LILRB3

在秀丽隐杆线虫(C. elegans)中，程序性细胞死亡的开始以CED-3的激活为标志，这一过程需要CED-4凋亡体的组装。活化的CED-3与CED-4凋亡小体形成全酶，切割多种底物，导致不可逆的细胞死亡。尽管经过数十年的研究，CED-4促进CED-3激活的潜在机制仍然难以捉摸。2023年7月4日，清华大学/西湖大学施一公团队在Life Science Alliance在线发表题为“Structural insights into CED-3 activation”的研究论文，该研究组装了不同的CED-4/CED-3复合物来模拟CED-3的顺序激活阶段，并确定了它们的冷冻电镜结构。除了先前报道的晶体结构中的八聚体外，CED-4单独或与CED-3复合物以多种寡聚态存在。在生化分析的支持下，该研究发现保守的CARD-CARD相互作用促进了CED-3的激活，并且程序性细胞死亡的启动受到CED-4凋亡的动态组织的调节。另外，2023年4月29日，西湖大学施一公团队在Bioelectrochemistry在线发表题为“Analysis of electromagnetic response of cells and lipid membranes using a model-free method ”的研究论文，该研究开发了一种无模型方法，用于分析细胞和脂质膜的电磁响应。105-106Hz的能量储存和107-109Hz的能量吸收增强可能会影响与细胞功能相关的某些膜活性。2023年4月6日，西湖大学施一公团队在Molecular Cell（IF=19）在线发表题为“Structural basis of pre-tRNA intron removal by human tRNA splicing endonuclease”的研究论文，该研究揭示了人tRNA剪接核酸内切酶去除tRNA前体内含子的结构基础。该结构揭示了TSEN pre-tRNA裂解的分子尺机制。2023年2月17日，西湖大学施一公及张晓峰共同通讯在Nature Communications在线发表题为“Mechanisms of the RNA helicases DDX42 and DDX46 in human U2 snRNP assembly”的研究论文，该研究揭示了人U2 snRNP 组装中RNA解旋酶DDX42和DDX46的作用机制。这些发现揭示了DDX42和DDX46在17S U2 snRNP组装中的不同作用，并为SF3B1癌症突变的机制提供了见解。2023年1月13日，西湖大学施一公、黄高兴宇及曾超共同通讯在Current Opinion in Structural Biology在线发表题为“Structure of the nuclear pore complex goes atomic”的综述文章，该综述总结了最近在破译NPC分子细节方面的进展，这些进展在快速发展的冷冻电镜技术、X射线晶体学和机器学习支持的结构预测方面得到了极大的进展。此外，在细胞冷冻电子断层扫描(cryo-ET)结构揭示了NPC的实质性结构动力学。这些进步使NPC大的组织原则和职能更加清晰。2023年1月2日，西湖大学施一公团队在Cell Research（IF=46）在线发表题为“LilrB3 is a putative cell surface receptor of APOE4”的研究论文，该研究表明LilrB3是APOE4的假定细胞表面受体。该研究确定LilrB3可能是APOE4的免疫细胞表面受体，而不是APOE2，这可能有助于理解APOE亚型的生物学功能和疾病相关性。