IFN-γ驱动UBE2D3上调通过K63连接多聚泛素化阻断TAP2从而损害胰腺癌抗原呈递通路和抗肿瘤免疫

《Nature Communications》：IFN-γ-driven UBE2D3 upregulation impairs antigen presentation pathways and anti-tumor immunity in pancreatic cancer

　　本研究针对胰腺癌中慢性炎症微环境如何导致抗原呈递功能受损这一关键问题，揭示了IFN-γ通过激活STAT3上调UBE2D3表达，UBE2D3与KLHL13形成E2-E3复合物介导TAP2第245位赖氨酸发生K63连接多聚泛素化，产生空间位阻效应阻断抗原肽转运，最终抑制CD8+ T细胞抗肿瘤免疫的分子机制。研究人员开发的小分子抑制剂QX-6可有效逆转这一免疫逃逸通路，并与KRASG12D特异性TCR-T细胞疗法产生协同抗肿瘤效果，为胰腺癌免疫治疗提供了新靶点。

　　

在肿瘤免疫治疗领域，胰腺导管腺癌（PDAC）始终是难以攻克的堡垒。这种恶性肿瘤具有独特的免疫抑制微环境，即使免疫检查点抑制剂在其他癌种中取得显著成效，对胰腺癌却收效甚微。究其根源，胰腺癌细胞通过多种机制逃避机体免疫监视，其中抗原呈递通路的功能障碍被认为是关键环节。尽管干扰素-γ（IFN-γ）在理论上应增强主要组织相容性复合体I类（MHC-I）分子的抗原呈递功能，但在胰腺癌的慢性炎症环境中，这一正反馈机制似乎被颠覆，反而促进了免疫逃逸。

研究人员从胰腺癌临床样本中发现，泛素结合酶E2 D3（UBE2D3）在癌变胰腺导管细胞中特异性高表达，且与患者不良预后显著相关。这种过表达现象独立于致癌KRAS状态，而是由肿瘤微环境中的炎症信号，特别是IFN-γ所驱动。机制上，UBE2D3与泛素连接酶KLHL13结合，介导转运蛋白2（TAP2）第245位赖氨酸发生K63连接的多聚泛素化，产生空间位阻效应阻断该转运蛋白功能。遗传或药理学抑制UBE2D3可增强癌细胞抗原呈递能力，恢复胰腺癌模型中CD8⁺ T细胞介导的肿瘤免疫监视。更重要的是，将UBE2D3小分子抑制剂与KRAS^G12D特异性TCR-T细胞疗法联用，可产生协同抗肿瘤效应。

本研究采用多组学分析（转录组、蛋白质组、泛素化修饰组）、分子对接模拟、基因编辑技术（CRISPR-Cas9、RNA干扰）、免疫共沉淀、体外泛素化 assay、流式细胞术、单细胞RNA测序（scRNA-seq）与TCR测序（scTCR-seq）、人源化小鼠模型（包括患者来源异种移植PDX和类器官PDO模型）以及临床样本队列（包含53例PDAC患者组织）等关键技术方法，系统阐明了UBE2D3在胰腺癌免疫逃逸中的核心作用。

UBE2D3在胰腺导管腺癌中的表达上调与肿瘤发生发展相关

研究人员通过分析TCGA PanCancer Atlas数据集，发现E2酶家族成员在多种肿瘤组织中mRNA水平升高，尤其在胰腺癌（PAAD）中异常显著。进一步分析显示，UBE2D3在胰腺上皮内瘤变（PanIN）和胰腺导管腺癌（PDAC）样本中高表达，而在正常胰腺组织中表达极低。生存分析表明，UBE2D3高表达与患者不良预后密切相关，提示其可能作为PDAC的独立预后因素。

UBE2D3过表达主要见于肿瘤内癌细胞

通过建立原位移植模型并利用流式细胞术分析，研究发现UBE2D3高表达主要来源于肿瘤内癌细胞，而非肿瘤浸润淋巴细胞。有趣的是，从体内分离的癌细胞UBE2D3水平显著高于体外培养细胞，提示肿瘤微环境因素在调控UBE2D3表达中起主导作用。

