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1区8.3分!单细胞+空间转录组学揭秘:ISG15在乳腺癌干细胞中“作恶”:操控免疫“叛变”,“黑化”巨噬细胞,引爆乳腺癌淋巴结转移!

1区8.3分!单细胞+空间转录组学揭秘:ISG15在乳腺癌干细胞中“作恶”:操控免疫“叛变”,“黑化”巨噬细胞,引爆乳腺癌淋巴结转移! CNS生信新靶点挖掘
2026-03-20
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导读:乳腺癌转移是导致患者预后不良的主要原因,而癌症干细胞(CSCs)在其中扮演关键角色。本研究通过单细胞RNA测序和空间转录组学技术,首次揭示了ISG15在乳腺癌干细胞中高表达,通过驱动M2型巨噬细胞极化
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乳腺癌转移是导致患者预后不良的主要原因,而癌症干细胞(CSCs)在其中扮演关键角色。本研究通过单细胞RNA测序和空间转录组学技术,首次揭示了ISG15在乳腺癌干细胞中高表达,通过驱动M2型巨噬细胞极化和抑制T细胞活化,重塑免疫抑制微环境,从而促进淋巴结转移。这一发现不仅阐明了CSCs与免疫细胞之间的复杂对话,也为靶向ISG15的免疫治疗提供了全新思路。

今天给大家解读一篇2月发表在《BMC Medicine》上的题目为“ISG15-driven immune modulation and tumor progression in breast cancer metastasis: insights from single-cell and spatial transcriptomics.”的文章。本研究旨在阐明乳腺癌干细胞(CSCs)在淋巴结转移过程中如何重塑免疫微环境。研究通过建立小鼠原位乳腺癌模型,获取原发瘤和淋巴结转移组织,利用单细胞RNA测序和空间转录组学分析细胞异质性与通讯。结合TCGA数据分析、体外CSCs功能实验及体内小鼠模型,发现ISG15在转移灶CSCs中高表达,并通过促进IL-10分泌诱导M2型巨噬细胞极化,同时通过激活JAK-STAT信号通路上调PD-L1以抑制T细胞活性,最终驱动乳腺癌淋巴结转移。请持续关注我们,每天为您解读最新见刊的文献!)想薅生信资料羊毛?直接在对话框回复 “资料”,免费领取干货大礼包!

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团队成员合影(位于上海陆家嘴中心,可随时预约参观)

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题目:《ISG15驱动的免疫调节与乳腺癌转移中的肿瘤进展:来自单细胞和空间转录组学的见解ISG15-driven immune modulation and tumor progression in breast cancer metastasis: insights from single-cell and spatial transcriptomics

发表期刊:BMC Medicine

影响因子:8.3

研究背景

1.乳腺癌淋巴结转移是患者预后不良的主要原因之一。
2.癌症干细胞在乳腺癌的发展和转移中起重要作用,但其在淋巴结转移中与免疫微环境相互作用的分子机制尚不清楚。
3.肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞和T细胞是影响肿瘤进展的关键免疫成分。
4.干扰素刺激基因15(ISG15)在多种癌症的免疫逃逸和微环境调节中扮演重要角色,但其在乳腺癌CSCs中的具体功能和机制尚未被充分研究。



                            CNSknowall 平台 Pubmed+AI 快速提炼全文要点

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                            研究思路:

