EMSY基因在非小细胞肺癌癌细胞免疫逃逸中的作用机制研究进展

黄浩，岳红梅，雷文涛，仵晨雨，王俊敏

EMSY基因在非小细胞肺癌癌细胞免疫逃逸中的作用机制研究进展

黄浩1，岳红梅1，2，雷文涛1，仵晨雨1，王俊敏1

1 兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2 兰州大学第一医院呼吸与危重症医学科

非小细胞肺癌（NSCLC）是肺癌最常见的类型，肿瘤细胞免疫逃逸是NSCLC病程中的重要环节，也是NSCLC免疫治疗的重要基础。部分NSCLC患者染色体11q13区域的EMSY基因发生异常扩增，提示EMSY在NSCLC的发生发展过程中起重要作用。EMSY可通过抑制细胞DNA损伤反应（DDR）和抑制I型干扰素（IFN-I）功能，促进肿瘤细胞免疫逃逸的发生。抑制EMSY过表达或抑制其过表达产物功能，可恢复细胞DNA修复功能，改善细胞免疫环境。EMSY可能成为NSCLC新的免疫治疗靶点，且可能作为新的预测指标对患者免疫治疗效果进行预测。

EMSY基因；免疫逃逸；肺癌；非小细胞肺癌

肺癌（lung cancer）是临床最常见的恶性肿瘤，是世界范围内发病率及死亡率较高的恶性肿瘤之一。我国是肺癌高发国家，其发病率、死亡率均位居我国肿瘤性疾病首位［1］。近期统计数据表明，肺癌的发病率与死亡率仍呈继续上升的趋势。非小细胞肺癌（Non small cell lung cancer，NSCLC）是肺癌最常见的类型，约占肺癌患者总数的85%［2］。由于NSCLC早期临床症状并不明显，多数患者就诊时已属晚期，难以通过外科手术进行根治性切除。免疫治疗是不可手术切除肿瘤的NSCLC患者治疗的重要组成部分，其疗效优于传统化疗方案。2021年我国推出的《中华医学会肿瘤学分会肺癌临床诊疗指南》建议，对于可能患有NSCLC的患者，在病理诊断阶段即应开始进行免疫治疗相关检测，以便尽早对符合要求的患者进行免疫治疗。对于已失去手术机会的NSCLC患者，免疫治疗是其重要的治疗方式。免疫逃逸是肿瘤前体细胞向肿瘤细胞转变的必经阶段，也是决定肿瘤所属分子亚群的重要因素，它贯穿NSCLC发病与进展的全过程，是免疫治疗的基础，因此成为近年来NSCLC相关研究的重点与热点。染色体11q13区域异常扩增在NSCLC患者中普遍存在，且细胞实验证明该片段中的EMSY基因过表达可能与免疫逃逸的发生相关。对于EMSY在免疫逃逸中作用机制的研究为NSCLC免疫治疗提供了新的思路与治疗策略，这一基因有希望成为NSCLC新的治疗靶点，并可能作为NSCLC患者免疫治疗预后效果的预测指标。现将EMSY在NSCLC癌细胞免疫逃逸中的作用机制研究进展综述如下。

1 EMSY及其在肿瘤发生发展中的作用

人染色体11q13区域是癌症发生发展过程中常见的扩增区域之一，其结构复杂，包含多个潜在的致癌因素，目前已被发现可能与肿瘤具有相关性的核心基因区域包括FGF19、CCND1、FGF4、ORAOV1等［3］。EMSY是11q13区域扩增子中第3号核心基因区域，具有基础的启动子抑制功能，因而具有转录抑制作用［4］。EMSY编码产生的蛋白质N端区域可以与BRCA2外显子3编码激活域结合，特异性抑制BRCA2的表达［5］，使患者表现为BRCA2缺陷。这一特征在卵巢癌（ovarian cancer ，OC）及乳腺癌患者中表现得尤为明显，且可以作为患者预后的预测因素之一［6］。EMSY也被证明在直肠恶性肿瘤的进展中发挥重要作用。目前研究［7］认为，直肠癌患者体内miR-451a生成减少所引起EMSY基因过表达是促进直肠肿瘤发生发展的重要原因，且EMSY表达水平与患者预后不良相关，可作为患者预后的预测因素。这一理论也可以解释EMSY表达上调的直肠肿瘤患者对于放疗敏感性增加的现象，因为放疗可以通过促进miR-451a生成，抑制患者EMSY的表达，进而抑制患者体内肿瘤增殖［8］。除卵巢癌、乳腺癌、直肠癌外，在甲状腺乳头癌［9］、侵袭性前列腺癌［10］及胰腺癌［11］等肿瘤中均发现EMSY基因表达较正常人群明显上调，但现有研究多限于对于上述肿瘤患者人群中EMSY表达水平的检测，缺乏对于EMSY在肿瘤发生发展过程中表达水平变化等方面的进一步研究，故对于EMSY在上述恶性肿瘤起病、病情进展以及预后预测中发挥的作用尚缺乏较为详细可靠的阐述。

