武汉大学钟波教授团队发现去泛素化酶调控肠道感染免疫与肿瘤发生的重要功能和机制
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该研究报道了去泛素化酶USP25调控肠道炎症与感染及肿瘤发生的重要功能与机制，为治疗肠道疾病提供新靶点。这是该团队在去泛素化酶调控炎症反应和肿瘤发生领域的又一重大突破。
该团队首先发现USP25在消化道组织、结肠上皮细胞与固有层单核细胞、小肠和结肠隐窝细胞中广泛表达，且敲除USP25小鼠小肠隐窝中Paneth细胞数目以及小肠绒毛上goblet细胞增多，而隐窝中的增殖细胞与干细胞数量减少，暗示USP25调控肠道细胞的分化与增殖。随后DSS结肠炎以及骨髓移植实验结果表明，非骨髓来源的细胞中敲除USP25介导了对DSS结肠炎的抵抗，且这一过程依赖于USP25对肠道共生菌的调控而不依赖于I型干扰素信号通路。在鼠柠檬酸杆菌或鼠伤寒沙门氏菌感染的模型中，USP25敲除小鼠血清以及肠道组织中炎性细胞因子以及抗菌肽的表达水平显著升高，产生更强的免疫应答，并能更好地抑制肠道内感染细菌的复制。在具核梭杆菌感染的ApcMin/+小鼠结肠癌模型中，敲除USP25显著抑制结肠肿瘤的发生以及具核梭杆菌在结肠肿瘤中的定植。进一步研究结果表明，在具核梭杆菌阳性的人结肠癌标本中，USP25的表达水平与具核梭杆菌的定植呈正相关。在细菌感染与DSS诱导的结肠组织或结肠上皮细胞中USP25的表达水平显著升高，表明肠道感染通过上调USP25的表达抑制宿主抗感染免疫反应。随后该团队利用AOM/DSS、AOM/Vil-Cre;Trp53fl/fl以及ApcMin/+等肠道肿瘤模型研究了敲除USP25对小鼠肠道肿瘤发生发展的影响。结果显示在上述三种肠道肿瘤模型中，肿瘤组织中的USP25表达水平升高，且敲除USP25显著减少肠道肿瘤的数目、降低肿瘤发生率均、提高小鼠的生存期。有趣的是，在上述三种肿瘤模型中，敲除USP25并不影响肿瘤组织中炎性细胞因子的表达，表明USP25主调控肠道急性感染过程中相关细胞因子的表达。对DSS结肠炎组织转录组测序以及肠道类器官的研究结果表明，敲除USP25促进SOCS3的表达，而抑制Wnt信号通路相关基因的表达。免疫组化与免疫印迹实验结果表明，在USP25敲除的小鼠肿瘤组织中SOCS3水平升高，pSTAT3以及Wnt信号通路下游蛋白SOX9等的水平降低。在人结肠癌组织中，USP25的水平与SOCS3呈负相关，而与pSTAT3以及β-catenin呈正相关，表明USP25通过调控Wnt信号通路以及SOCS3-pSTAT3轴进而促进小鼠肠道肿瘤的进展。
最后，该团队研究了靶向USP25能否用来治疗肠道感染炎症以及肿瘤发生。首先该团队合成了USP25/USP28的抑制剂AZ1，发现在野生型结肠类器官中AZ1抑制Wnt信号通路而促进柠檬酸杆菌感染诱导的下游炎性细胞因子的表达，而在USP25敲除的类器官中则没有此功能，表明AZ1在相关通路中选择性调控USP25。其次，AZ1在体外并不影响细菌的复制，灌胃注射AZ1后小鼠的生长、脾脏与淋巴结没有显著的肿大或缩小，小鼠肠道菌群的组成也没有显著改变，表明AZ1并不直接调控细菌的生长。最后，通过灌胃注射AZ1抑制DSS诱导的结肠炎、抑制鼠柠檬酸杆菌的感染以及AOM/DSS与AOM/Vil-Cre;Trp53fl/fl小鼠肠道肿瘤的发生，表明靶向USP25可作为治疗小鼠肠道感染相关的炎症以及肿瘤发生的药物靶标。该研究为靶向去泛素化酶治疗肠道疾病提供了理论基础与分子靶标。
钟波实验室博士研究生王筱蒙为该论文的第一作者。清华大学董晨教授、上海交通大学仁济医院房静远教授、武汉大学中南医院熊斌教授以及武汉大学人民医院林丹丹副主任医师对该论文也做出了重要贡献。
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