                                  1. 发现阶段
                                    通过小鼠模型获取原发和转移组织,利用单细胞测序比较两者细胞组成差异,发现转移灶中CSCs比例升高,且CSCs与单核/巨噬细胞通讯增强。筛选出在转移灶CSCs中显著上调的关键基因ISG15。
                                  2. 功能验证阶段(体外)
                                    • 验证ISG15对CSCs自身功能的影响:通过过表达/沉默ISG15,检测CSCs的干性、增殖、迁移和侵袭能力。
                                    • 验证ISG15对免疫细胞的调节:建立CSCs与巨噬细胞/T细胞的共培养体系,探究ISG15对巨噬细胞极化(M2型)和T细胞活化(增殖与IFN-γ分泌)的影响,并检测相关细胞因子(如IL-10)和信号通路(JAK-STAT-PD-L1)的变化。
                                  3. 功能验证阶段(体内)
                                    在小鼠皮下和原位移植瘤模型中,沉默ISG15,观察其对肿瘤生长、淋巴结转移及肿瘤组织内M2巨噬细胞和T细胞比例的影响。
                                  4. 机制深入阶段
                                    通过转录组测序、双荧光素酶报告基因实验和染色质免疫共沉淀等技术,阐明ISG15通过JAK-STAT信号通路激活STAT3,从而转录上调PD-L1的具体机制。

                                  研究亮点:

                                          1. 多组学整合分析
                                            结合单细胞RNA测序、空间转录组学与TCGA数据库分析,从多维度解析了乳腺癌原发灶与淋巴结转移灶的微环境异质性及细胞间通讯。
                                          2. 深入的机制探索
                                            不仅发现了现象(ISG15高表达与M2极化、T细胞抑制相关),还通过体内外实验深入揭示了其上游(IL-10分泌)和下游(JAK-STAT-PD-L1轴)的分子机制。
                                          3. 治疗策略验证
                                            在机制研究中,使用了JAK2/STAT3抑制剂(WP1066)和PD-1/PD-L1阻断抗体进行干预,验证了关键信号通路和免疫检查点的作用,为靶向治疗提供了实验依据。


                                              研究结果:

                                                        1. 单细胞与空间转录组学分析

                                                          • 淋巴结转移组织中CSCs和单核细胞比例高于原发灶,T细胞比例降低。
                                                          • 细胞通讯分析显示,在转移灶中CSCs与单核/巨噬细胞间的信号交流显著增强。
                                                          • 空间分析显示CSCs与单核细胞在原发性肿瘤中存在空间互作模式。
                                                        2. ISG15增强CSCs的干性与转移能力

                                                          • ISG15在淋巴结转移来源的CSCs中高表达。
                                                          • 过表达ISG15能显著提升乳腺癌干细胞的自我更新(球体形成、克隆形成)、增殖、迁移和侵袭能力;沉默ISG15则抑制这些能力。
                                                        3. ISG15诱导M2型巨噬细胞极化

                                                          • CSCs过表达ISG15后,其条件培养基能促进巨噬细胞表达M2型标志物(Arg1, CD163, CD206),抑制M1型标志物(CD86)。
                                                          • ISG15过表达能增加CSCs分泌IL-10,而IL-10已知可诱导M2极化。
                                                        4. ISG15抑制T细胞活化并通过JAK-STAT-PD-L1轴介导免疫逃逸

                                                          • CSCs过表达ISG15会抑制共培养体系中T细胞的增殖和活性(IFN-γ分泌)。
                                                          • ISG15激活JAK2-STAT3信号通路,增加STAT3磷酸化。
                                                          • 磷酸化的STAT3结合至PD-L1基因启动子区,上调其转录和蛋白表达。
                                                          • 使用JAK2/STAT3抑制剂(WP1066)或PD-1/PD-L1阻断抗体,可以逆转ISG15过表达导致的T细胞抑制。
                                                        5. 体内实验验证

                                                          • 在小鼠模型中,沉默ISG15能显著抑制肿瘤生长和淋巴结转移。
                                                          • 沉默ISG15降低了肿瘤组织内M2型巨噬细胞的数量和CD206表达,同时增加了CD8+ T细胞的浸润和IFN-γ表达。
                                                        6. 临床数据分析

                                                          • TCGA数据分析显示,ISG15在乳腺癌肿瘤组织中高表达,且其高表达与M2型巨噬细胞浸润增加及免疫调节相关通路富集相关。


                                                        研究总结:

                                                        • 结论
                                                          乳腺癌CSCs中的ISG15通过驱动M2型巨噬细胞极化(可能经由IL-10)和抑制T细胞活化(通过JAK-STAT-PD-L1轴)来重塑免疫抑制微环境,从而促进乳腺癌的淋巴结转移。
                                                        • 讨论与意义
                                                          • 本研究揭示了ISG15在CSCs介导的免疫调节和转移中的核心作用,为其作为乳腺癌治疗新靶点提供了理论依据。
                                                          • 研究指出了靶向ISG15或其下游通路(如联合PD-1/PD-L1抑制剂)可能是一种有前景的治疗策略。
                                                        • 局限性
                                                          • 研究所用模型和样本量有限,未来需使用患者来源异种移植模型等进行进一步验证。
                                                          • 本研究使用的空间转录组数据仅包含原发性肿瘤样本,无法直接表征淋巴结转移灶的空间微环境特征。
                                                          • 未直接鉴定ISG15的下游分子靶标,其调控IL-10分泌的具体机制有待进一步阐明。

                                                        结果译文:

                                                        1.BRCA转移:单细胞测序揭示微环境异质性与CSCs的潜在作用


                                                        乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一,其转移是导致不良预后的重要因素。近期单细胞RNA测序技术的进步使得对肿瘤微环境进行高分辨率分析成为可能,为了解免疫异质性和转移背后的机制提供了见解[59]。为了探究这些机制并确定潜在的治疗靶点,我们对原发BRCA肿瘤(BRCA_PT)和匹配的淋巴结转移性肿瘤(BRCA_LNMT)进行了scRNA-seq分析(图1A)。
                                                        该队列包括两个原发BRCA样本(BRCA_PT;N1/2)和两个淋巴结转移性BRCA样本(BRCA_LNMT;N3/4)。scRNA-seq数据在Seurat中处理,并进行了质量控制和标准化。过滤后,nCount与percent.mt之间的相关性为 -0.12,nCount与nFeature之间的相关性为0.9(附加文件2:图S2A),表明细胞质量良好。对前2000个高变基因进行PCA分析(RunPCA;附加文件2:图S2B),结果显示四个样本间未检测到批次效应(附加文件2:图S2C)。随后使用JackStrawPlot函数可视化前40个主成分(附加文件2:图S2D),前六个主成分的主要基因见附加文件2:图S2E和F。
                                                        通过均匀流形近似与投影识别出18个细胞簇(图1B),并根据典型标记基因将其注释为六种细胞类型:单核细胞、B细胞、T细胞、NK细胞、树突状细胞和CSCs(图1C和D,附加文件2:图S2G)。细胞类型比例的比较分析显示,BRCA_PT和BRCA_LNMT之间存在显著的组成差异(图1E和F)。尽管两组中存在相同的六类细胞,但其相对丰度差异很大。例如,与BRCA_PT相比,BRCA_LNMT中癌症干细胞和单核细胞的丰度更高,而T细胞的比例则更低。我们进一步应用CytoTRACE2评估了来自BRCA_PT和BRCA_LNMT的肿瘤衍生细胞的干性。结果表明,BRCA_LNMT的CytoTRACE2干性评分显著高于BRCA_PT,表明淋巴结转移中存在更高比例的干细胞样细胞。根据CytoTRACE2-潜能分类,我们观察到具有更高干性潜能的细胞——即寡能和多能群体——主要定位在与CSC簇相对应的区域(附加文件2:图S2H)。重要的是,从CytoTRACE2推断出的高干性区域的空间分布与通过典型干细胞标记物定义的CSC簇高度一致,从计算转录组学的角度进一步验证了我们CSC注释的准确性。
                                                        此外,对经典上皮标记物EPCAM、KRT8或KRT18与CD133或CD44共染的多重免疫荧光染色显示,缺乏基质或上皮成分。这些结果与我们未在样本中检测到基质或上皮细胞的scRNA-seq结果一致(图1G和附加文件2:图S2I)。值得注意的是,BRCA_LNMT表现出更高的CSCs和单核细胞丰度,而T细胞的比例则较低。CSCs因其启动肿瘤、促进转移、抵抗化疗和自我更新的能力,被公认为癌症治疗的主要挑战[60]。基于我们的scRNA-seq发现及先前的研究,我们提出CSCs可能通过与TME中的免疫细胞交互作用,促成BRCA淋巴结转移。