程序性细胞死亡(PCD)，也称为细胞凋亡，在后生动物中是保守的，在多细胞生物的发育和维持体内平衡中起着重要作用。细胞凋亡的执行以被称为半胱天冬酶的细胞杀伤蛋白酶的激活为特征，它包括启动剂和效应半胱天冬酶。启动半胱天冬酶可被凋亡细胞等蛋白质机制激活，而效应半胱天冬酶可被启动半胱天冬酶直接切割和激活。保守的凋亡通路最早在秀丽隐杆线虫中被发现，其中CED-3(细胞死亡异常，CED)是唯一的caspase。CED-3作为无活性酶原合成；其激活需要与CED-4细胞凋亡相关。在非凋亡条件下，二聚体CED-4被Bcl-2家族成员CED-9隔离。在发育过程中，秀丽隐杆线虫的131个细胞在特定的时间和特定的位置被编程死亡，在成虫中产生959个细胞。为了启动细胞死亡，EGL-1被转录激活并特异性地与CED-9结合。EGL-1与CED-9的结合诱导后者的构象改变，使其与CED-4的相互作用不相容。释放的CED-4二聚体寡聚形成功能性凋亡体。八聚体CED-4凋亡小体的晶体结构呈不对称二聚的四聚体，呈漏斗状结构，其中8个caspase募集结构域(CARDs)在窄端形成两层四聚体环，核苷酸结合寡聚化结构域(NOD)包围一个更大的环。CED-4凋亡体的冷冻电镜结构（图源自Life Science Alliance ）在CED-4凋亡小体存在的情况下，CED-3在多个位点发生自裂，导致CARD结构域和催化结构域分离，后者包括大亚基和小亚基。冷冻电镜初步分析表明，CED-3的催化结构域被安置在CED-4细胞凋亡的巢中。CED-3的L2 '环(389-406残基)肽与CED-4凋亡细胞结合的晶体结构揭示了CED-3催化结构域与CED-4之间的特异性相互作用。然而，CED-3和CED-4之间保守的CARD-CARD相互作用的作用尚不清楚。CED-3活化和活性调控的工作模型（图源自Life Science Alliance ）为了进一步了解CED-4对CED-3的激活机制，该研究组装了不同的CED-4/CED-3复合物来模拟CED-3的顺序激活阶段，并确定了它们的冷冻电镜结构。CED-4和CED-3之间的CARD-CARD相互作用在全酶的结构中得到了彻底的表征。出乎意料的是，该研究观察到CED-4凋亡小体和CED-4/CED-3复合物的多种低聚状态，这为CED-4促进CED-3活化的机制提供了前所未有的见解。文章来源“iNature”责编|文竞择校对|文竞择End 往期精选 围观历史性突破！不需卵子和精子就可以合成人类胚胎 热文 富豪用儿子血浆“回春”科学吗？Science：血液牛磺酸缺乏驱动衰老 热文 世界首例！35岁的她，通过机器人操刀移植的子宫，成功诞下宝宝 热文‍为了避免心脏骤停，53岁的他成为“第一个”植入开创性除颤器的心脏病患者 热文 首次披露！175家生物制药公司的薪资数据：薪资中位数达20万美元 点击“阅读原文”，了解更多~

近年来，肿瘤领域的一个重要突破是免疫疗法的兴起。针对免疫检查点或其配体的抗体可成功恢复 T 细胞共刺激信号并重新激活抗肿瘤 T 细胞反应，从而重建免疫功能。这些免疫疗法的优点在于能够有效地利用微环境杀伤肿瘤细胞，改变了传统肿瘤治疗的格局。虽然免疫治疗已在多个瘤种取得成功，但仍有相当一部分患者没有反应或产生耐药。因此，需要寻找新的免疫检查点或协同组合来进一步提高癌症免疫治疗的疗效。除 PD-1 或 CTLA-4 适应性免疫系统的靶点外，先天免疫也可以对肿瘤起到重要的作用。初始先天免疫的价值先天免疫是人体最早出现的免疫系统，可识别和攻击病原体和癌细胞，而不需要事先认识它们。