Nat Rev | 癌癥中調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)的機(jī)制和新型小分子療法的機(jī)遇

原創(chuàng)?huacishu?圖靈基因?

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撰文：huacishu

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1炉峰、作者總結(jié)了在癌癥中轉(zhuǎn)錄厅篓、轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯后水平調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)機(jī)制的研究進(jìn)展殖侵；

2耸别、作者描述了PD-L1的各種翻譯后修飾的作用幔摸，包括磷酸化如庭、糖基化碰煌、乙跏姘叮化和泛素化。此外芦圾，還討論了小分子藥物調(diào)節(jié)這些機(jī)制的潛在用途蛾派。

中國醫(yī)藥大學(xué)校長洪明奇(Mien-Chie Hung)教授課題組在國際知名期刊Nat Rev Clin Oncol在線發(fā)表題為“Mechanisms regulating PD-L1 expression in cancers and associated opportunities for novel small-molecule therapeutics”的論文。針對抑制性免疫檢查點(diǎn)受體PD-1或其配體PD-L1的拮抗性抗體可用于治療多種癌癥个少，并可顯著提高患者生存率洪乍。然而，需要克服內(nèi)在和后天的抵抗夜焦，需要分別提高應(yīng)答率和持續(xù)時間壳澳。PD-L1通常在各種惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào)，新的證據(jù)表明許多潛在機(jī)制涉及不同的致癌信號通路茫经。因此巷波，特定的小分子抑制劑不僅有可能同時抑制關(guān)鍵的致癌信號通路，還可能同時抑制特定癌癥中PD-L1的表達(dá)卸伞，從而為與現(xiàn)有的免疫檢查點(diǎn)抑制劑和其他靶向藥物結(jié)合提供有吸引力的候選藥物抹镊。在此，作者總結(jié)了在癌癥中轉(zhuǎn)錄荤傲、轉(zhuǎn)錄后垮耳、翻譯和翻譯后水平調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)機(jī)制的研究進(jìn)展。描述了PD-L1的各種翻譯后修飾的作用遂黍，包括磷酸化终佛、糖基化、乙跷砑遥化和泛素化铃彰。此外，還討論了小分子藥物調(diào)節(jié)這些機(jī)制的潛在用途芯咧，以及生物標(biāo)記物對患者進(jìn)行分層以獲得最佳治療的潛在用途豌研。

