Nature 重磅：CRISPR 筛选揭秘 ATF4-LCN2 轴，抗 LCN2 抗体破解肿瘤免疫逃逸新策略
引言
整合应激反应（ISR）核心转录因子 ATF4 是肿瘤细胞应激适应的关键调控者，但其对肿瘤免疫应答的影响尚未明确。近日美国纽约大学的Thales Papagiannakopoulos团队与Shohei Koide团队在Nature发表的研究发现， ATF4 缺失仅在免疫功能正常小鼠中显著抑制肿瘤进展，通过 CRISPR 筛选 鉴定出脂质运载蛋白 2（LCN2）是其介导免疫抑制的核心效应分子。 LCN2 通过招募免疫抑制性间质巨噬细胞，抑制 T 细胞浸润，在肺癌、胰腺癌患者中与免疫排斥表型相关，抗 LCN2 抗体可有效激发抗肿瘤 T 细胞应答，为耐药实体瘤提供新治疗方向。
研究背景
免疫检查点抑制剂（ICIs）对多数实体瘤疗效有限，肿瘤免疫逃逸机制亟待解析。实体瘤微环境的缺氧、营养匮乏等应激可激活 ISR 通路，通过 ATF4 调控肿瘤细胞存活，但 ISR-ATF4 轴对肿瘤免疫微环境（TME）的调控作用尚未阐明。LCN2 作为分泌型糖蛋白，已知参与炎症反应，但其在肿瘤免疫中的功能及与 ISR-ATF4 轴的关联仍属未知。
研究目的
- 明确 ISR-ATF4 轴对肿瘤免疫应答的调控作用；
- 筛选 ATF4 介导免疫抑制的关键效应分子；
- 阐明 LCN2 调控肿瘤免疫逃逸的分子机制；
- 验证 LCN2 的临床预后价值及抗 LCN2 抗体的治疗潜力。
研究方法
细胞模型：
Atf4/Lcn2 敲除 / 过表达细胞系（KP 肺癌、B16F10 黑色素瘤、KPC7 胰腺癌细胞），人 LCN2 嵌合 KP 细胞；
动物模型：
免疫正常（C57BL/6J）、免疫缺陷（NSG、裸鼠）小鼠，及 KP/KPC 基因工程小鼠，用于移植瘤及肿瘤发生实验。
CRISPR 筛选：
构建含 3240 条 sgRNA 的 ATF4 靶基因文库，移植至免疫正常 / 缺陷小鼠，通过 NGS 筛选免疫依赖型调控基因；
机制验证：
ChIP-qPCR 验证 ATF4 与 Lcn2 启动子结合，LUMICKS 技术检测 LCN2 与巨噬细胞 SLC22A17 结合，siRNA 敲低及 3D 共培养验证下游通路；
临床与转化研究：
分析 105 例肺癌、33 例胰腺癌组织芯片，结合 TCGA 数据关联 LCN2 表达与预后；评估抗 mLCN2 / 抗 hLCN2 抗体的体内疗效。
主要结果
1.ATF4 调控免疫依赖型肿瘤生长
Atf4KO 仅在免疫正常小鼠中抑制肿瘤进展，ISR 抑制剂 ISRIB 可延长其存活，证实 ATF4 通过抑制抗肿瘤免疫发挥作用。
图1.ATF4对免疫功能正常小鼠的肿瘤生长至关重要
2.CRISPR 筛选锁定 LCN2 为核心效应分子
Lcn2 靶向 sgRNA 在免疫正常小鼠中显著缺失，Lcn2KO 表型与 Atf4KO 一致，过表达 LCN2 可挽救肿瘤生长缺陷，且其功能依赖分泌信号。
图2.LCN2缺失可延缓免疫功能正常小鼠的肿瘤进展
3.LCN2 通过巨噬细胞极化抑制 T 细胞应答
Lcn2KO 肿瘤中 CD4+/CD8+ T 细胞浸润增加、Treg 减少；LCN2 结合巨噬细胞 SLC22A17，抑制 Cxcl9 分泌、促进 Il6 表达，阻断 T 细胞趋化。
图3.LCN2可促进一种免疫调节性巨噬细胞状态，该状态会削弱对癌症的适应性免疫应答
4.LCN2 与临床免疫排斥及预后相关
肺癌、胰腺癌患者中 LCN2 高表达与 CD3+ T 细胞浸润减少、肿瘤分级升高相关；TCGA 数据显示其与免疫排斥表型、不良预后密切关联。
图4.患者体内LCN2水平与较高肿瘤分级及减少的肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）呈相关性
5.抗 LCN2 抗体具强效抗肿瘤活性
anti-mLCN2/anti-hLCN2 可抑制原位肺癌、胰腺癌生长，增加 T 细胞浸润，与抗 PD1 联合治疗可进一步延长存活，且无明显毒性。
图5.针对LCN2开发的合成抗体显示出治疗获益及抗癌活性
文章小结
本研究发现 肿瘤细胞 ISR-ATF4 轴通过诱导 LCN2 分泌，结合巨噬细胞 SLC22A17 受体，促进免疫抑制性 TME 形成，抑制 T 细胞浸润，介导免疫逃逸。 临床数据显示 LCN2 高表达与实体瘤患者免疫排斥表型、不良预后相关。抗 LCN2 抗体可有效阻断这一通路，激发抗肿瘤免疫应答，与 PD1 抑制剂联合使用效果更佳。该研究不仅深化了应激反应与肿瘤免疫的关联认知，还提供了针对免疫排斥型实体瘤的新型治疗策略。
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