肿瘤的干性与免疫逃逸密切相关，在癌症的发展和免疫治疗耐药中发挥着重要作用。头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是起源于口腔、喉部和下咽部高度侵袭性的肿瘤，患者在接受手术、放疗、化疗等常规治疗后，由于肿瘤复发、转移、治疗后出现耐药性等原因，5年生存率仍然较低。
近日，加利福尼亚大学洛杉矶分校王存玉教授在Advanced Science（IF16.801)期刊上发表了题为circFAT1 Promotes Cancer Stemness and Immune Evasion by Promoting STAT3 Activation的研究论文。该研究发现circFAT1的升高通过促进STAT3的激活调节肿瘤干性和免疫逃逸，沉默circFAT1 有助于克服HNSCC对PD1阻断的免疫治疗耐药性。
为了探究在HNSCC中明显失调的circRNA，作者结合生物信息学分析、Kaplan–Meier生存分析以及qPCR实验发现circFAT1在人类 HNSCC中高表达。通过 Sanger测序法、RNase R实验、以及CY3标记的FISH实验验证了该环状RNA的特性。随后通过靶向针对circFAT1而不是FAT1的小干扰RNA技术，发现在SCC23 and SCC1 细胞中沉默circFAT1能够显著降低其增殖与侵袭能力。同样的小鼠实验也证实了干扰circFAT1能够直接减小小鼠体内的肿瘤体积。
作者通过全转录组测序分析发现circFAT1 敲低（KD）除了影响与细胞生长、迁移和侵袭相关的信号通路外，还降低了富集在“干细胞多能性”通路的基因表达，包括SOX2、KLF4、MET、和CD24。其中SOX2是下调最明显的基因之一。为了验证circFAT1是否与肿瘤干性相关，作者进行了乙醛脱氢酶(ALDH)活性实验、肿瘤细胞成球实验等均显示circFAT1能够影响SCC23细胞的干性并能促进其致瘤潜能（图1）。
图1 circFAT1调控HNSCC中肿瘤干细胞的致瘤潜能
据悉SOX2、KLF4和BMI1（定位细胞核）和circFAT1（定位细胞质）在细胞中的定位不同，作者推断出circFAT1可能是间接调控其表达。因此，通过寻找潜在上游信号通路找到了JAK/STAT通路。STAT3转录因子为该通路中的主要信号分子，实验结果显示敲除STAT3能够显著降低STAT3和pSTAT3的水平，并抑制了SCC23和SCC1细胞中SOX2的表达。有趣的是，作者还发现circFAT1能够降低pSTAT3的水平，通过蛋白互作实验也验证了circFAT1能够与STAT3的C端直接作用。同时，STAT3的磷酸化也受到蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1的负调控。IP结果显示STAT3可降低SCC23细胞中由circFAT1 敲低（KD）升高的SHP1水平。综上所述，作者的研究结果表明，circFAT1通过阻止SHP1介导的STAT3去磷酸化，从而维持STAT3磷酸化水平（图2）。
图2 circFAT1与STAT3结合阻止SHP1介导的STAT3去磷酸化
已有文章报道，I型干扰素(IFN)诱导的趋化因子CXCL9和CXCL10经常与CD8+T淋巴细胞募集到肿瘤部位有关。研究表明pSTAT3与STAT1相互作用能够抑制I型IFN反应。为了进一步验证该通路，作者进行实验分析发现circFAT1敲低（KD）能够增加SCC23和SCC1细胞中CXCL9和CXCL10的表达。已知PD-L1（迷惑T细胞，造成免疫逃逸）受IFN信号调节，PD-L1诱导抑制肿瘤浸润CD8+T细胞的功能活性（通常在活化后分化为细胞毒性T细胞(CTL)，能够特异性地杀伤靶细胞）。作者还发现，在SCC23和SCC1中，PD-L1表达上调。综上所述，这些发现表明，circFAT1的异常表达通过促进STAT3的激活来调控癌症的发生和免疫逃逸（图3）。该结论在小鼠体内得到了进一步验证，与单独抗PD1或circFAT1敲低（KD）相比，circFAT1 与抗PD1治疗对淋巴结转移具有更好的抑制作用。
图3circFAT1KD诱导1型IFN趋化因子
总的来说，circFAT1与细胞质中STAT3结合可以抑制STAT3被SHP1去磷酸化，并促进STAT3的激活，从而抑制STAT1介导的转录。而且，circFAT1 敲低（KD）通过促进CD8+细胞向肿瘤微环境的浸润，显著增强PD1阻断免疫治疗。综上所述，研究结果表明circFAT1是癌症发生和抗肿瘤免疫的重要调节因子。
文章链接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202003376