                                                        2.ISG15促进BRCA干细胞的自我更新和转移能力


                                                        为了在基因水平上进一步探究CSCs调控BRCA淋巴结转移的潜在分子机制,我们分析了来自BRCA_PT和BRCA_LNMT组织样本中CSCs的差异表达基因。我们鉴定出40个DEGs(附加文件2:图S3A;附加文件1:表S1),包括31个上调和9个下调基因。对BRCA_LNMT CSCs中31个上调基因的蛋白互作分析显示,排名靠前的基因是B2m、Irf7、Isg15和Ifit3(图S3B)。气泡图分析证实,ISG15在CSCs_BRCA_LNMT中表达显著升高。虽然仅在较小的CSCs亚群中表达(点较小),但这些细胞表现出高表达水平(颜色更深),表明该亚群中ISG15的强烈上调(图2A)。
                                                        为了验证CSCs中ISG15的表达,通过FCM从4T1和4T07细胞中分离出CD133+亚群。具体的设门策略如图2B所示。对分选细胞的免疫荧光染色证实了CSC标记物CD133、CD44、OCT4和NESTIN的表达(图2C和附加文件2:图S3C),表明4T1-S和4T07-S细胞成功分选。值得注意的是,CD44+ CSCs在原发肿瘤中占主导,而CD133+ CSCs在LNMT组织中更为普遍,提示存在部位特异性的CSC亚型异质性。
                                                        基因表达分析显示,ISG15在CSCs中表达最高(附加文件2:图S3D)。对CD133+和CD133- CSCs(通过免疫磁珠分选)的蛋白质印迹分析显示,ISG15在CD133+细胞中的表达显著升高,表明ISG15主要在这一CSC亚群中发挥作用。相比之下, bulk肿瘤细胞(未分选)表现出中等水平的ISG15,介于CD133+和CD133-细胞之间(图2D)。此外,与未结合的对照细胞相比,4T1-S细胞中CSC标记物CD133、Nestin、CD44和OCT4的表达显著上调(图2E)。先前的研究已将ISG15与BRCA不良预后联系起来[61]。然而,关于ISG15在CSCs中的具体作用和机制的研究仍然有限,值得进一步探究。
                                                        接下来,对4T1-S和4T07-S细胞进行了基于慢病毒的ISG15表达操作。蛋白质印迹分析显示(图2F和G及附加文件2:图S3E和F),在过表达时,4T1-S和4T07-S中ISG15表达显著增加,而在沉默时显著降低,其中sh-ISG15-1表现出最强的敲低效果,后续实验选用此序列。
                                                        随后,使用蛋白质印迹、成球实验和集落形成实验评估了4T1-S和4T07-S细胞的自我更新能力。结果显示(图2H-J及附加文件2:图S3G和H),ISG15过表达显著增加了干性标记物NESTIN、OCT4和SOX2的表达,同时成球和集落数量也显著增加,表明4T1-S和4T07-S细胞的自我更新能力增强。相反,ISG15沉默显著抑制了干细胞表型,如成球和集落形成。
                                                        使用CCK-8和Transwell实验检测了增殖、迁移和侵袭能力。ISG15过表达显著促进了4T1-S和4T07-S细胞的增殖、迁移和侵袭,而ISG15沉默则显著抑制了这些特性(图2K和L及附加文件2:图S3I-K)。
                                                        总的来说,这些结果表明ISG15高表达促进了4T1-S和4T07-S细胞的自我更新和迁移/侵袭能力,表明ISG15是BRCA淋巴结转移的关键促成因素。