先天免疫包括多种类型的细胞和分子，如自然杀伤细胞、巨噬细胞、炎性细胞和补体系统等，从而直接攻击和杀死癌细胞，同时还可以激活适应性免疫系统，增强 T 细胞对癌细胞的毒性作用。因此，先天免疫系统是一个非常有希望的靶标，先天免疫检查点抑制剂可以破坏肿瘤与吞噬细胞和自然杀伤细胞之间的抑制性相互作用（「不要吃我」信号）。靶向激活性检查点也可以提供刺激性的交互调节（「吃我」信号），或者通过使用联合化疗或放疗的方法来实现。近期一些研究显示，先天免疫在肿瘤治疗中的重要性。比如，在一些恶性黑色素瘤和胃肠道肿瘤患者中，发现存在大量的自然杀伤细胞，且这些自然杀伤细胞的存在可以预测患者的预后。来自：Cell signalingLILRB（Leukocyte immunoglobulin-like receptor B）家族是先天免疫检查点中的一类受体。这些受体主要分布在免疫细胞表面，例如自然杀伤细胞、巨噬细胞和树突状细胞等。LILRB受体与肿瘤免疫逃逸相关的细胞表面分子结合，从而抑制免疫细胞的活性，是肿瘤逃逸机制之一。因此，LILRB 家族也成为先天免疫调节的热点研究方向。近年来，研究者已经开发出了许多 LILRB 家族抑制剂，这些抑制剂可以阻止肿瘤细胞和免疫细胞之间的抑制性相互作用，激活免疫系统，增强抗肿瘤免疫。例如， LILRB2 抑制剂可以通过增强自然杀伤细胞的活性，抑制肿瘤细胞的生长和扩散；LILRB4 抑制剂可以增强树突状细胞的抗原递呈和T细胞激活能力。此外，还有一些多肽、抗体和 CAR-T 细胞等 LILRB 家族抑制剂正在研究中，预计将在未来的临床治疗中发挥重要作用。总的来说，先天免疫调节剂的发展为癌症治疗提供了新的思路。LILRB 家族抑制剂的研究成果表明，调节先天免疫活性是一种有效的肿瘤治疗策略。其不仅提供了一种新的肿瘤治疗策略，更有望增效或解决现有免疫治疗的耐药问题。以下，笔者以 LILRB 家族近年来的研发动态，一睹先天免疫的研发动态。相知 LILRB 家族先天免疫的新靶标LILRB 家族是一组重要的免疫球蛋白样受体，通过识别和结合不同的配体分子，调节免疫细胞的活化、抑制、增殖和存活。其广泛表达于多种免疫细胞，包括单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、 粒细胞、自然杀伤细胞、T 细胞和 B 细胞等。LILRB 家族通过免疫受体酪氨酸基抑制基序（ITIMs）信号抑制免疫细胞激活，属于激活性亚家族。目前已报告几种人类 LILRB1 和 LILRB2 的配体，包括 HLA-A、HLA-B 和 HLA-C 等经典和非经典 MHC I 类分子、S100A8 和 S100A9、病毒 MHC 同源物 UL18，以及 LILRB1 的几种血管生成素类似蛋白(ANGPTLs)、CD1d、髓鞘相关糖蛋白(MAG)、寡聚 β-淀粉样蛋白（Aβ）和网状 4 蛋白(RTN4)，LILRB2 则与 ANGPTL 蛋白结合更强，但与 HLA-G 结合较弱。ANGPTL 蛋白也与 LILRB4 和 LILRB5 相互作用，而 LILRB3 的配体尚未确定。LILRB1 或 LILRB2 在先天免疫系统中发挥中丰富的作用，针对巨噬细胞能促进 M2 的极化、扩增 MSDC 细胞、促进抗原递呈细胞的成熟、调节 T 细胞反应、产生白介素等。LILRB 作为多种免疫细胞的免疫检查点，主要抑制先天免疫细胞功能的同时，同时以影响适应性免疫细胞功能， 即发生「别吃我」信号的同时产生「吃不了」的指令。