肿瘤免疫治疗在癌症治疗中具有独特优势，受到越来越多的研究机构和制药企业的青睐。而免疫检查点抑制剂（ICB）是肿瘤免疫治疗中的一个重要方向。 免疫检查点是对控制免疫反应持续时间和幅度至关重要的抑制途径，肿瘤可以利用这些途径抵抗免疫作用。B7H1/B7DC-PD1则是近年来最热门的T细胞共抑制通路。PD-1（PDCD1基因）受体表达于T细胞和初级B细胞表面，PD-1共有两个配体，分别是PD-L1（B7-H1）和PD-L2（B7-DC）。在许多人类肿瘤组织中均可检测到PD-L1蛋白（CD274基因）的表达，肿瘤微环境可诱导肿瘤细胞上的PD-L1的表达，PD-L1与T细胞上的PD-1相互作用，抑制T细胞的活化，诱导抗肿瘤T细胞的凋亡，从而有利于肿瘤的发生和生长。因此针对PD-1/PD-L1通路的抑制剂可阻断该抑制通路，使T细胞恢复活性，增强免疫应答。 但是临床结果显示，PD-L1抗体的实际获益人群占患者比例极小，如果能进一步了解PD-L1的表达机制，也许能为PD-L1/PD-1抑制剂或者其他ICB带来新的联合治疗方案，提高肿瘤抑制率。 当然从课题角度来说，PD-L1/PD-1也是近年的一大热点，各位研究肿瘤的老师不妨也可以看下自己研究基因是否可能会调控PD-L1的表达呢？如果是，说明这个基因对于肿瘤的免疫抑制也起到重要的作用呢。 接下去，小编就来介绍一篇讲述PD-L1表达调控机制的综述，来看下调控PD-L1表达的几个主要作用机制，也好帮助各位老师看看要从哪些方面入手进行探讨。针对PD-L1的调控机制主要从基因组改变以及转录/转录后调控，翻译后修饰，还有胞外PD-L1三个层面入手。 PD-L1的基因组改变以及转录/转录后调控 在基因组层面，有研究发现在多个癌肿，霍奇金淋巴瘤、肺癌、胃癌等肿瘤中，CD274基因发生扩增和易位，导致PD-L1表达增高。与CD274位于同一染色体上的JAK2基因的扩增和突变，激活的STAT信号通路，以及DNA双链断裂引起的ATM/ATR/Chk1/STAT信号通路，均会引起PD-L1的高表达。 还有研究发现CD274的3‘UTR区域的结构改变也会引起PD-L1蛋白的表达异常。而表观遗传修饰，如组蛋白乙酰化招募相关蛋白BRD4与CD274基因结合，也会促进PD-L1mRNA的表达。有趣的是，另有研究发现抑制组蛋白去乙酰化酶HDAC与CD274结合维持了乙酰化水平，同样增加了PD-L1的表达。这说明，调控组蛋白的乙酰化修饰可能是一种有效的可以与免疫治疗联用的手段。另一个表观遗传修饰，组蛋白的甲基化修饰相关蛋白：MML1、EZH2也显示可调控PD-L1的表达。 异常的致癌基因以及炎症信号通路可在转录水平调控PD-L1的转录。而阐明引起PD-L1表达的致癌通路，不仅是明确其功能机制，也为将来运用该通路的抑制剂和ICB联用提供理论基础，具有重要的意义。 一个重要的癌基因MYC就被发现可以与PD-L1的启动子区相结合，促进PD-L1的表达。ALK/STAT3、HIF1/2α、NF-κB、MAPK、PTEN/PI3K、EGFR等经典的致癌通路都会促进PD-L1的表达，表明这些通路的抑制剂与PD-L1/PD-1抗体联用也许能够达到更好的治疗效果。 在肿瘤微环境中，肿瘤细胞也会通过一些炎症通路，比如IFN-γ/JAK/STAT1通路，促进PD-L1的表达，从而来逃避T细胞的攻击。除此之外，TLR3、 TNF-α、 IFN-α/β、 TGF-β 以及 IL-4/6/17/27均会引起PD-L1的表达。因此，血清/血浆中的炎症因子与肿瘤微环境中的PD-L1表达相关性值得去做进一步的探讨，分析这些炎症因子作为评估PD-L1/PD-1抗体疗效的biomarker的可能性。 miRNA是一类重要的转录后调控分子。已有研究发现， miR-200、miR-34a可以靶向PD-L1 mRNA的3‘UTR区，抑制其表达。而这两个miRNA均受到抑癌基因P53的调控。由此可见，P53的缺失导致的miRNA表达异常可能也是引起肿瘤免疫逃逸的一个机制。除了miRNA对PD-L1的mRNA调控外，突变RAS通过激活MEK信号通路磷酸化并抑制tristetraprolin (TTP)，可延长PD-L1 mRNA的半衰期，在肺癌以及结肠癌中也发现RAS突变和异常激活的RAS通路与PD-L1的高表达相关。到蛋白翻译环节，有研究发现在胶质瘤中，PTEN的缺失激活了Akt/mTOR/S6K1信号通路，促进了PD-L1的翻译速率。 