又一种影响PD-1的机制出现了~

2024-02-22

免疫疗法细胞疗法

*仅供医学专业人士阅读参考抗癌免疫看T细胞，T细胞是否给力又看PD-1/L1通路，而作为一种蛋白质，PD-1的“状态”则会受到蛋白质翻译后修饰（PTMs）的显著影响[1]。所以找到并针对关键的翻译后修饰过程，同样有可能深远地影响T细胞主导的抗肿瘤免疫应答。近日，武汉大学医学研究院张金方团队与台北中央研究院生物医学科学研究所李育儒团队及其他国内外学者合作，在Molecular Cell期刊发表的最新研究成果，就揭示了调控T细胞PD-1蛋白UFMylation修饰的关键靶点UFL1：UFL1的存在可拮抗PD-1泛素化修饰和降解，将其敲除则可更好地激活CD8+T细胞，因此UFL1有望成为新的免疫治疗靶点[2]。论文核心内容总结对不熟悉表观遗传领域的读者来说，UFMylation修饰可能是个非常新颖的词，那奇点糕就先说明一下，它也是近年来被发现的类泛素化（ubiquitin-like）修饰之一，可能参与了胚胎发育、内质网稳态、DNA损伤修复等许多生理进程[3]，但相关研究还依然在起步阶段，UFL1则是目前唯一被证实参与UFMylation修饰的E3连接酶。至于UFMylation修饰对T细胞和PD-1/L1通路，乃至癌症免疫治疗的影响，还都笼罩在迷雾之中呢，所以本次研究就算是拨开迷雾的第一步。研究者们首先条件性敲除了小鼠T细胞中的Ufl1基因，发现与野生型小鼠相比，敲除Ufl1后小鼠生理状态和T细胞发育仍保持稳定，且植入的小鼠肺癌（LLC细胞）和结直肠癌细胞（MC38细胞）都遭遇了有力的抑制。对小鼠肿瘤微环境内免疫细胞进行的单细胞测序则显示，敲除Ufl1基因小鼠肿瘤内的细胞毒性CD8+效应T细胞、CD4+T细胞等T细胞亚群浸润显著更多，而耗竭CD8+T细胞较野生型小鼠显著减少，转录组学分析也发现了多种T细胞激活和效应相关的分子标志物（如CD69、TNF）表达上调，基因通路富集分析则提示了免疫相关通路的明确活跃。敲除Ufl1可正向影响抗肿瘤免疫应答的多个方面这些结果意味着敲除Ufl1使CD8+T细胞整体在抗癌中更为活跃了，且UFL1对抗肿瘤免疫应答的正向作用明确依赖于CD8+T细胞，那接下来的探索方向，就是找到UFL1对CD8+T细胞施加正向影响的机制，而研究者们首先想到的就是PD-1/L1等免疫检查点通路。蛋白免疫印迹和流式分选（FACS）分析证实，PD-1是敲除Ufl1后，CD8+T细胞唯一发生表达显著下调的已知免疫检查点分子，且单细胞测序中并未发现PD-1 mRNA水平的下调，说明敲除Ufl1对PD-1表达的影响很可能发生在翻译后修饰环节，这就对上了UFL1参与UFMylation修饰的正常生理功能。进一步实验证实，敲除Ufl1或敲除/抑制参与UFMylation修饰的其它酶（如UBA5等），均可显著下调CD8+T细胞内的PD-1蛋白水平，进而影响CD8+T细胞的激活状态，而且从T细胞激活到耗竭的全过程中，UFL1都可直接与PD-1蛋白发生相互作用，介导UFMylation修饰以拮抗PD-1的泛素化修饰（K48位点）和降解，对稳定PD-1蛋白水平起到重要作用。UFL1介导的UFMylation修饰可稳定PD-1蛋白水平而大名鼎鼎的AMPK激酶，则会通过磷酸化UFL1蛋白T536位点，使UF1无法与桥梁蛋白14-3-3γ发生正常的相互作用，直接干扰UFL1参与UFMylation修饰的功能，从而使AMPK激酶成为调控UFL1的上游分子，即存在AMPK-UFL1-PD-1的调控轴。最后，研究者们分析了敲除Ufl1对现有免疫治疗的影响：敲除Ufl1可使小鼠对CTLA-4抑制剂治疗的应答更好，这要归功于CD8+T细胞的激活状态改善，在此基础上联合AMPK激动剂可以进一步增效；但由于敲除Ufl1使PD-1蛋白减少，相当于已起到了抑制PD-1的作用，PD-1抑制剂的疗效并未同样显著增强，需要与CTLA-4抑制剂搭档使用才行。敲除Ufl1可增敏CTLA-4抑制剂总之，本次研究率先揭示了UFL1参与的UFMylation修饰对T细胞抗肿瘤免疫能力的重要影响，不过这还只是解谜的第一步，因为近期也有研究显示，PD-1的配体PD-L1同样会受到UFMylation修饰调控，UFL1和UFMylation修饰在免疫细胞/癌细胞中影响究竟如何，怎样实现对AMPK-UFL1-PD-1信号轴的精准干预，都还是悬而未决、值得探索的问题。参考文献：[1]Lee T A, Tsai E Y, Liu S H, et al. Post-translational Modification of PD-1: Potential Pathways for Cancer Immunotherapy[J]. Cancer Research, 2024.[2]He C, Xing X, Chen H Y, et al. UFL1 ablation in T cells suppresses PD-1 UFMylation to enhance anti-tumor immunity[J]. Molecular Cell, 2024.[3]Zhou X, Mahdizadeh S J, Le Gallo M, et al. UFMylation: a ubiquitin-like modification[J]. Trends in Biochemical Sciences, 2024, 49(1): 52-67.本文作者丨谭硕