复旦团队研究靶向抑制急性炎症风暴的分子机制
在病毒、细菌感染及CAR-T肿瘤免疫治疗中，当机体免疫系统应激过度，免疫相关细胞持续激活和扩增，特别是巨噬细胞，分泌大量细胞因子，形成细胞因子风暴（又称细胞因子释放综合征，Cytokine Release Syndrome, CRS），进而引发全身炎症，急性呼吸窘迫综合征，甚至多器官衰竭乃至死亡。在新冠患者中，CRS是轻症向重症转变及重症死亡的重要原因，在CAR-T治疗中，严重的CRS发生率达到20-50%【1】。
目前，CRS的治疗手段主要是糖皮质激素和针对特定炎症因子的抗体治疗。临床上采用IL-6抑制剂“托珠单抗”治疗新冠病毒感染、肿瘤CAR-T免疫治疗等诱发的CRS【2, 3】。但IL-6只是众多CRS细胞因子中的一种，有些类型的CRS中，IL-1、趋化因子表达反而会更高一些，这对单一抗体的治疗策略提出挑战。
在CRS中，相关细胞因子的表达被过度快速激活。因此，探究触发炎性细胞因子基因表达“开/关”的分子机制，并寻找对应的靶向小分子，用以特异性阻止相关炎性因子表达，可能是应对CRS的更根本和更有效的策略【4】。
近日，复旦大学附属肿瘤医院苏锋涛、陆雪官、郭小毛团队在Molecular Cancer在线发表了题为Targeting CDK7 suppresses super enhancer-linked inflammatory genes and alleviates CAR T cell-induced cytokine release syndrome的研究论文（article）。研究靶向CDK7-RNA Polymerase II基因转录调控复合体，特异性抑制CSR的分子机制及在 CAR-T肿瘤免疫治疗中的应用。
RNA聚合酶II复合体（RNAPII），是真核细胞中负责把DNA转录为mRNA的关键调控机器。核心RNAPII、基因表达调控区的顺式作用元件（如启动子、增强子、超级增强子等）和反式作用因子（如激活因子和阻遏因子）构成基因表达及调控单元。其中CDK7通过对RNAPII的CTD的特定丝氨酸磷酸化实现对基因的转录调控，是基因表达调控的重要激酶。THZ1是CDK7的靶向小分子，THZ1可以特异性调控特定信号通路相关超级增强子活性，特异性抑制三阴性乳腺癌以及MYCN异常的肺癌等的生长【5, 6】。
研究人员首先检测不同CRS 模型中，THZ 1对炎性因子过表达的抑制情况。发现在细菌（LPS）、病毒（H1N1）感染模型和CAR-T肿瘤治疗模型中，THZ1均能显著抑制CRS中炎性细胞因子的生成和分泌，降低CRS对相关脏器的损伤，显著降低小鼠死亡率（图1）。
图1. THZ1靶向CDK7，抑制细胞因子风暴生成
转录组测序比较发现，THZ1靶向CDK7-RNAPII复合体，不仅显著抑制了细胞因子（IL-1、IL-6等）及与炎症信号相关的转录调控因子（STAT1、IRF1等）等基因表达，而且富集出的信号通路主要集中于炎性通路。对超级增强子（H3K27ac，CHIP-Seq）数据分析发现， STAT1和IL1相关的超级增强子是THZ1调节炎症信号的关键原件，这提示我们，THZ1靶向CDK7-RNAPII，选择性地抑制炎性关键基因相关超级增强子的活性，进而抑制炎性细胞因子的转录，最终抑制了炎症风暴的发生（图2）。
图2. THZ1靶向CDK7，特异性调控细胞因子信号通路
为进一步探索THZ1的临床应用，研究人员构建了CAR-T治疗Raji淋巴瘤的模型。结果发现在特定浓度下，THZ1并没有显著抑制RNAPII的功能，也不影响CAR-T细胞的增殖及对Raji淋巴瘤的清除功能；但却能显著地抑制炎性基因通路的过表达。动物实验表明，THZ1能降低CRS的发生，但没有影响CAR-T的治疗疗效（图3）。提示CDK7有望成为治疗CRS的新靶点。
图3. THZ1通过靶向抑制CDK7降低CRS的发生，但没有影响CAR-T的治疗疗效
复旦大学附属肿瘤医院博士生魏也，助理研究员李冲博士为论文第一作者，苏锋涛，陆雪官，郭小毛教授为论文通讯作者。
原文链接：
https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-020-01301-7
制版人：十一
参考文献
1.Fajgenbaum, D.C. and C.H. June, Cytokine Storm. N Engl J Med, 2020. 383(23): p. 2255-2273.
2. Xu, X., et al., Effective treatment of severe COVID-19 patients with tocilizumab. Proc Natl Acad Sci U S A, 2020. 117(20): p. 10970-10975.
3. Russell, C.D., J.E. Millar, and J.K. Baillie, Clinical evidence does not support corticosteroid treatment for 2019-nCoV lung injury. Lancet, 2020. 395(10223): p. 473-475.
4. Rialdi, A., et al., Topoisomerase 1 inhibition suppresses inflammatory genes and protects from death by inflammation. Science, 2016. 352(6289): p. aad7993.
5. Minzel, W., et al., Small Molecules Co-targeting CKIalpha and the Transcriptional Kinases CDK7/9 Control AML in Preclinical Models. Cell, 2018. 175(1): p. 171-185 e25.
6. Wang, Y., et al., CDK7-dependent transcriptional addiction in triple-negative breast cancer. Cell, 2015. 163(1): p. 174-86.