LILRB 亚家族的成员由于其免疫抑制作用被认为是免疫检查点受体，在先天免疫系统中发挥中丰富的作用，针对巨噬细胞能促进 M2 的极化、扩增 MSDC 细胞、促进抗原递呈细胞的成熟、调节 T 细胞反应、产生白介素等。LILRB 作为多种免疫细胞的免疫检查点，主要抑制先天免疫细胞功能的同时，同时影响适应性免疫细胞功能，即发生「别吃我」信号的同时产生「吃不了」的指令。LILRB 的配体，如 HLA-G，可以高度表达在肿瘤细胞上，HLA-G 与 LILRB1 的相互作用已被证明抑制 NK 细胞、树突状细胞、单核细胞/巨噬细胞、T 细胞和 B 细胞的功能，从而使肿瘤逃避免疫检测。此外，LILRB 在各种癌细胞类型以及肿瘤微环境中发现的免疫细胞，包括肿瘤相关 巨噬细胞（TAM）和髓源性抑制细胞（MDSCs）上调或表达，被认为对肿瘤生长、血管生成和转移有贡献。LILRB2 的阻断被证明可以增强抗肿瘤免疫反应，减少粒细胞型 MDSC 和调节性 T 细胞的数量，并单独或与抗 PD-L1 治疗结合使用时显著抑制肿瘤进展。综上所述，LILRB 可能代表未来的癌症免疫治疗靶点。来自：Cell signalingLILRB 靶点研发动态当前已有多家企业正在探索开发 LILRB 家族抑制剂，包括默沙东、科望医药、 Agenus 等。具体来看：1、默沙东： LILRB2 单抗 MK-4830 MK-4830 是默沙东研发的一种抗 LILRB2 的 IgG4 抗体。如下图所示，MK-4830 通过靶向 LILRB2 从而激活先天免疫，而 Pembrolizuamb 通过靶向 PD-1 激活适应性免疫，相互不重叠的作用机制有望能更好地改善免疫微环境。来源：默沙东官网MK-4830 联合 K 药的 I 期研究则基本印证了该假说。该研究的剂量拓展阶段初步分析了两药联合的疗效。MK-4830 单药或与 Pembrolizumab 联合应用时均表现出可接受的安全性，未观察到 DLT 或 治疗相关死亡，未达到 MTD。在联合治疗组中，3 或 4 级 TRAEs 的比率为 8%，导致研究停止的 所有原因 AEs 的比率为 2%。MK-4830 单药组观察到的 TRAE 类型以及联合组观察到的 TRAE 率与既往 Pembrolizumab 单药治疗发生率相似。总体而言，MK-4830 联合 IO 治疗窗显然要优于 PD1 和 CTLA4 的联合方案治疗。疗效方面，单用 MK-4830 仅 2%的患者达到客观缓解，联合用药组的 ORR 则是 24%。值得注意的是，当 MK-4830 联合 K 药的 PR 患者中，45% 的患者在之前接受了 PD-1/PD-L1 或联合其他药物的治疗，初步提示 MK-4830 可用于 PD-1/PD-L1 治疗产生的耐药。机理上，MK-4803 可能克服了肿瘤微环境中一些髓系的免疫耐药机制，同时增强了 PD-1 的阻断效果，并通过阻断 HLA-G 与 LILR2 的结合影响单核细胞的重新极化，诱导更多的 T 细胞进行肿瘤微环境杀死肿瘤细胞。当然，先天免疫似乎必须采用联合用药的策略，好在该联合策略安全性良好，且对免疫耐药患者的反应性，值得深入关注。2、Agenus：LILRB1 单抗 AGEN1571 AGEN1571 是 Agenus 公司研发的抗 LILRB1 的高亲和力单特异性抗体。去年在 AACR 公布了其最新的临床前数据。从其作用机制来看，可以说全面地调动了机体免疫系统，包括调节 NF-κB，NFAT 和 IRF 信号通路炎性反应；增强 NK 细胞及 CD8+ T 细胞的毒性作用；促进抗原递呈细胞的成熟和极化。