Adv Sci | TP53缺失通过NF-κB-IFN-β-MHC-Ia信号轴促进骨肉瘤细胞抵抗NK细胞杀伤

骨肉瘤（osteosarcoma, OS）是最常见的原发性骨恶性肿瘤，具有高度的遗传异质性，而抑癌基因TP53的失活是骨肉瘤发生发展的关键驱动事件【1-3】。在正常组织稳态中，新发转化的细胞往往会被免疫系统迅速识别并清除，即"肿瘤免疫监视"；其中，自然杀伤（NK）细胞作为固有免疫的第一道防线，无需特异性抗原致敏即可清除处于稳态紊乱中的恶变前体细胞，在肿瘤发生的早期阶段尤为重要【4,5】。然而，尽管p53在肿瘤发生中的作用已被广泛研究，其如何影响肿瘤细胞与NK细胞的相互作用仍存在争议——有研究报道p53激活可通过上调NK活化配体（如ULBP1/2）增强NK细胞杀伤，也有研究显示野生型TP53细胞反而高表达NK抑制性配体HLA-Ia【6-8】。p53缺失究竟如何影响骨肉瘤发生早期的NK细胞免疫监视，至今尚不清楚。

近日，澳门大学医学院徐仁和（Ren-He Xu）教授团队在Advanced Science杂志上在线发表了题为TP53 Loss Elevates NF-κB-IFN-β-MHC-Ia Signaling to Promote NK Cell Resistance in Osteosarcoma的研究论文。该研究结合骨肉瘤细胞系、人胚胎干细胞（hESC）来源的间充质干细胞（MSC）疾病模型、同系小鼠模型以及临床样本分析，系统揭示了TP53缺失通过激活胞质双链DNA（dsDNA）-NF-κB-IFN-β信号轴，上调MHC-Ia分子表达，从而使骨肉瘤细胞及其前体细胞更能抵抗NK细胞介导的杀伤，促进肿瘤发生。这一发现为理解骨肉瘤早期免疫逃逸机制提供了全新视角，并提示靶向IFN-β-HLA-Ia轴可能成为TP53缺陷型骨肉瘤早期干预和NK细胞治疗的潜在策略。

首先，该团队选取了三种具有不同TP53状态的人骨肉瘤细胞系（TP53+/+的U2OS、TP53−/−的Saos2和MG63），发现TP53−/−细胞表面HLA-Ia（即经典MHC-I类分子HLA-A/B/C）表达显著更高，且对人原代NK细胞的杀伤表现出更强的抵抗。通过CRISPR-Cas9在U2OS细胞中敲除TP53后，HLA-Ia表达升高、NK抵抗增强；RNA-seq分析显示TP53−/−细胞中上调基因富集于I型干扰素（IFN-I）信号通路，NK抑制性配体（HLA-A/B/C、HLA-E）上调而活化配体（MICA、ULBP2/3等）下调。与之相应，与TP53−/−靶细胞共培养的NK细胞分泌颗粒酶B和IFN-γ的水平明显降低。进一步敲除β2微球蛋白（B2M，HLA-Ia表面表达所必需）可逆转NK抵抗；而在TP53−/−细胞中回补野生型p53（TP53OE）则降低HLA-Ia表达并部分恢复NK敏感性。这些结果确立了p53缺失-HLA-Ia上调-NK抵抗的因果关系。

随后，该团队在多种体内模型中验证了上述发现。将荧光素酶标记的不同TP53状态骨肉瘤细胞与人原代NK细胞共注射入NOD/SCID小鼠，TP53−/−肿瘤细胞在体内存留的生物发光信号显著高于TP53+/+组，而回补p53后该差异消失；皮下成瘤和胫骨内原位成瘤模型均证实p53缺失促进肿瘤的存活与建立。更重要的是，在免疫功能健全的BALB/c小鼠同系移植模型中，Trp53敲除的小鼠骨肉瘤K7M2细胞形成更大、更具侵袭性的肿瘤，且瘤内NK细胞（NKp46+）浸润显著减少，而T细胞浸润无显著差异，提示p53缺失主要通过削弱NK细胞浸润与功能促进骨肉瘤进展。

骨肉瘤起源于间充质细胞，其早期发生阶段的细胞起源一直备受关注。该团队对17例不同病理状态的人骨肉瘤临床标本进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，鉴定出14种主要细胞类型。分析发现，骨肉瘤组织中存在的MSC样细胞高表达CD44、CD73、CD90、CD105等经典MSC标志，同时携带与成骨细胞相当的高拷贝数变异（CNV）负荷；RNA velocity分析提示这些MSC可向成骨细胞谱系分化。进一步的UCell评分与CellChat分析显示，p53功能较低的细胞群与免疫细胞（尤其是NK细胞）的配体-受体通讯强度明显减弱。这些证据支持MSC是骨肉瘤发生相关的重要细胞起源，且p53功能低下与肿瘤微环境中NK细胞互作的削弱相关。

