Exploring the Innate Sensors Underlying Cancer Immunosurveillance

探索癌症免疫监视背后的先天传感器

• 批准号: 10082443
• 负责人: Daniel J Kim
• 金额: $ 5.1万
• 依托单位: YALE UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2019-01-01 至 2021-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10082443
• 关键词: Adaptive Immune System; Alleles; Automobile Driving; CD8-Positive T-Lymphocytes; Cancer Patient; Cell Death; Cell Line; Cells; Characteristics; Chromosomal Instability; Clinical; Cross Presentation; Data; Dominant-Negative Mutation; Endogenous Retroviruses; Enterobacteria phage P1 Cre recombinase; Flow Cytometry; Gene Expression; Human; IFNAR1 gene; Immune checkpoint inhibitor; Immune system; Immunologic Surveillance; Immunotherapy; Implant; Infiltration; Innate Immune System; Interferons; Intrinsic factor; Kinesin; Knock-out; Knockout Mice; Ligands; LoxP-flanked allele; Malignant Neoplasms; Measures; Mediating; Microtubule Depolymerization; Modeling; Mus; Mutation; Pathway interactions; Patients; Production; Signal Pathway; Signal Transduction; Solid Neoplasm; Stimulator of Interferon Genes; System; T-Lymphocyte; Testing; Therapeutic Intervention; Toxic effect; Tumor Volume; Tumor-Derived; Tumor-infiltrating immune cells; Work; XCR1 gene; base; cancer therapy; cell transformation; cell type; checkpoint inhibition; clinical predictors; conditional knockout; cytokine; cytotoxic CD8 T cells; falls; immune checkpoint blockade; immunogenic; improved; in vivo; innate immune mechanisms; knock-down; melanoma; member; neutralizing antibody; novel therapeutic intervention; overexpression; pathogen; promoter; response; sensor; small molecule inhibitor; subcutaneous; transcriptome sequencing; tumor; tumor DNA; tumor microenvironment

Project Summary  While checkpoint blockade has provided unprecedented clinical benefit, there are still many cancer patients who  remain  unresponsive  to  therapy.  Given  that  the  presence  of  tumor-­infiltrating  CD8+  T  cells  predicts  clinical  responses,  there  has  been  increased  focus  on  what  spontaneously  generates  this  “inflamed”  tumor  microenvironment. In answering this question, current approaches have identified phagocytosed tumor DNA as  the  ligand  that  activates  cGAS-­STING  pathway  in  BATF3-­dependent  DCs  to  elicit  type  I  IFN  signaling  that  ultimately matures DCs and effectively primes T cells. These approaches, however, depend primarily on tumor  models  that  highly  express  infectious  endogenous  retroviruses  (ERVs),  which  is  absent  in  human  cancers.  Because there  is  the  possibility  that  type  I  IFN  and  innate  sensors are being  erroneously  induced, we propose  to use ERV-­free immunogenic YUMMER melanoma lines developed by Marcus Bosenberg to study the innate  sensors  involved  in  activating  DCs.  Based  on  preliminary  data  demonstrating  that  tumor  rejection  is  STING-­ dependent but cGAS-­independent and recent studies showing that chromosomal instability (CIN) in cancer can  autonomously activate cGAS-­STING-­NFkB pathway, we hypothesize that CIN is activating tumor production of  cGAMP which then transactivates STING in nearby BATF3-­dependent DCs, leading to NFkB signaling and DC  maturation. To directly test this, I will pursue the following aims. For my first aim, I will determine the host cell  type  in  which  STING  expression  is  required  for  cancer  immunosurveillance.  To  accomplish  this,  I  will  subcutaneously implant YUMMER cells in mice lacking various DC lineages and screen for any deficiencies in  tumor rejection, tracking tumor volume and measuring DC activation and T cell infiltration by flow cytometry. For  my second aim, I will identify the tumor-­derived ligand that is responsible for activating host STING. To  do  this,  I  will  induce  CIN  in  YUMM  cells  (the  non-­immunogenic  parental  cell  line  of  YUMMER  lines)  by  overexpressing the dominant negative allele of microtubule depolymerizing kinesin (MCAK) to test whether CIN  is sufficient to induce a host STING-­dependent rejection. We will also stably knockout cGAS in YUMMER cells  to assess whether spontaneous rejection can be abrogated in the absence of tumor cGAMP production. For my  third  aim,  I  will  elucidate  the  downstream  signaling  pathway  elicited  by  host  STING.  By  conditionally  knocking out NFkB pathway components in the identified DC lineage, we will verify whether NFkB is required for  cancer  immunosurveillance.  Next,  we  will  utilize  RNA-­Seq  of  sorted  DCs  to  identify  potential  cytokines  driving  tumor rejection and verify that these identified cytokines are required for immunosurveillance by administration  of  depleting  cytokines.  If  our  hypothesis  proves  true,  we  will  have  identified  how  the  innate  immune  system  broadly  recognizes  cancer  as  a  pathogen  to  initiate  a  specific  adaptive  response.  We  expect  that  our  findings  will uncover new strategies to convert “cold” tumors into “hot” ones that can be targeted with checkpoint inhibition.