既往对肺癌患者病理学标本进行的研究［12］表明，人染色体11q13区域在肺癌患者中扩增并不明显，仅约13%肺癌患者可能存在上述区域的异常扩增，且其扩增倍数往往较低。研究者据此认为这一区域对于肺癌的发生与发展的影响较小，故此对于11q13区域在肺癌中作用研究并不深入。但后续研究［13］表明，11q13区域在NSCLC患者中扩增并不少见，在纳入研究的病例中，约61%的患者出现11q13区域异常扩增，表明该区域在NSCLC的起病及病情进展中同样具有重要意义。一项针对NSCLC患者染色体11q13区域多个核心基因区域扩增情况的统计显示，该区域中的EMSY基因及CCND1基因扩增较其他核心区域更加明显，提示上述两处基因在NSCLC发病中可能发挥重要作用。考虑到CCND1基因在单独存在时未表现出明显的致瘤作用，EMSY在这一过程中的角色可能更加重要［14］。

2 EMSY在NSCLC细胞免疫逃逸中的作用机制

细胞免疫逃逸是免疫治疗的理论基础，它是NSCLC起病与病情变化过程中的重要环节。对细胞免疫逃逸的发生机制进行研究，不仅有利于了解NSCLC起病过程及驱动因素，也有利于发现新的免疫治疗靶点，拟定更加有效的治疗策略。目前研究认为，EMSY可通过抑制细胞DNA损伤反应（DNA damage response，DDR）和抑制I型干扰素（Type I interferons，IFN-I）功能，促进肿瘤细胞免疫逃逸的发生。

2.1EMSY过表达抑制DDR致细胞免疫逃逸在细胞中进行的试验结果显示，沉默EMSY可有效解除细胞DNA损伤反应（DNA damage response，DDR）的抑制，该现象提示EMSY过表达可能是DDR功能异常的原因之一。这一过程受到Kelch样ECH关联蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，KEAP1）调控。KEAP1是体内NRF2介导的抗氧化作用的负调节因子［15］，也是NSCLC患者常见突变发生位点。KEAP1缺陷不仅提示肿瘤进展与侵袭性的增强［16］，还与患者对于铂类药物化疗的耐药相关，往往预示着患者治疗效果不理想［14］。在既往研究中，我国研究者已证实KEAP1缺陷NSCLC患者体内PD-L1水平明显升高，并提出KEAP1可能通过某种机制对PD-L1水平进行调控的猜想，但对于其具体机制未能进一步阐明。近期研究表明，KEAP1与CRL3结合产生的CRL3KEAP1可以靶向分解EMSY翻译产生的EMSY蛋白。当患者KEAP1存在缺陷时，对于EMSY蛋白的分解能力较正常人群减弱，EMSY蛋白得以稳定存在。在体外进行的试验表明，EMSY蛋白是BRCA2基因表达的特异性抑制剂，其含量的上升加强了对BRCA2表达的抑制，使患者表现为BRCA2功能缺陷。BRCA2所编码蛋白是同源重组DNA修复（homologous recombination repair，HRR）途径中的重要蛋白，在DNA修复过程中，主要负责定位于DNA修复位点并招募修复酶RAD51，促进HRR的进行［17］，其表达降低可导致HRR功能缺陷。也有研究者在对完整的EMSY表达产物进行研究后提出，除通过抑制BRCA2表达对HRR过程进行影响外，EMSY蛋白还可直接调节HRR核心环节——同源定向修复（homology-directed repair，HDR）［18］相关靶基因的表达，并对RAD51产生直接的抑制作用，这一过程主要受到PKA调节［19］，与BRCA2的功能相对独立，其对于HRR的抑制作用可能更强。通过以上两种途径，稳定存在的EMSY蛋白可有效抑制细胞HRR途径的正常功能。