来自：2022 AACR细胞试验亦证实其对 NK 细胞、T 细胞等激活能力，期待进一步的临床数据的结果。来自：2022 AACR3、科望医药：LILRB2 单抗 ES009ES009 是科望医药开发的针对 LILRB2 的单特异性抗体。ES009 作用机制来自：科望医药官网体外研究发现，ES009 可促进单核细胞的活化，以及促进巨噬细胞 M1 型的极化，激活先天免疫。4、Jounce：LILRB2 单抗 JTX 8064JTX 8064 是 Jounce 公司研发的高选择性 LILRB2 抗体。研究发现 JTX-8064 炎症细胞因子的分泌，巨噬细胞 M1 型的转变，与 ES009 类似效果，对于重编程巨噬细胞的调控能力尤为值得关注。除单抗外，当前还有一些双抗、多肽、CAR-T 细胞等 LILRB 家族抑制剂正在研究中。双抗、CAR-T 细胞等在研 LILRB 家族抑制剂（部分）来自：Insight 数据库网页版（http://db.dxy.cn/v5/home/）当然，先天免疫检查点的宝库不限于 LILRB 家族，还包括 SIRPα、PVRIG、KIRs 和 NKG2A 等，这些检查点的发现为免疫治疗提供了更多的选择。可预见，未来的免疫治疗的武器不仅 PD-(L)1 或 CTLA-4 等，越来越多的靶点或组合即将出现。免责声明：本文由外部作者供稿，仅作信息分享，不代表 Insight 立场和观点，也不作治疗方案推荐和介绍。如有需求，请咨询和联系正规医疗机构。编辑：HebePR 稿对接：微信 insightxb投稿：微信 insightxb；邮箱 insight@dxy.cn点击卡片进入 Insight 小程序国内审评进度、全球新药开发…随时随地查！多样化功能、可溯源数据……Insight 数据库网页版等你体验点击阅读原文，立刻解锁！

陈椰林团队的这项研究成果从另一个角度阐释了APOE2和APOE4功能上的差异，让我们对APOE与阿尔茨海默病之间的关系有了新的认知。 值得一提的是，这个研究也是首次将家族性阿尔茨海默病的风险基因 众所周知，载脂蛋白E（APOE）是阿尔茨海默病最大的遗传风险因素。 APOE有三个亚型，分别是APOE2、APOE3和APOE4。这三个亚型仅在第112、158位两个氨基酸位置上存在不同，但是与阿尔茨海默病的关系却有天壤之别[1,2]。 三个APOE亚型的差异 与纯合APOE3相比，杂合APOE2/3与患阿尔茨海默病风险降低61%相关，纯合APOE2与患阿尔茨海默病风险降低87%相关[1]；杂合APOE2/4与患阿尔茨海默病风险升高1.64倍相关，杂合APOE3/4与患阿尔茨海默病风险升高2.63倍相关，而纯合APOE4则与患阿尔茨海默病风险升高近14倍相关[2]，简直高到离谱！ 不难看出，与常见的APOE3相比，仅一个氨基酸之差的APOE2可以预防阿尔茨海默病，同样仅一个氨基酸之差的APOE4则是强烈的阿尔茨海默病驱动因素。 你肯定和我一样想知道这究竟是为什么。 前不久，西湖大学施一公团队在小胶质细胞表面找到了APOE4的特异性受体LilrB3，APOE4与LilrB3特异性结合后，可激活小胶质细胞，使其转为促炎状态；有意思的是，LilrB3几乎不与APOE2结合[3]。 就在我以为这是APOE三兄弟存在巨大差异的全部原因的时候，中国科学院上海有机化学研究所陈椰林/耿泱团队，在《细胞》著名子刊《神经元》杂志发表重磅研究成果告诉我：真相远不止如此。 他们首次发现，APOE可以通过其保守的C-末端区域（CT），以底物特异性的方式抑制γ-分泌酶（剪切淀粉样前体蛋白[APP]，产生Aβ的关键酶）的活性[4]。 