翻译后修饰调控PD-L1 PD-L1蛋白翻译完成后，翻译后修饰可直接影响到PD-L1介导的免疫抑制，研究者们也探讨了许多潜在的可靶向PD-L1翻译后修饰的天然食物、小分子抑制剂以及单抗等。这些临床前研究的结果表明，靶向PD-L1 翻译后修饰具有良好的抗肿瘤效果。这些翻译后修饰包括以下： 1. N-糖基化修饰；哺乳动物蛋白中有三分之一具有糖基化修饰。在乳腺癌的研究中发现，PD-L1具有大量的N-糖基化修饰，并且用2-DG抑制PD-L1的糖基化可激活T细胞，抑制三阴性乳腺癌细胞生长。大量的糖基化修饰可保护PD-L1不被GSK3β介导的26S蛋白酶体降解，没有糖基化修饰的PD-L1则会进入ER相关的降解。另外在一项乳腺癌体内和体外研究中发现，B3GNT3介导的PD-L1 poly-LacNAc糖基化对于PD-L1与PD-1结合是非常重要的。 2. 丝氨酸/苏氨酸以及酪氨酸磷酸化修饰；PD-L1的胞外段可被多种激酶磷酸化。GSK3β介导的PD-L1磷酸化导致PD-L1被泛素化降解；AMPK、JAK1介导的磷酸化促进PD-L1的糖基化修饰。 3. 泛素化修饰以及PD-L1降解。泛素化介导的蛋白酶体降解途径广泛调控PD-L1蛋白水平。目前已有多个研究探讨了PD-L1的泛素化降解途径，如SCFβ-TrCP E3 连接酶降解未糖基化的PD-L1。有研究发现PARP1抑制剂、c-MET抑制剂、酪氨酸激酶抑制剂以及白藜芦醇可以直接或者间接的调控GSK3β，从而调控PD-L1与β-TrCP的互作。此外、HRD1,SPOP,STIP1,STUB1/CHIP，CMTM6，CSN5蛋白均可通过泛素化或去泛素化调控PD-L1的泛素化修饰从而调控其降解。 4. 棕榈酰化修饰。PD-L1的脂质修饰是一种新型的翻译后修饰。2019年的研究发现，DHHC9棕榈酰转移酶介导的PD-L1半胱氨酸残基的棕榈酰修饰，可抑制PD-L1的泛素化，从而提高其稳定性。另一项研究也发现竞争性抑制棕榈酰转移酶ZDHHC9的细胞穿透肽可使细胞对T细胞杀伤更敏感，从而抑制肿瘤生长。 胞外PD-L1的功能作用 PD-L1/PD-1通路一直以来被认为是通过细胞间接触来抑制T细胞，因为PD-L1具有典型的膜结合配体蛋白结构。但是最近的研究发现PD-L1可以脱离细胞，通过外泌体途径或者胞外可溶蛋白模式在细胞外行使作用。 功能实验以及动物实验发现，PD-L1阳性的外泌体可促进肿瘤的生长，抑制肿瘤免疫，而阻断PD-L1的表达或者阻断外泌体分泌，可破坏外泌体PD-L1对T细胞的抑制。我们之前分享过的一篇文献，就发现外泌体携带PD-L1分泌到胞外，成为肿瘤免疫抑制的帮凶。在一项肺癌中，患者血液中分离的外泌体PD-L1与肿瘤的进展相关；另一项研究中发现，外泌体PD-L1的水平随着抗肿瘤免疫阶段的不同而不同，提示外泌体PD-L1可作为患者选择PD-L1/PD-1治疗的潜在生物标志物和临床预后指标。 除了外泌体PD-L1，有研究者发现肺癌患者血浆中存在可溶PD-L1蛋白，并且与患者的疾病进展相关，可溶PD-L1越高，预后越差。并且，血浆中可溶PD-L1低的患者，对PD-1抗体的响应率高，而可溶PD-L1高的患者，对PD-1抗体的响应率低，说明胞外可溶PD-L1也行使免疫抑制功能。 这篇综述比较详细地介绍了调控PD-L1表达水平的分子机制，探讨这些分子机制对于PD-L1抗体在临床上的治疗具有重要意义。目前针对PD-L1的表达调控的机制研究也仍是一大热点，通过CRSIPR-CAS9文库筛选调控PD-L1的基因也是一种研究方法。对于手上有在研基因的老师，可以检测看看在研基因是否可能会调控PD-L1的表达，可以往肿瘤免疫抑制方向进行研究。对于还没有基因的老师，可以来与吉凯聊一聊，也许会有意外收获！ 根据吉凯基因的经验，从样本出发通过测序、芯片、质谱等高通量方法筛选到的候选基因可能有成百上千个，但从中再得到有功能的新基因的概率大约只有10%，因此想要筛选验证得到一个新功能基因的难度非常大。吉凯基因历经3年，斥资上亿，完成近6000个肿瘤相关基因的功能学筛选，已从中找到明确的新的肿瘤关键功能基因——潜在的药靶基因若干，等您来寻宝~~如有兴趣，可详询当地业务员，联系电话：400-621-0302
【参考文献】
Cha et al., Mechanisms Controlling PD-L1 Expression in Cancer, Molecular Cell (2019), https://doi.org/10.1016/
j.molcel.2019.09.030
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