                                                        3.CSC-免疫细胞通讯在BRCA转移中的作用及机制


                                                        TME中CSCs与免疫细胞之间的交互作用对于原发肿瘤生长、转移进展和免疫逃逸至关重要[62]。在本研究中,我们利用“CellChat”包分析了CSCs和非CSCs与其他不同细胞类型之间的细胞通讯。该分析揭示了BRCA_LNMT组织中复杂的细胞间相互作用网络,尤其突出了CSCs与单核细胞之间的强信号传导(附加文件2:图S4A和B,图3A)。此外,与BRCA_PT组相比,BRCA_LNMT组中CSCs与单核细胞之间的通讯强度显著增强(图3B)。
                                                        此外,我们使用Seurat包对小鼠BRCA组织的空间转录组数据进行了聚类分析(图3C,附加文件2:图S4C)。与scRNA-seq数据的整合使得能够注释ST-seq细胞群并推断空间富集模式(图3D)。CSCs和单核细胞的分布见附加文件2:图S4D。利用R中的“SPOTlight”包,我们获得了细胞间空间相互作用的信息,并生成了描绘细胞间相互作用强度的圆形图(图3E),揭示了CSCs与单核细胞之间的最强相互作用。
                                                        单核细胞是先天免疫系统的循环白细胞,可浸润组织并分化为巨噬细胞或DC[63]。对单核细胞的亚群分析确定了14个不同的簇,注释为巨噬细胞和DC(图3F和G,附加文件2:图S5A),其中巨噬细胞占主导。基于此发现,我们假设CSCs与单核细胞之间的细胞通讯主要发生在CSCs与巨噬细胞之间。
                                                        浸润肿瘤组织的巨噬细胞被称为TAMs。这些TAMs包括M1和M2两种亚型,其中M2亚型在促进肿瘤生长和转移中起重要作用[64]。通过使用M1和M2巨噬细胞标记基因对巨噬细胞亚型进行注释(附加文件2:图S5B),我们观察到大多数细胞属于M2亚型,并且BRCA_LNMT组织中的TAMs主要呈现M2亚型(图3H-J)。将这些发现与我们的细胞-细胞通讯分析相结合,我们提出CSC-TAM相互作用可能促进M2巨噬细胞极化,从而促成肿瘤生长和转移。此外,我们对BRCA_LNMT和BRCA_PT组织进行了免疫组织化学和流式细胞术分析,发现与原发肿瘤组织相比,CSCs,特别是CD44+细胞的比例更高(图3K),验证了单细胞转录组测序的结果。此外,M2巨噬细胞的比例增加(图3L),而T细胞的比例显著降低(图3M和N)。
                                                        需要注意的是,本研究中使用的空间转录组数据集GSE198353来源于原发BRCA肿瘤。因此,观察到的CSCs和单核细胞的空间共定位仅反映了PT组织中潜在的相互作用模式。对于LNM组织,免疫相互作用特征通过结合scRNA-seq、FCM和免疫组织化学进行了验证,增强了分析的全面性。

                                                        4.ISG15在4T1-S中促进巨噬细胞M2极化的分子机制及IL-10的作用


                                                        为了探究CSCs如何通过细胞间通讯影响巨噬细胞极化,并研究其潜在的分子机制,我们使用来自4T1-S细胞的条件培养基在体外刺激Raw264.7巨噬细胞。蛋白质印迹分析(图4A)表明,4T1-S细胞中ISG15的过表达显著增加了M2巨噬细胞标记物(Arg1、CD163、CD206)的表达,并降低了M1标记物CD86的表达。相反,ISG15敲低降低了M2标记物的表达并提高了CD86的水平。FCM(图4B和C)证实,ISG15过表达促进了M2巨噬细胞的富集并抑制了M1巨噬细胞群体,而ISG15沉默则产生相反的效果。这些发现表明,4T1-S细胞中的ISG15促进巨噬细胞向M2表型极化。
                                                        先前的研究报道,ISG15可以增强IL-10的分泌[65],而IL-10可以诱导TAMs极化为M2巨噬细胞[64]。与这些报道一致,对4T1-S_CM中IL-10的ELISA定量表明,ISG15过表达显著提高了IL-10水平,而ISG15敲低则显著降低了IL-10的分泌(图4D)。这些结果表明4T1-S中的ISG15可以促进IL-10的分泌。
                                                        基于上述发现,我们假设4T1-S中的ISG15可能通过增强IL-10的分泌来促进巨噬细胞M2极化(图4E)。鉴于CSC条件培养基可能含有多种细胞因子,包括TGF-β、CSF1和IL-4,后续的细胞因子阵列分析有助于识别驱动M2极化的关键因子,并确定ISG15是否间接调控IL-10/TGF-β表达以介导其效应。