HRR是DDR体系中最为准确的修复途径，也是DRR最重要的组成部分。在双链DNA断裂时，细胞可通过HRR途径以姐妹链为模板对其进行高保真修复［20］。HRR发生功能障碍时，细胞被迫通过其它保真度较低的DNA修复方式进行遗传物质修复，不仅DNA修复速度较正常情况降低，也增加了复制滑移等修复错误的发生概率，使得染色体稳定性下降［21］，增加了细胞遗传物质发生错误的风险。因此，EMSY表达产生的EMSY蛋白可通过造成DDR及HRR功能障碍导致DNA修复能力的降低，导致大量新抗原的产生，并引起PD-L1生成增加［22］，最终通过PD-1/PD-L1轴抑制MHC与CD4/8信号介导的T细胞活化［23］，诱发肿瘤细胞免疫逃逸［24］，上述过程必须建立在患者KEAP1存在突变、EMSY蛋白得以稳定存在的基础上。这一理论与既往在乳腺癌及卵巢癌患者中对EMSY进行的研究结果相符合，同时也很好地解释了KEAP1突变的NSCLC患者PD-L1生成增加的现象，印证了既往关于KEAP1通过某种形式调控PD-L1含量的猜想。

2.2EMSY过表达抑制IFN-I功能致细胞免疫逃逸EMSY与I型干扰素（Type I interferons，IFN-I）功能的发挥密切相关。IFN-I属于螺旋细胞因子家族，包括IFN-α与IFN-β两种。IFN-I可以促进巨噬细胞和树突状细胞成熟，还可以通过增加NK细胞颗粒酶及穿孔素合成等方式促使NK细胞成熟。此外，IFN-I也是CD8 + 细胞毒性T淋巴细胞（CD8 + cytotoxic T lymphocytes，CTLs）功能的重要调控因子，可以通过增加树突状细胞对抗原的交叉呈递增加CTLs对肿瘤的杀伤力［25］，在肿瘤的先天免疫与适应性免疫中均发挥重要作用［26］。IFN-I激活并维持CTL的免疫功能可能是通过上调干扰素刺激基因（interferon-stimulated gene，ISG）表达以实现［27］。近期研究表明，EMSY可通过PI3K/Akt通路对ISG的表达进行调控。EMSY蛋白是PI3K/Akt通路的核心分子，在未经磷酸化时，EMSY蛋白可通过与启动子结合，直接抑制ISG转录，而Akt1可通过对EMSY蛋白磷酸化解除该抑制作用［28］。由于多数NSCLC患者存在KEAP1缺陷，EMSY表达产生的EMSY蛋白不能及时降解，对于ISG转录的抑制效应相对增加，ISG转录产物随之减少，患者免疫功能受到抑制。综上所述，EMSY蛋白可能通过抑制ISG的表达抑制IFN-I介导的炎症，为肿瘤细胞的免疫逃逸提供了有利的免疫条件［29］。考虑到IFN-I及ISG在CTL功能调控中的作用，EMSY蛋白可能对CTL免疫功能具有调节作用，但目前尚缺乏进一步研究以证实。

3 EMSY在NSCLC免疫治疗中的应用

细胞免疫逃逸是免疫治疗的理论基础，它是NSCLC起病与病情变化过程中的重要环节。对细胞免疫逃逸的发生机制进行研究，不仅有利于了解NSCLC起病过程及驱动因素，也有利于发现新的免疫治疗靶点，拟定更加有效的治疗策略。体外试验发现，采用PKA抑制剂H-89对EMSY过表达的细胞进行处理，可解除EMSY对HDR的抑制作用，保护细胞DNA修复功能，提示EMSY具有成为治疗靶点的可能。部分对于CTL的研究［30］结果显示，患者残存CTL功能的激活可能会为患者带来正面收益。对于EMSY过表达的抑制及对其过表达产物功能的干预，可能会通过解除EMSY对IFN-I介导的炎症反应的抑制效果，改善或维持NSCLC患者CTL数量，使患者从治疗中获得更大的收益。此外，考虑到HRR障碍对于患者肿瘤突变负荷（tumor mutation burden，TMB）的影响［31］以及TMB在患者免疫治疗效果中的预测作用［32］，EMSY也可能在NSCLC患者免疫治疗的效果预测方面发挥一定作用，需要进一步研究以明确其价值。除上述作用外，对EMSY作用机制的研究也为辅助治疗方案的选择提供了新的建议。既往在对于肺间质纤维化的研究中，已发现紫檀烯（Pterostilbene，Pts）可诱导KEAP1相关通路激活，减轻肺损伤［33］。上述治疗药物是否可作为NSCLC患者免疫治疗的辅助手段，改善因KEAP1表达缺陷导致EMSY过表达的患者免疫治疗效果，值得进一步探究。

