Zusammenfassung (Englisch)
The cancer-immunity cycle describes a stepwise process of highly regulated events, the so-called immune checkpoints. This cycle needs to be initiated and completed for an effective anti-cancer immune response. One crucial step is the infiltration of T cells into tumours which is often prevented due to a repulsive tumour microenvironment (TME). This does not only inhibit the spontaneous killing of ...
Zusammenfassung (Englisch)
The cancer-immunity cycle describes a stepwise process of highly regulated events, the so-called immune checkpoints. This cycle needs to be initiated and completed for an effective anti-cancer immune response. One crucial step is the infiltration of T cells into tumours which is often prevented due to a repulsive tumour microenvironment (TME). This does not only inhibit the spontaneous killing of cancer cells but also impairs therapeutic strategies. Infiltration of T cells is mediated by endothelial adhesion molecules like ICAM-1 and integrins like LFA-1 expressed on T cells.
RNA-binding proteins (RBPs) are key factors regulating gene expression on a posttranscriptional level. The expression and activity of RBPs is often dysregulated in cancer cells. In this way, tumours utilize this regulatory machinery to adjust protein levels in a quick and stable manner. Being drivers of tumorigenesis, RBPs turned out to be promising targets for drug development to treat cancer. We hypothesize that RNA-based regulatory pathways contribute to the generation of soluble molecules secreted into the TME and therefore support the exclusion of T cells with interfering in the interaction of ICAM-1 and LFA-1.
To identify such molecules, we designed a RNAi screening approach targeting RNA-based regulatory pathways like RBPs, RNA-modifying enzymes and components of the microRNA (miRNA) pathway. For the screening experiment, the recombinant human ICAM-1 protein was purified from mammalian cells and cell adhesion assays were performed using T cells treated with cancer cell tissue culture supernatants. Especially, supernatant of the colorectal cancer cell line HCT 116 significantly reduced T cell binding to the immobilized ligand ICAM-1. The siRNA knockdown of β-catenin (CTNNB1), one of the main actors of the Wnt/ β-catenin pathway, restored T cell binding in cell adhesion assays to some extent. In a preliminary screening approach, the RNA-binding proteins PUF60 and XPO1 were identified to significantly affect T cell binding in our assays. Moreover, our results indicate that PUF60 increases CTNNB1 protein levels by inducing alternative splicing of its 3’ UTR and hence reduce T cell binding to ICAM-1. By performing the complete RNAi screening, endogenous targets and target pathways leading to an enhanced T cell adhesion will be identified, further validated and functionally characterized. These molecules will potentially serve as highly valuable targets for novel RNA-based immunotherapy in the future.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der Krebs- Immun- Zyklus beschreibt einen schrittweisen Prozess von streng regulierten Vorgängen, die so genannten Immun- Checkpoints. Dieser Zyklus muss für eine effektive Immunantwort gegen Krebs gestartet und durchgeführt werden. Einer der wesentlichen Schritte ist das Eindringen von T Zellen in Tumore, welches häufig durch eine abstoßende Mikroumgebung der Tumore blockiert wird. Dies ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Der Krebs- Immun- Zyklus beschreibt einen schrittweisen Prozess von streng regulierten Vorgängen, die so genannten Immun- Checkpoints. Dieser Zyklus muss für eine effektive Immunantwort gegen Krebs gestartet und durchgeführt werden. Einer der wesentlichen Schritte ist das Eindringen von T Zellen in Tumore, welches häufig durch eine abstoßende Mikroumgebung der Tumore blockiert wird. Dies verhindert nicht nur das initiative Töten von Krebszellen, sondern beeinträchtigt auch therapeutische Ansätze. Die Infiltration von T Zellen wird durch die Interaktion von Endothel- Adhäsionsmolekülen wie zum Beispiel ICAM-1 und Integrinen wie LFA-1, die von T Zellen exprimiert und präsentiert werden, vermittelt.
RNA Bindeproteine (RBPs) sind Hauptfaktoren, die Genexpression auf einem post-transkriptionellem Level regulieren. Die Expression und Aktivität von RBPs wird oft in Krebszellen dysreguliert. So nutzen Tumore diesen Regulationsmechanismus, um Proteinlevel in einer schnellen und beständigen Art und Weise anzupassen. Weil diese Proteine die Tumorentstehung vorantreiben, erweisen sie sich als vielversprechende Zielmoleküle für die Wirkstoffentwicklung, um Krebs zu behandeln. Wir gehen davon aus, dass auf RNA- basierende, regulatorische Signalwege zur Entstehung von löslichen Molekülen, die in die Mikroumgebung von Tumoren sekretiert werden, beitragen und somit den Ausschluss von T Zellen unterstützen, indem sie die Interaktion zwischen ICAM-1 und LFA-1 beeinträchtigen.
Um solche Moleküle zu identifizieren, haben wir einen RNAi Screening-Ansatz entwickelt, der RNA regulierende Signalwege als Zielgruppen hat, wie beispielsweise RBPs, RNA-modifizierende Enzyme und Moleküle, die in den microRNA (miRNA) Signalweg involviert sind. Für das Screening-Experiment wurde das humane Endothel-Adhäsionsmolekül ICAM-1 rekombinant aus Säugetierzellen aufgereinigt und Zell-Adhäsionsanalyse durchgeführt, in denen T Zellen, die mit den Überständen von Krebszellen aus humaner Zellkultur behandelt wurden, genutzt wurden. Insbesondere, der Überstand der Darmkrebs-Zelllinie HCT 116 verringerte die Bindung von T Zellen an den immobilisierten Liganden ICAM-1 signifikant. Der siRNA Knockdown von β-Catenin (CTNNB1), einer der Hauptfaktoren des Wnt/ β-Catenin Signalweges, stellte T Zellbindung in Zell-Adhäsionsanalysen zum Teil wieder her. In einem vorläufigen Screening-Versuch wurden die RNA Bindeproteine PUF60 und XPO1 als Faktoren identifiziert, die T Zellbindung in unseren Analysen signifikant beeinflussen. Zudem deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass PUF60 das Proteinlevel von CTNNB1 hochreguliert, indem alternatives Splicing der CTNNB1 3‘ UTR induziert und als Folge dessen T Zellbindung an ICAM-1 herunter reguliert wird. Durch die Durchführung des kompletten RNAi Screenings, werden endogene Zielgene und Signalwege, die zu einer erhöhten T Zelladhäsion führen, identifiziert, weiter validiert und funktionell charakterisiert werden. Diese Moleküle werden potenziell als sehr wertvolle Zielgene dienen, um in der Zukunft neuartige RNA-basierende Immuntherapie zu entwickeln.
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