                                                        5.BRCA肿瘤组织中ISG15的高表达与M2巨噬细胞极化和T细胞活化相关


                                                        基于这些结果,我们利用TCGA-BRCA队列的转录组数据,进一步探究了CSCs中ISG15的参与及其对BRCA免疫景观的影响。基因差异表达分析(附加文件2:图S6A)显示,与正常组织相比,BRCA肿瘤组织表现出614个显著上调和1075个显著下调的基因,其中ISG15是最显著上调的基因之一(附加文件2:图S6B)。根据ISG15表达的中位数,BRCA肿瘤样本被分为高、低ISG15表达组。这两组之间的比较(附加文件2:图S6C)在ISG15高表达组中鉴定出52个显著上调和24个显著下调的基因。对这些DEGs的进一步功能富集分析(附加文件2:图S6D)表明它们显著富集于免疫调节相关功能,如“免疫系统”、“免疫系统中的细胞因子信号传导”和“细胞特异性免疫反应”。此外,GSEA富集分析的结果(附加文件2:图S6E)显示,ISG15表达升高与参与免疫反应调控的通路密切相关。
                                                        免疫浸润分析(附加文件2:图S6F-H)揭示,ISG15高表达的BRCA肿瘤含有显著更高比例的M2巨噬细胞和更低比例的M1巨噬细胞,这与我们关于ISG15在CSCs中促进M2极化的实验结果一致。此外,雷达图分析(附加文件2:图S6G)显示,ISG15高表达样本中多种免疫调节亚型的比例升高,包括活化的NK细胞、CD8+ T细胞和DC。值得注意的是,免疫抑制细胞如M2巨噬细胞、Tfh细胞和调节性T细胞的增加,支持了我们的假设,即ISG15促进免疫耐受和M2极化,从而促成BRCA的淋巴结转移。此外,在ISG15高表达组中观察到总T细胞丰度明显降低,表明ISG15可能通过调节免疫细胞来影响肿瘤微环境中的免疫逃逸。

                                                        6.沉默ISG15抑制BRCA生长和淋巴结转移:免疫调节的作用


                                                        我们进一步在6-8周龄雌性BALB/c小鼠中进行了体内实验,通过将经过不同ISG15干预的4T1-S细胞注射到背部侧翼或左侧第四乳腺脂肪垫,分别建立皮下异种移植和原位乳腺脂肪垫肿瘤模型。对原位模型的肿瘤生长监测(图5A-C)显示,ISG15沉默显著抑制了肿瘤进展,表现为肿瘤体积和重量的显著减小。对原位BRCA模型淋巴结转移的免疫组织化学分析(图5D)表明,沉默ISG15显著减少了淋巴结转移的数量。这一发现表明,ISG15敲低抑制了BRCA的生长和淋巴结转移,为其在BRCA进展中的潜在作用提供了证据。
                                                        对原位肿瘤中免疫细胞亚群的流式细胞术分析表明(图5E和F),ISG15沉默减少了M2巨噬细胞的数量及其标记物CD206的表达,同时增加了M1巨噬细胞的数量及其标记物CD86的表达。此外,T细胞数量显著增加,CD8(图5G)和IFN-γ(图5H)的表达也更高。免疫组织化学结果(图5I)证实了这些发现,显示在ISG15沉默的肿瘤中,CD206+细胞减少,CD8+细胞增加。总的来说,这些结果表明ISG15敲低通过抑制M2巨噬细胞极化和促进T细胞活化来抑制BRCA进展,从而减少免疫逃逸并限制原发肿瘤生长和淋巴结转移(图5J)。