为在可控体系中模拟骨肉瘤发生的早期事件，该团队在H9 hESC中敲除TP53（并经全基因组测序排除脱靶效应），再经神经嵴细胞（NCC）中间阶段分化为MSC。与骨肉瘤细胞系中的表型一致，TP53−/− MSC同样高表达HLA-Ia、抵抗NK细胞杀伤，且共培养的NK细胞效应功能受抑。转录组分析显示TP53−/− MSC中IFNB1（而非IFNA）显著上调，IFN-β分泌增加；外源IFN-β可剂量依赖性上调MSC表面HLA-Ia，而IFN-β中和抗体则阻断STAT1激活并逆转HLA-Ia升高，证实自分泌IFN-β信号是连接p53缺失与HLA-Ia上调的关键环节。此外，在TP53−/−/RB1−/−并过表达TERT和c-MYC的MSC衍生骨细胞中，细胞获得在体外锚着非依赖性生长和体内成瘤的能力，所成肿瘤在组织学上重现了骨肉瘤的特征，进一步支持该模型可用于研究骨肉瘤发生的早期事件。

机制上，该团队发现TP53−/−MSC胞质中dsDNA明显积聚，模式识别受体（TLR9、TLR3、CGAS、RIGI、IFI16）及I型干扰素通路基因（STAT1/2、IRF3/7/9）普遍上调。值得注意的是，尽管cGAS表达升高，经典的cGAS-STING-TBK1-IRF3通路并未被激活（这可能与MSC自身合成cGAMP能力不足有关），取而代之的是磷酸化IκB和NF-κB水平的显著升高，提示NF-κB可直接驱动IFN-β产生。使用选择性NF-κB抑制剂QNZ处理后，TP53−/− MSC及MG63骨肉瘤细胞的IFN-β分泌减少、HLA-Ia表达下降、对NK细胞杀伤的敏感性显著恢复，从而完整勾勒出"胞质dsDNA→NF-κB→IFN-β→HLA-Ia→NK抵抗"的信号轴。

最后，该团队在临床层面验证了这一机制的普适性。对骨肉瘤数据集GSE126209的分析显示，与TP53野生型（TP53WT）样本相比，TP53功能缺失（TP53LOF）样本中I型干扰素应答和胞质DNA感知通路显著激活，HLA-Ia基因表达升高；人骨肉瘤组织芯片的免疫组化分析进一步证实p53与HLA-Ia表达呈显著负相关。

综上所述，这项工作通过"细胞系—干细胞疾病模型—同系动物模型—临床样本"的多层次证据链，阐明了TP53缺失激活胞质dsDNA-NF-κB-IFN-β信号轴、上调MHC-Ia并赋予NK细胞抵抗的分子机制，揭示了p53在骨肉瘤早期先天免疫监视中一个此前未被充分认识的功能。该研究提示：对于TP53功能缺陷且HLA-Ia高表达的骨肉瘤患者，NK细胞治疗可能需要联合阻断IFN-β信号或干扰HLA介导的NK细胞抑制作用的策略；而综合评估TP53状态、HLA-Ia表达与NK/CD8+ T细胞免疫格局，有望为骨肉瘤患者的免疫治疗分层与合理联合用药提供依据。

原文链接： https://doi.org/10.1002/advs.77726

制版人：十一

参考文献

1. Mirabello, L., Yeager, M., Mai, P.L., et al. (2015). Germline TP53 Variants and Susceptibility to Osteosarcoma.JNCI107, djv101.

2. Lee, D.-F., Su, J., Kim, H.S., et al. (2015). Modeling Familial Cancer with Induced Pluripotent Stem Cells.Cell161, 240–254.

3. Baslan, T., Morris, J.P., Zhao, Z., et al. (2022). Ordered and Deterministic Cancer Genome Evolution after p53 Loss.Nature608, 795–802.

4. Nayak, D.A., and Binder, R.J. (2022). Agents of Cancer Immunosurveillance: HSPs and dsDNA.Trends Immunol.43, 404–413.

5. Tullius, B.P., Setty, B.A., and Lee, D.A. (2020). Natural Killer Cell Immunotherapy for Osteosarcoma. In Current Advances in Osteosarcoma (Springer), 141–154.

6. Efe, G., Rustgi, A.K., and Prives, C. (2024). p53 at the Crossroads of Tumor Immunity.Nat. Cancer5, 983–995.

7. Mori, T., Anazawa, Y., Iiizumi, M., et al. (2002). Identification of the Interferon Regulatory Factor 5 Gene (IRF-5) as a Direct Target for p53.Oncogene21, 2914–2918.

8. Yi, Y., Qin, G., Yang, H., et al. (2024). Mesenchymal Stromal Cells Increase the Natural Killer Resistance of Circulating Tumor Cells via Intercellular Signaling of cGAS-STING-IFNβ-HLA.Adv. Sci.11, 2400888.

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