PD-1的表達(dá)僅限于各種T細(xì)胞、B細(xì)胞唬党、自然殺傷細(xì)胞鹃共、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（DC）亞群驶拱。相比之下霜浴，PD-L1由多種造血細(xì)胞表達(dá)，包括巨噬細(xì)胞蓝纲、DC阴孟、T細(xì)胞晌纫、B細(xì)胞和肥大細(xì)胞，以及一些非造血細(xì)胞類型永丝，如血管內(nèi)皮細(xì)胞锹漱。此外，PD-L1可以在更廣泛的細(xì)胞類型中上調(diào)慕嚷，以響應(yīng)炎性細(xì)胞因子和其他刺激哥牍，并且通常在各種類型的癌細(xì)胞和腫瘤基質(zhì)細(xì)胞中過度表達(dá)。由腫瘤浸潤性免疫細(xì)胞產(chǎn)生的各種促炎細(xì)胞因子通過PD-L1表達(dá)上調(diào)等途徑喝检，形成免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）嗅辣，并促進(jìn)腫瘤發(fā)展。IFNγ主要由T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生挠说，是通過JAK–STAT–IRF1信號軸誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)的主要誘導(dǎo)劑澡谭。事實(shí)上，有報(bào)道稱损俭，JAK1/2突變的功能獲得和功能喪失分別促進(jìn)和抑制PD-L1的表達(dá)蛙奖，從而影響癌癥免疫監(jiān)測和對抗PD-1/PD-L1抗體的反應(yīng)性。然而杆兵，值得注意的是雁仲，IFNγ是抗腫瘤免疫的關(guān)鍵協(xié)調(diào)器，這表明IFNγ介導(dǎo)的PD-L1在腫瘤中的上調(diào)反映了作為抗腫瘤免疫反應(yīng)的結(jié)果而激活的負(fù)反饋機(jī)制拧咳。轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）可由TME中的多種細(xì)胞分泌伯顶，可增強(qiáng)PD-L1的表達(dá)囚灼。其他幾種細(xì)胞因子骆膝，包括IL-1β、IL-4灶体、IL-8勘究、IL-10龟劲、IL-17、IL-27、GM-CSF和TNF佛呻，已被證明可調(diào)節(jié)癌細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)。各種癌癥的致癌信號通路在PD-L1上調(diào)中也起著關(guān)鍵作用汽抚。例如易结，NSCLC、TNBC和HNSCC細(xì)胞中EGFR信號的激活通過多種機(jī)制觸發(fā)PD-L1表達(dá)瓢宦。相比之下碎连，另一種受體酪氨酸激酶MET可以根據(jù)癌癥類型上調(diào)或下調(diào)PD-L1。兩種不同的ALK融合蛋白NPM–ALK和EML4–ALK分別促進(jìn)淋巴瘤和NSCLC細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)驮履。受體酪氨酸激酶的主要下游信號通路RAS–MEK–ERK（MAPK）和PI3K–AKT–mTOR參與各種癌癥中PD-L1的上調(diào)鱼辙。因此廉嚼，在臨床前和臨床研究中，這些通路的某些抑制劑已被證明可調(diào)節(jié)PD-L1倒戏。除了PD-L1在抑制T細(xì)胞功能從而在癌癥免疫逃逸中的作用外怠噪，癌細(xì)胞上的PD-L1還可能傳遞促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的信號（圖1）。例如杜跷，PD-L1可以激活癌細(xì)胞中的PI3K–AKT和MAPK信號傍念，從而促進(jìn)上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EMT）。然而葱椭，在乳腺癌細(xì)胞中捂寿，PD-L1激活PI3K–AKT和MAPK通路似乎依賴于PD-1的連接。值得注意的是孵运，盡管有報(bào)道稱PD-L1通過這兩種途徑促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的化療耐藥性秦陋，但PD-L1表達(dá)與接受輔助化療的TNBC患者病理完全應(yīng)答的可能性更高相關(guān)。此外治笨，在接受化療的黑色素瘤患者中驳概，較高的PD-L1水平與更好的生存結(jié)果相關(guān)。因此旷赖，PD-L1在化療耐藥中的功能作用可能取決于癌癥類型或疾病背景顺又，PD-L1與化療敏感性的關(guān)聯(lián)需要進(jìn)一步研究。

許多轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子已被證明可以調(diào)節(jié)CD274的表達(dá)等孵，盡管它們的作用似乎是細(xì)胞類型特異性的（圖2）稚照。例如，STAT誘導(dǎo)的IRF1作為IFNγ誘導(dǎo)的PD-L1表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子俯萌。然而果录，除了IRF1介導(dǎo)的機(jī)制外，STAT1還可以直接激活干擾素刺激的肝細(xì)胞中的CD274轉(zhuǎn)錄咐熙。在實(shí)體腫瘤中弱恒，甲基胞嘧啶雙加氧酶TET2與IFNγ激活的STAT1結(jié)合，并通過CD274啟動子的DNA去甲基化增強(qiáng)IFNγ-STAT1介導(dǎo)的PD-L1 mRNA表達(dá)棋恼。在多種腫瘤類型中返弹，由于NAD+代謝為α-酮戊二酸，TET1的表達(dá)和活性增強(qiáng)同樣會驅(qū)動IFNγ-STAT1介導(dǎo)的IRF1轉(zhuǎn)錄爪飘，進(jìn)而誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)义起。與IRF1相反，IRF2在HCC細(xì)胞中作為PD-L1表達(dá)的轉(zhuǎn)錄抑制因子發(fā)揮作用师崎，CDK5通過下調(diào)IRF2上調(diào)髓母細(xì)胞瘤細(xì)胞中的PD-L1默终。各種致癌轉(zhuǎn)錄因子也直接參與CD274的表達(dá)（圖2）。例如，MYC在多種癌癥類型中轉(zhuǎn)錄上調(diào)PD-L1穷蛹，MYC的遺傳或藥理學(xué)抑制促進(jìn)抗癌免疫土陪。如前所述，STAT3是CD274轉(zhuǎn)錄的另一個關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子肴熏，在多種途徑的下游被激活鬼雀，包括NSCLC中的EGFR信號和黑色素瘤中的MAPK信號。在自然殺傷/T細(xì)胞淋巴瘤中蛙吏，JAK–STAT3通路上調(diào)細(xì)胞因子受體信號下游的PD-L1源哩。