综上所述，过表达的EMSY可通过其产物抑制细胞正常的修复功能及免疫功能，为免疫逃逸创造条件。抑制EMSY的过表达或抑制EMSY过表达产物的功能可能有助于恢复细胞DNA修复功能，改善细胞免疫环境，并使患者从治疗中获得更多收益。对EMSY过表达在免疫逃逸中作用机制的研究不仅为NSCLC的免疫治疗提供了新的治疗思路和治疗靶点，也为免疫治疗的研究提供了新的研究方向。

［1］ 赫捷，李霓，陈万青，等.中国肺癌筛查与早诊早治指南（2021，北京）［J］.中国综合临床，2021，37（3）：193-207.

［2］ DUMA N， SANTANA-DAVILA R， MOLINA J R，et al. Non-small cell lung cancer： epidemiology， screening， diagnosis， and treatment［J］. Mayo Clin Proc， 2019，94（8）：1623-1640.

［3］ ZUCMAN-ROSSI J， VILLANUEVA A， NAULT J C， et al. Genetic landscape and biomarkers of hepatocellular carcinoma［J］. Gastroenterology， 2015，149（5）：1226-1239.

［4］ HUGHES-DAVIES L， HUNTSMAN D， RUAS M， et al. EMSY links the BRCA2 pathway to sporadic breast and ovarian cancer［J］. Cell， 2003，115（5）：523-535.

［5］ LAVORO A， SCALISI A， CANDIDO S， et al. Identification of the most common BRCA alterations through analysis of germline mutation databases： Is droplet digital PCR an additional strategy for the assessment of such alterations in breast and ovarian cancer families［J］. Int J Oncol， 2022，60（5）：58.

［6］ CREEDEN J F， NANAVATY N S， EINLOTH K R， et al. Homologous recombination proficiency in ovarian and breast cancer patients［J］. BMC Cancer， 2021，21（1）：1154.

［7］ KELLEY K A， RUHL R A， RANA S R， et al. Understanding and resetting radiation sensitivity in rectal cancer［J］. Ann Surg， 2017，266（4）：610-616.

［8］ RUHL R， RANA S， KELLEY K， et al. microRNA-451a regulates colorectal cancer proliferation in response to radiation［J］. BMC Cancer， 2018，18（1）：517.

［9］ HIDALGO M， SAEZ M E， MARTINEZ-TELLO F J， et al. Absence of allelic imbalance involving EMSY， CAPN5， and PAK1 genes in papillary thyroid carcinoma［J］. J Endocrinol Invest， 2008，31（7）：618-623.

［10］ SCHAID D J， MCDONNELL S K， FITZGERALD L M， et al. Two-stage study of familial prostate cancer by whole-exome sequencing and custom capture identifies 10 novel genes associated with the risk of prostate cancer［J］. Eur Urol， 2021，79（3）：353-361.

［11］ VAN HATTEM W A， CARVALHO R， LI A， et al. Amplification of EMSY gene in a subset of sporadic pancreatic adenocarcinomas［J］. Int J Clin Exp Pathol， 2008，1（4）：343-351.

［12］ SCHWAB M. Amplification of oncogenes in human cancer cells［J］. Bioessays， 1998，20（6）：473-479.

［13］ TAI A L， SHAM J S， XIE D， et al. Co-overexpression of fibroblast growth factor 3 and epidermal growth factor receptor is correlated with the development of nonsmall cell lung carcinoma［J］. Cancer， 2006，106（1）：146-155.

［14］ BAYKARA O， DALAY N， BAKIR B， et al. The EMSY gene collaborates with CCND1 in non-small cell lung carcinogenesis［J］. Int J Med Sci， 2017，14（7）：675-679.

［15］ JEONG Y， HOANG N T， LOVEJOY A， et al. Role of KEAP1/NRF2 and TP53 mutations in lung squamous cell carcinoma development and radiation resistance［J］. Cancer Discov， 2017，7（1）：86-101.

