目前，50-60%的癌症患者采用放射治疗（Radiation therapy，RT），尽管技术和治疗方法不断改进，但很多患者由于耐药或转移而导致治疗失败。放射增敏治疗策略一般集中在抑制DNA修复或增加DNA损伤上，其中免疫环境对治愈性至关重要。临床前数据表明，电离辐射（Ionizing Radiation，IR）单独或联合免疫检查点阻断具有免疫刺激作用。基于此，越来越多的临床试验启动免疫检查点阻断与IR联合疗法。然而，目前治疗效果有限，放疗联合免疫检查点疗法的协同作用机制及两者之间的相互关系仍需进一步探索。
研究表明，髓系抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）已成为抗肿瘤免疫反应的关键负调节因子，且肿瘤浸润的MDSCs可能是放疗联合免疫检查点疗法产生抵抗的原因。基于此，目前有一些临床试验旨在通过不同的方式调节MDSCs以增强免疫治疗，但仍没有成功案例。
N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）是真核生物中最常见的mRNA的修饰，主要调控mRNA的稳定性和翻译效率。m6A主要由RNA甲基转移酶（writer）—METTL3/METTL14、RNA去甲基化酶（eraser）—FTO和ALKBH5动态调控，随后由“阅读子”（reader）—YTHDF1/2/3和YTHDC1/2识别调节RNA代谢。研究表明，YTHDF2参与调控多种生物学过程，包括细胞周期进程，应激反应等，并与多种肿瘤生长有关。然而，YTHDF2在免疫细胞中的调控作用，尤其是在放疗和免疫治疗中的作用尚未被深入探讨。
针对这些问题，中国科学院上海药物研究所罗成课题组基于前期合作基础（Nature Chem 2015），与芝加哥大学的何川教授、Ralph R Weichselbaum教授和Hua Laura Liang教授组成联合团队，于2023年5月26日，在Cancer Cell上发表了题为“YTHDF2 inhibition potentiates radiotherapy anti-tumor efficacy”的研究成果。该研究发现了YTHDF2可作为放疗和RT/免疫联合疗法的潜在靶点，提出了通过抑制YTHDF2来增强临床放射治疗效果的新策略。
在该项工作中，研究人员发现，电离辐射（IR）在小鼠模型和人体内均可诱导免疫抑制性MDSCs扩增和YTHDF2表达。IR介导放疗后，表达YTHDF2的MDSC群体增加，这与放疗后的转移进展有关。因此，研究人员猜想YTHDF2的增加是影响放疗效果的原因。于是，研究人员通过构建Ythdf2敲除小鼠模型，发现IR后，Ythdf2的缺失可改变MDSC分化，抑制MDSC向肿瘤转运，并减弱其抑制功能，增强了抗肿瘤免疫，从而增强了局部肿瘤IR的功效。进一步，研究人员发现，IR诱导的YTHDF2表达上调主要依赖于NF-κB/RELA信号通路。反过来，上调的YTHDF2通过直接结合并降解编码NF-κB信号负调控因子（Adrb2、Metrnl和Smpdl3b）的转录本，导致NF-κB活化，从而形成IR-YTHDF2-NF-κB回路。这些都表明，可以通过抑制YTHDF2来提高抗肿瘤免疫和放疗效果，其有望成为临床放射治疗的新策略。
图1.抑制YTHDF2提高放疗抗肿瘤效果的作用机制
为了进一步证明YTHDF2是潜在的改善放疗和RT/免疫联合疗法的靶点，研究人员通过靶向YTHDF2开展化学干预研究。基于建立的化合物高通量筛选方法，开展了小分子抑制剂的筛选并获得了YTHDF2的活性化合物DC-Y13。通过结构改造获得了化合物DC-Y13-27，其可以在体外直接结YTHDF2蛋白并抑制其与m6A-RNA的结合。此外，DC-Y13-27在小鼠上与敲除YTHDF2类似，不仅可有效提高的IR疗效，而且提高了IR与PD-L1抗体联合治疗的抗肿瘤效果。抑制YTHDF2克服了MDSC诱导的免疫抑制，不仅可以改善局部肿瘤治疗效果，还可以抑制肿瘤转移。
图2.YTHDF2抑制剂DC-Y13-27的发现及其对放疗和免疫治疗疗效的提高作用
综上所述，该研究通过结合基因干预和化学干预手段，揭示了m6A“阅读子”YTHDF2的抑制在改善放疗和放疗免疫检查点联合治疗效果的调控机制，并为相关临床治疗提供了新靶标。本研究获得的YTHDF2小分子抑制剂，不仅为YTHDF2的功能研究提供探针工具，同时也为靶向YTHDF2的药物开发提供先导结构，促进其在临床研究中的应用转化。
芝加哥大学的Ralph R Weichselbaum教授、何川教授和Hua Laura Liang教授及上海药物所罗成研究员为该论文的共同通讯作者，芝加哥大学Wang Liangliang、Dou Xiaoyang和上海药物所陈示洁副研究员为该论文的共同第一作者。该研究还得到上海药物所蒋华良院士和周兵研究员的支持，得到国家自然科学基金生物大分子动态修饰与化学干预重大研究计划、杰出青年基金、重点国际（地区）合作研究项目、中科院青促会等项目的资助。