大量研究的數(shù)據(jù)表明，PD-L1mRNA的穩(wěn)定也有助于PD-L1在癌癥中的過度表達(dá)（圖3）鸦做。mRNA的3′-UTR對于mRNA穩(wěn)定性調(diào)節(jié)至關(guān)重要励烦。事實(shí)上，如上所述泼诱，破壞PD-L1 mRNA這一區(qū)域的CD274結(jié)構(gòu)變異增強(qiáng)了其穩(wěn)定性坛掠，從而促進(jìn)了PD-L1的表達(dá)。此外治筒，NSCLC細(xì)胞中的RAS–MAPK信號通過3′-UTR中的ARE穩(wěn)定PD-L1 mRNA屉栓。在機(jī)制上，RAS–MAPK信號導(dǎo)致ARE結(jié)合mRNA衰變激活蛋白ZFP（也稱為三四脯氨酸）的磷酸化和抑制耸袜，該蛋白與3′-UTR結(jié)合并促進(jìn)PD-L1 mRNA的降解友多。一些長的非編碼RNA可以通過直接靶向PD-L1 mRNA的小RNA來促進(jìn)PD-L1的表達(dá)（圖3）。例如堤框，MALAT1分別在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤和NSCLC中抑制miR-195和miR-200a-3p域滥，KCNQ1OT1在前列腺癌中抑制miR-15a，在肝癌中抑制miR-506蜈抓。其他長非編碼RNA-miRNA軸顯示可控制各種癌癥中PD-L1的表達(dá)启绰，包括子宮內(nèi)膜癌中的Lnc-OC1–miR-34a和MEG3–miR-216a，胃癌中的SNHG15–miR-141和HIF1A-AS2–miR-429资昧，肝癌中的PCED1B-AS1–miR-194-5p酬土，甲狀腺癌中的NSCLC UCA1–miR-148a中的FGD5-AS1–miR 142-5p荆忍，胰腺癌中的LINC00473–miR-195-5p和鼻咽癌中的HOXA-AS2–miR-519格带。N6甲基腺苷（m6A）是一種mRNA修飾，參與mRNA剪接刹枉、穩(wěn)定性和翻譯的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)叽唱。在人類肝內(nèi)膽管癌細(xì)胞中，PD-L1 mRNA 3′-UTR中的m6A修飾被含YTH結(jié)構(gòu)域的家族蛋白2（YTHDF2）識別微宝，導(dǎo)致mRNA降解和PD-L1表達(dá)抑制（圖3）棺亭。相反，ALKBH5是一種RNA去甲基化酶蟋软，可以靶向PD-L1 mRNA中的m6A修飾镶摘，從而促進(jìn)PD-L1翻譯并隨后抑制抗腫瘤T細(xì)胞免疫嗽桩。FTO是另一種m6A去甲基化酶，上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)凄敢。對人類HNSCC樣本的系統(tǒng)分析進(jìn)一步支持PD-L1表達(dá)與m6A修飾調(diào)節(jié)因子之間的關(guān)聯(lián)碌冶。PI3K–AKT–mTOR通路是mRNA翻譯的中心調(diào)節(jié)器，而mTOR抑制下調(diào)PD-L1蛋白的合成涝缝。除了這一一般機(jī)制外扑庞，還發(fā)現(xiàn)了幾個專門調(diào)節(jié)PD-L1 mRNA翻譯的因素。許多mRNAs的5′-UTR含有上游開放閱讀框（uORF）拒逮，它可以干擾初級ORF翻譯的啟動罐氨，從而作為控制蛋白質(zhì)合成的負(fù)調(diào)控機(jī)制。小鼠和人類PD-L1 mRNA均含有uORF滩援，已證明uORF可在體外減少PD-L1翻譯（圖3）栅隐。值得注意的是，在小鼠肝癌模型中玩徊，MYC的過度表達(dá)繞過uORF介導(dǎo)的PD-L1翻譯约啊，并增加PD-L1表達(dá)。真核翻譯起始因子2復(fù)合物-α亞單位（eIF2α）在各種形式的應(yīng)激下被磷酸化佣赖，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）應(yīng)激和氨基酸剝奪恰矩，這導(dǎo)致UORF的翻譯受到抑制。在表達(dá)MYC的癌細(xì)胞中憎蛤，eIF2α的磷酸化增強(qiáng)外傅，從而導(dǎo)致PD-L1翻譯的上調(diào)。類似地俩檬，各種應(yīng)激源可通過eIF2α磷酸化繞過uORF萎胰，從而增強(qiáng)人類NSCLC細(xì)胞中PD-L1的翻譯。除了eIF2α外棚辽，真核細(xì)胞延伸因子2（eEF2）也可以抑制PD-L1翻譯技竟。在某些人類癌癥細(xì)胞系中，eEF2激酶磷酸化屈藐，從而抑制eEF2對各種應(yīng)激的反應(yīng)榔组，從而減少uORF介導(dǎo)的PD-L1翻譯抑制，從而減少表達(dá)（圖3）联逻。