［16］ HELLYER J A， PADDA S K， DIEHN M， et al. Clinical implications of KEAP1-NFE2L2 mutations in NSCLC［J］. J Thorac Oncol， 2021，16（3）：395-403.

［17］ JIMENEZ-SAINZ J， JENSEN R B. Imprecise medicine： BRCA2 variants of uncertain significance （VUS）， the challenges and benefits to integrate a functional assay workflow with clinical decision rules［J］. Genes （Basel）， 2021，12（5）：780.

［18］ SAKAMOTO Y， KOKUTA T， TESHIGAHARA A， et al. Mitotic cells can repair DNA double-strand breaks via a homology-directed pathway［J］. J Radiat Res， 2021，62（1）：25-33.

［19］ JELINIC P， ECCLES L A， TSENG J ， et al. The EMSY threonine 207 phospho-site is required for EMSYdriven suppression of DNA damage repair［J］. Oncotarget， 2017，8（8）：13792-13804.

［20］ ROY R， CHUN J， POWELL S N. BRCA1 and BRCA2： different roles in a common pathway of genome protection［J］. Nat Rev Cancer， 2011，12（1）：68-78.

［21］ KONDRASHOVA O， SCOTT C L. Clarifying the role of EMSY in DNA repair in ovarian cancer［J］. Cancer， 2019，125（16）：2720-2724.

［22］ JIANG M， JIA K， WANG L， et al. Alterations of DNA damage response pathway： Biomarker and therapeutic strategy for cancer immunotherapy［J］. Acta Pharm Sin B， 2021，11（10）：2983-2994.

［23］ QU J， JIANG M， WANG L， et al. Mechanism and potential predictive biomarkers of immune checkpoint inhibitors in NSCLC［J］. Biomed Pharmacother， 2020，127：109996.

［24］ HAN Y，LIU D， LI L. PD-1/PD-L1 pathway： current researches in cancer［J］. Am J Cancer Res， 2020，10（3）：727-742.

［25］ SNELL L M， MCGAHA T L， BROOKS D G. Type I interferon in chronic virus infection and cancer［J］. Trends Immunol， 2017，38（8）：542-557.

［26］ MARCUS A，MAO A J， LENSINK-VASAN M， et al. Tumor-derived cGAMP triggers a STING-Mediated interferon response in non-tumor cells to activate the NK cell response［J］. Immunity， 2018，49（4）：754-763.

［27］ THEODORAKI M N， YERNENI S， SARKAR S N， et al. Helicase-driven activation of NFκB-COX2 pathway mediates the immunosuppressive component of dsRNA-driven inflammation in the human tumor microenvironment［J］. Cancer Res， 2018，78（15）：4292-4302.

［28］ EZELL S A， TSICHLIS P N. Akt1， EMSY， BRCA2 and type I IFN signaling： a novel arm of the IFN response［J］. Transcription， 2012，3（6）：305-309.

［29］ MARZIO A， KURZ E， SAHNI J M， et al. EMSY inhibits homologous recombination repair and the interferon response， promoting lung cancer immune evasion［J］. Cell， 2022，185（1）：169-183.

［30］ FARHOOD B， NAJAFI M， MORTEZAEE K. CD8 + cytotoxic T lymphocytes in cancer immunotherapy： A review［J］. J Cell Physiol， 2019，234（6）：8509-8521.

［31］ LAI Z， BROSNAN M， SOKOL E S， et al. Landscape of homologous recombination deficiencies in solid tumours： analyses of two independent genomic datasets［J］. BMC Cancer， 2022，22（1）：13.

［32］ LIU L， BAI X， WANG J， et al. Combination of TMB and CNA stratifies prognostic and predictive responses to immunotherapy across metastatic cancer［J］. Clin Cancer Res， 2019，25（24）：7413-7423.

［33］ YANG H， HUA C， YANG X，et al. Pterostilbene prevents LPS-induced early pulmonary fibrosis by suppressing oxidative stress， inflammation and apoptosis in vivo［J］. Food Funct， 2020，11（5）：4471-4484.

10.3969/j.issn.1002-266X.2022.33.021

R734

A

1002-266X（2022）33-0085-04

甘肃省科技计划项目（18YF1FA106）。

岳红梅（E-mail： yuehongmei18@sina.com）

（2022-06-23）