项目总结： 虽然检查站的封锁已经为临床带来了前所未有的好处，但仍有许多癌症患者在接受治疗。 对化疗仍然没有反应。考虑到肿瘤浸润性CD8+T细胞的存在可能预示着临床上的癌症。 尽管有一些反应，但人们越来越多地关注它自发地产生了什么，从而导致了肿瘤的发炎。 微环境。在回答这个问题时，目前的一些方法已经发现吞噬的肿瘤和DNA是不同的。 在依赖BATF3的树突状细胞中，激活cGAS激活信号通路的第一配体能够诱导I型干扰素信号传导。 最终使DC成熟，并有效地启动T细胞。然而，这些新的方法主要取决于肿瘤。 这些模型高度表达传染性和内源性逆转录病毒(ERV)，而ERV在大多数人类癌症中并不存在。 因为存在这样一种可能性，即I型干扰素和先天免疫传感器正在被错误地诱导，所以我们建议。 为了使用不含ERV和免疫原性的YUMMER黑色素瘤细胞系，由马库斯·博森伯格教授开发，以进一步研究这种先天基因。 传感器参与了对DC的激活。根据他们的初步研究数据，他们证明了肿瘤的排斥反应正在加剧。 依赖于cGAS但不依赖于cGAS的研究和最近的研究表明，染色体不稳定基因(CIN)在癌症发病中可能起作用。 自主地激活cGAS-sting-NFkB途径，我们可以假设，红霉素正在激活肿瘤细胞的产生能力。 CGAMP随后会在附近依赖BATF3的DC中激活激活剂，从而导致NFkB发出信号，并向DC发送信号。 成熟。为了直接测试这一点，我将继续追求以下目标。对于我的第一个目标，我将不会确定谁是我的第一个宿主细胞。 键入癌症和免疫监控所需的抑制基因表达的信息。为了实现这一目标，我将继续努力。 将YUMMER干细胞移植到缺乏各种DC谱系的小鼠的皮下，并对其进行筛查，以确定是否存在任何基因缺陷。 肿瘤排斥反应，跟踪肿瘤体积，并用流式细胞仪检测DC活化和T细胞浸润。 我的第二个目标是，我将不会确定谁是主要的肿瘤来源的配体，它是激活宿主刺激物的主要责任。 做到这一点，我将在YUMMER红细胞系(YUMMER红细胞系的第一个非免疫原性亲本红细胞系)中诱导红霉素产生。 过度表达微管和解聚激动素基因(MCAK)的主要负性等位基因，以检测是否有丝裂原。 我们还将在YUMMER的细胞中稳定地敲除cGAS基因。 为了更好地评估在肿瘤细胞cGAMP基因生产严重缺失的情况下，是否可以废除这种自发的排斥反应。 第三，我将有条件地阐明由宿主诱导的下游信号转导途径。 在已确定的DC谱系中敲除NFkB通路和组件，我们将无法验证NFkB通路是否是治疗所必需的。 癌症与免疫监控。下一步，我们将利用已分类的DC的RNA-Seq序列来进一步识别潜在的推动肿瘤的细胞因子。 肿瘤和排斥反应检查和检查证实，这些已确定的细胞因子是政府进行免疫监测所必需的。 如果我们的假设被证明是正确的，我们将无法确定先天免疫系统是如何发挥作用的。 人们普遍认为癌症是一种潜在的病原体，可以启动一种特殊的、适应性的免疫反应。我们可以预料到，这将是我们的研究结果。 我们将发现一种新的治疗策略，可以将肿瘤的“冷”转变为“热”，即通过检查点和抑制来实现靶向治疗。

项目成果

UVB-mediated DNA damage induces matrix metalloproteinases to promote photoaging in an AhR- and SP1-dependent manner.

• DOI: 10.1172/jci.insight.156344
• 发表时间: 2022-05-09
• 期刊: JCI INSIGHT
• 影响因子: 8
• 作者: Kim, Daniel J.;Iwasaki, Akiko;Chien, Anna L.;Kang, Sewon
• 通讯作者: Kang, Sewon

Kynurenic acid may underlie sex-specific immune responses to COVID-19.

• DOI: 10.1126/scisignal.abf8483
• 发表时间: 2021-07-06
• 期刊: Science signaling
• 影响因子: 7.3
• 作者: Cai Y;Kim DJ;Takahashi T;Broadhurst DI;Yan H;Ma S;Rattray NJW;Casanovas-Massana A;Israelow B;Klein J;Lucas C;Mao T;Moore AJ;Muenker MC;Oh JE;Silva J;Wong P;Yale IMPACT Research team;Ko AI;Khan SA;Iwasaki A;Johnson CH
• 通讯作者: Johnson CH