪、ChIPseq等技术分析了KRAS/IRF2对肿瘤免疫微环境及结直肠癌转移的调控机制；使用KRAS野生型MC38结直肠癌细胞株，建立KRASG12D过表达细胞株，采用IRF2过表达质粒和CXCL3/CXCR2抑制剂，探讨了干预KRAS/IRF2或CXCL3/ CXCR2对ICB疗效的影响。.重要研究结果：（1）结直肠癌进展过程中，KRAS突变促进免疫抑制性微环境形成，主要表现为MDSC细胞浸润增加、CD8和CD4 T细胞浸润减少；(2)KRAS突变抑制结直肠癌细胞中的IFN反应；（3）KRAS突变型结直肠癌中，IRF2表达下调显著抑制IFN反应及IFN下游效应基因的表达，这些靶基因的功能广泛参与宿主防御性免疫反应、抗原加工和递呈、细胞程序性死亡；（4）IRF2从转录水平抑制CXCL3的表达，从而抑制CXCL3/CXCR2通路，抑制KRAS突变介导的MDSC的浸润；（5）IRF2过表达可抑制KRAS突变型结直肠癌侵袭和进展、逆转免疫抑制微环境表型，并增敏KRAS突变型结直肠癌对PD-1抗体的敏感性；（6）使用使用CXCR2抑制剂可阻断结直肠癌肿瘤中MDSC浸润，增加抗肿瘤T细胞浸润，抑制结直肠癌侵袭和进展，并增敏KRAS突变型结直肠癌对PD-1抗体的敏感性；（7）IRF2可作为结直肠癌免疫检查点阻断治疗的疗效预测标志物。.科学意义：该项目的完成，揭示了转移性结直肠癌免疫治疗耐药新机制，发现KRAS突变可以通过调控IRF2-CXCL3-CXCR2通路和募集MDSCs，诱导免疫抑制肿瘤微环境形成，促进免疫检查点治疗耐药，为开发晚期结直肠癌的新型联合治疗策略提供了理论依据。.