                                                        7.ISG15调控JAK-STAT信号通路影响BRCA转移和免疫逃逸


                                                        为了进一步阐明ISG15沉默影响BRCA生长和转移的机制,我们利用转录组测序分析了小鼠乳腺癌原位肿瘤组织的转录变化。结果显示(图6A),沉默ISG15导致481个基因的表达显著上调,同时330个基因的表达显著下调。热图显示了前50个下调基因(图6B)。GO富集分析(图6C)显示,这些DEGs富集在免疫调节相关过程中,包括“α-β T细胞活化负调控”和“免疫系统负调控”。KEGG通路分析(图6D)识别出JAK-STAT信号轴和癌症中的PD-L1表达/PD-1检查点通路显著富集。鉴于PD-L1与T细胞上的PD-1结合会导致T细胞耗竭并促进肿瘤免疫逃逸[66],并且考虑到临床验证的PD-1/PD-L1抑制剂的可用性,我们专注于该通路进行进一步验证。值得注意的是,ISG15沉默导致PD-L1表达显著下调(图6E),表明ISG15与PD-L1介导的T细胞抑制之间存在联系。此外,研究表明ISG15可以激活JAK/STAT信号,并且计算机模拟的基序分析在PD-L1调控区域内鉴定出一个STAT3结合位点(TCCCAG GAAG)(图6F)。
                                                        总之,我们假设ISG15可能通过调节JAK-STAT信号通路上调PD-L1表达,从而影响T细胞活化并介导免疫逃逸。

                                                        8.ISG15通过抑制T细胞活化和上调PD-L1表达促进免疫逃逸


                                                        为了验证我们的假设,我们在体外进行了4T1-S细胞与T细胞的共培养实验。FCM分析(图7A和B)显示,ISG15过表达显著抑制了T细胞的增殖和活性,而ISG15沉默则显著恢复了这两项指标。这些发现表明4T1-S细胞中的ISG15可以抑制T细胞活化。
                                                        蛋白质印迹分析(图7C)显示,ISG15过表达增加了JAK2和STAT3的磷酸化,并提高了PD-L1蛋白水平,而ISG15沉默则产生相反的效果。双荧光素酶报告基因实验(图7D)证实,ISG15过表达增强了PD-L1启动子活性,而敲低则降低了其活性。ChIP实验结果显示(图7E),在体外培养的4T1-S细胞(左图)和从小鼠肿瘤模型中分离的CSCs(右图)中,ISG15过表达显著增加了p-STAT3在PD-L1启动子上的富集,而ISG15沉默则显著减少了富集。这些发现表明,4T1-S细胞中的ISG15可以通过激活JAK-STAT信号轴来促进PD-L1转录。
                                                        为了阻断PD-L1或PD-1的作用,在4T1-S细胞和T细胞的共培养体系中加入了抗PD-L1或抗PD-1抗体处理。实验结果(图7F和G)显示,与oe-NC+抗-IgG对照组相比,oe-ISG15+抗-IgG组的T细胞增殖和活性显著降低。重要的是,在ISG15过表达的情况下,抗PD-L1和抗PD-1处理均显著恢复了T细胞功能,表明阻断PD-L1/PD-1轴可以逆转ISG15介导的T细胞抑制。为了验证上游信号通路,我们用JAK2/STAT3抑制剂WP1066处理了共培养体系。WP1066处理在ISG15过表达体系中显著增强了T细胞的增殖和活性(图7H和I),并显著降低了PD-L1表达水平(图7J)。
                                                        总的来说,这些结果表明ISG15通过激活JAK-STAT3通路上调PD-L1,从而抑制T细胞活化,进而促进免疫逃逸(图7K)。

                                                        更多结果和补充图表:doi10.1186/s12916-025-04614-w

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