PD-L1在N35搓扯、N192、N200和N219四個殘基處進(jìn)行N-糖基化（圖4）包归，多條證據(jù)表明锨推，這種糖基化對PD-L1的穩(wěn)定性和PD-1結(jié)合能力至關(guān)重要。蛋白質(zhì)N-糖基化的第一步由寡糖基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物催化。在EMT期間换可，β-連環(huán)蛋白轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)STT3（A和B亞型）椎椰，即寡糖基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的N-糖基轉(zhuǎn)移酶亞單位，從而增加PD-L1糖基化和穩(wěn)定性沾鳄，導(dǎo)致臨床前模型中的癌細(xì)胞免疫逃避俭识。此外，sigma 1受體（Sig-1R）和FKBP5的剪接異構(gòu)體（FKBP51s）作為伴侶促進(jìn)PD-L1糖基化和穩(wěn)定性洞渔。PD-L1與PD-1的結(jié)合需要β-1,3-N-乙酰氨基葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶3（B3GNT3）套媚，它合成聚N-乙酰乳糖胺（poly-LacNAc）鏈，該鏈存在于連接到PD-L1的N192和N200殘基的聚糖結(jié)構(gòu)中磁椒。此外堤瘤，糖基化特異性抗PD-L1（抗gPD-L1）抗體可以阻斷PD-L1–PD-1相互作用，促進(jìn)PD-L1的內(nèi)化和降解浆熔，并增強(qiáng)臨床前模型中的抗腫瘤免疫反應(yīng)本辐。PD-L1的磷酸化調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性、亞細(xì)胞定位和功能（圖4）医增。PD-L1在其非糖基化狀態(tài)下不穩(wěn)定慎皱。糖原合成酶激酶3β（GSK3β）可以磷酸化PD-L1的殘基T180和S184，這些殘基隨后被E3泛素連接酶β-TrCP結(jié)合叶骨，從而被26S蛋白酶體靶向于泛素依賴性降解茫多。N192、N200和N219處的糖基化會破壞與GSK3β的相互作用忽刽，從而穩(wěn)定PD-L1天揖。GSK3β介導(dǎo)的PD-L1磷酸化和降解是PD-L1–PD-1免疫檢查點(diǎn)與各種調(diào)節(jié)機(jī)制之間相互作用的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

E3連接酶通過向靶蛋白中加入泛素鏈跪帝，從而標(biāo)記其降解今膊，從而成為UPS底物特異性的關(guān)鍵決定因素。已發(fā)現(xiàn)許多E3連接酶以PD-L1為靶點(diǎn)伞剑，在各種生理和病理?xiàng)l件下降解（圖5）斑唬。在乳腺癌細(xì)胞中，β-TrCP E3連接酶復(fù)合物泛素化T180/S184磷酸化PD-L1黎泣，從而通過EGFR信號抑制GSK3β恕刘，穩(wěn)定PD-L1并促進(jìn)免疫逃避。相反聘裁，E3連接酶MARCH8介導(dǎo)EGFR突變NSCLC細(xì)胞中EGFR抑制誘導(dǎo)的PD-L1降解雪营。SPOP E3連接酶復(fù)合物與細(xì)胞周期蛋白D–CDK4協(xié)同控制PD-L1豐度的細(xì)胞周期依賴性波動弓千。在機(jī)制上衡便，CDK4磷酸化并穩(wěn)定SPOP，促進(jìn)PD-L1泛素化和G1晚期和S期的降解；因此镣陕，抑制CDK4/6可增強(qiáng)癌細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)谴餐。同樣，CDK1穩(wěn)定SPOP呆抑，從而使PD-L1不穩(wěn)定岂嗓；在各種類型的癌細(xì)胞中，使用ATR抑制劑激活CDK1會導(dǎo)致PD-L1的下調(diào)和對T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的敏感性鹊碍。E3連接酶HRD1在S195處AMPK介導(dǎo)的PD-L1磷酸化后厌殉，通過ERAD系統(tǒng)促進(jìn)PD-L1降解，而E3連接酶STUB1（也稱為CHIP）可抵消CMTM4/6介導(dǎo)的PD-L1穩(wěn)定侈咕。Caspase 8通過上調(diào)泛素編輯酶A20（也稱為TNFAIP3）的表達(dá)誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞PD-L1降解公罕，該酶具有E3連接酶活性。相反耀销，E3連接酶調(diào)節(jié)因子DCUN1D1在NSCLC細(xì)胞中通過未知機(jī)制上調(diào)PD-L1楼眷。如前所述，ARIH1已被鑒定為E3泛素連接酶熊尉，負(fù)責(zé)在S279和S283處GSK3α介導(dǎo)的PD-L1磷酸化后靶向PD-L1降解罐柳。去泛素化酶（DUB）通過從底物蛋白中去除泛素鏈從而穩(wěn)定底物蛋白來對抗泛素化的影響。據(jù)報(bào)道狰住，有幾種DUB可調(diào)節(jié)PD-L1的表達(dá)（圖5）张吉。CSN5介導(dǎo)的去泛素化有助于TNF介導(dǎo)的PD-L1誘導(dǎo)，從而有助于腫瘤免疫抑制催植。