IFN-γ炎症微环境驱动癌细胞过表达UBE2D3

肿瘤间质液（TIF）培养实验证实，肿瘤微环境可诱导UBE2D3表达上调。细胞因子筛选发现，IFN家族成员，特别是IFN-γ，能显著激活PDAC细胞中UBE2D3表达。在动物模型中，IFN-γ缺失小鼠肿瘤组织未能诱导UBE2D3表达上调，而CD8⁺ T细胞 depletion实验进一步验证了IFN-γ来源细胞对UBE2D3表达的调控作用。

STAT1/3磷酸化而非KRAS突变驱动癌细胞UBE2D3过表达

机制研究表明，IFN-γ通过激活JAK/STAT通路诱导UBE2D3表达。在STAT3主导的细胞系（如PANC-1）中，IFN-γ主要通过激活STAT3而非STAT1促进UBE2D3转录；而在STAT1主导的细胞系（如BxPC-3）中则相反。启动子报告基因实验证实STAT3可直接结合UBE2D3启动子区域，调控其转录活性。

UBE2D3使癌细胞能够逃避CD8⁺ T细胞免疫应答

功能实验表明，抑制UBE2D3不影响癌细胞在免疫缺陷鼠中的生长，但显著抑制免疫健全鼠中肿瘤生长。体外细胞毒性实验证实，UBE2D3敲除增强了癌细胞对细胞毒性T淋巴细胞（CTL）杀伤的敏感性。CD8⁺ T细胞 depletion实验进一步证明UBE2D3抑制的抗肿瘤效应依赖于CD8⁺ T细胞。

肿瘤浸润CD8⁺ T细胞在UBE2D3 KD肿瘤中呈现效应记忆样表型和抗原特异性扩增

单细胞测序分析显示，UBE2D3抑制可减少耗竭性T细胞比例，增加效应记忆样T细胞群体。肿瘤再攻击实验证实，UBE2D3抑制可建立长效抗肿瘤免疫记忆，防止肿瘤复发。

UBE2D3通过破坏抗原转运使癌细胞逃避免疫攻击

蛋白酶体和泛素化修饰组学分析发现，UBE2D3主要影响抗原呈递通路相关蛋白的泛素化修饰而非蛋白稳定性。UBE2D3敲除可显著提高细胞表面肽段-MHC-I（pMHC-I）复合物水平，增强抗原呈递能力。

KLHL13泛素连接酶引导UBE2D3至内质网进行TAP2泛素化

免疫共沉淀实验证实UBE2D3与KLHL13、TAP2形成复合物。分子对接显示KLHL13通过BTB结构域与TAP2胞质区结合，而UBE2D3催化活性口袋与TAP2第245位赖氨酸相互作用。

TAP2第245位赖氨酸的K63连接多聚泛素化形成空间位阻阻断抗原肽转运

体外泛素化实验表明，UBE2D3优先催化TAP2第245位赖氨酸发生K63而非K48连接的多聚泛素化。分子模拟显示，K63泛素化修饰会产生空间位阻，阻碍TAP1/TAP2复合物转运肽段的功能。TAP转运实验进一步证实UBE2D3过表达抑制而敲除增强肽段转运能力。

药理学抑制UBE2D3可消除泛素信号介导的抗原呈递阻断，增强T细胞抗肿瘤免疫

研究人员开发了UBE2D3小分子抑制剂QX-6，该化合物通过共价结合UBE2D3催化活性位点半胱氨酸85（Cys85）抑制其功能。在免疫健全小鼠模型中，QX-6治疗显著抑制肿瘤生长，增加肿瘤浸润T淋巴细胞。在人源化PDX和PDO模型中，QX-6也表现出显著抗肿瘤活性。

QX-6与过继性TCR-T细胞免疫疗法协同控制PDAC肿瘤生长

体外和体内实验均证实，QX-6可增强KRAS^G12D特异性TCR-T细胞对胰腺癌细胞的杀伤能力，两者联用产生协同抗肿瘤效应。

本研究揭示了一种胰腺癌免疫逃逸的新机制：慢性IFN-γ炎症信号通过激活STAT3上调UBE2D3，UBE2D3-KLHL13复合物介导TAP2发生K63连接多聚泛素化，通过空间位阻效应阻断抗原肽转运，从而抑制MHC-I抗原呈递通路。这一发现不仅阐明了炎症微环境与抗原呈递功能障碍之间的分子联系，还为胰腺癌免疫治疗提供了新的靶点策略。UBE2D3抑制剂QX-6与TCR-T细胞疗法的协同作用，尤其为KRAS突变型胰腺癌的治疗带来了新的希望。