目前臨床上批準(zhǔn)的PD-1/PD-L1抑制劑是單克隆抗體芦拿，可有效治療多種癌癥類型；然而查邢，這些藥物有幾個缺點(diǎn)蔗崎，包括靜脈或皮下給藥途徑、免疫相關(guān)不良反應(yīng)和對腫瘤組織的滲透性差扰藕。調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)的途徑已被廣泛研究缓苛，并已確定了多種機(jī)制〉松睿基于這些機(jī)制未桥，已經(jīng)確定了許多針對PD-L1的潛在小分子藥物，其中一些藥物可能會克服單克隆抗體的局限性芥备。如二甲雙胍和抗CTLA4抗體冬耿，這種小分子藥物與針對其他免疫檢查點(diǎn)的抗體的組合可能會產(chǎn)生協(xié)同抗癌活性∶瓤牵或者亦镶，能夠上調(diào)PD-L1的小分子抗癌藥物可能會增強(qiáng)抗PD-1/PD-L1抗體的效力日月；這類藥物的例子包括乳腺癌中的PARP抑制劑和肝癌中的MET抑制劑。調(diào)節(jié)PD-L1表達(dá)的小分子藥物的開發(fā)已發(fā)展成為癌癥治療的一個有前途的領(lǐng)域缤骨。然而爱咬，重要的是要記住，一些機(jī)制依賴于細(xì)胞環(huán)境绊起，需要適當(dāng)?shù)纳飿?biāo)記物和藥物組合精拟，才能在正確的時間為正確的患者提供正確的治療。進(jìn)一步的臨床前和臨床研究將推進(jìn)這一重要而有希望的研究領(lǐng)域虱歪。

教授介紹

Mien Chie Hung博士是中國醫(yī)藥大學(xué)校長蜂绎。他是德克薩斯大學(xué)安德森癌癥中心的基礎(chǔ)研究副教授兼分子和細(xì)胞腫瘤學(xué)系教授和主席。他在國立臺灣大學(xué)獲得本科和研究生學(xué)位笋鄙。洪博士因研究由酪氨酸激酶生長因子受體（如EGFR和HER-2/neu）調(diào)節(jié)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑荡碾，以及腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制而獲得國際認(rèn)可。洪博士還擔(dān)任許多癌癥研究期刊的編輯局装，他是《癌癥細(xì)胞》的創(chuàng)始編輯成員之一坛吁，曾擔(dān)任《美國癌癥研究雜志》（2015-2017）的主編和《癌癥研究》（美國癌癥研究協(xié)會，2018-2021）的高級編輯铐尚。洪博士于2002年入選臺灣中央研究院院士拨脉，并于2010年被選為美國科學(xué)促進(jìn)會生物科學(xué)組研究員。此外宣增，洪博士還獲得了德克薩斯大學(xué)安德森癌癥中心2011年度LeaMeRee杰出成就獎和教育成就獎（1993）和基礎(chǔ)研究獎（1998和2017）玫膀。

參考文獻(xiàn)

Yamaguchi H, Hsu JM, Yang WH, Hung MC. Mechanisms regulating PD-L1expression in cancers and associated opportunities for novel small-moleculetherapeutics. Nat Rev Clin Oncol. 2022;10.1038/s41571-022-00601-9.doi:10.1038/s41571-022-00601-9