有趣的是，APOE三兄弟对γ-分泌酶的抑制活性存在差异，表现为APOE2＞APOE3＞APOE4，而这刚好跟它们与阿尔茨海默病风险关系相反。因此，这个研究在一定程度上也能解释APOE不同亚型与阿尔茨海默病之间的关系。中国科学院上海有机化学研究所侯祥龙和张雪馨为论文的共同第一作者。 论文首页截图 为了研究APOE三兄弟与阿尔茨海默病风险关系的差异，陈椰林团队先对人脑样本进行了免疫荧光染色，以确认APOE存在的位置。 染色结果与之前的研究保持了一致，在神经元和胶质细胞中都检测到了APOE。重要的是，免疫染色显示，内源性APOE和APP在人类皮质神经元中共存，而且二者的荧光信号存在重叠。 神经元中存在APOE，而且APOE与APP共定位 APOE与APP共定位让陈椰林团队意识到，APOE对神经元自主剪切APP可能有一定的影响。 为了证实这一猜想，他们在神经元细胞系（N2A）和HEK 293T细胞中共表达APP和APOE，并将APP的非淀粉样蛋白源性裂解产物α-C末端片段（α-CTF）作为标志物。如果共表达细胞产生的α-CTF较多，就意味着“毒蛋白”β淀粉样蛋白（Aβ）的产生会减少。 从实验结果来看，在N2A和HEK 293T细胞中，与GFP与APP共表达相比，APOE2或APOE3与APP的共同表达明显增加了α-CTF的水平。值得注意的是，APOE2与APP的共同表达显著减少了总Aβ40的产生。不过，与对照组相比，APOE4和APP的共同表达未能改变α-CTF和Aβ40。 不难看出，APOE确实在调节APP的剪切，而且APOE2确实抑制了Aβ40的产生。 APOE对APP剪切的影响 问题又来了，究竟是APOE的那个部分在调控APP的剪切呢？ 陈椰林团队先从APOE2入手，发现起关键作用的是APOE的C-末端区域（CT），而不是存在差异的N-末端区域（NT）。从实验结果来看，共表达APOE-CT和APP后，细胞培养基中的Aβ40减少了约75%，细胞裂解液中Aβ40减少了约42%，Aβ42减少了约74%，但Aβ42/Aβ40的比例没有变化。 值得注意的是，与APOE2相比，APOE-CT进一步增加了α-CTF水平，表明APOE-CT比全长APOE2更具活性，而且APOE的NT区可能在某种程度上阻碍了这种活性。此外，他们还注意到，只有细胞内的APOE有这一作用，在培养基中添加APOE则没有这个效果。这也说明，是细胞内源性APOE在调节APP的剪切。 APOE-CT的超能力 那APOE蛋白在细胞内又是如何调节APP剪切的呢？ 经过一系列复杂的实验，陈椰林团队发现APOE2和APOE-CT能与APP、γ-分泌酶和α-分泌酶相互作用，而不与BACE1相互作用。 从机制上看，APOE-CT能抑制γ-分泌酶的剪切作用，而不直接调节α或β-剪切作用。此外，γ-分泌酶是APOE-CT增加α-CTF水平所必需的，且APOE-CT对γ-分泌酶的抑制作用是具有底物特异性的，不影响γ-分泌酶对其他蛋白的γ-剪切。 结合前面的研究成果，我们可以发现，APOE2保留了较强的γ-分泌酶抑制活性，而APOE4可能完全丢失这一活性。遗憾的是，这个研究并没有告诉我们：为何两两之间相差一两个氨基酸的APOE两兄弟，在抑制γ-分泌酶活性方面存在这么大的差异。 潜在机制示意图 总的来说，陈椰林团队的这项研究成果从另一个角度阐释了APOE2和APOE4功能上的差异，让我们对APOE与阿尔茨海默病之间的关系有了新的认知。 值得一提的是，这个研究也是首次将家族性阿尔茨海默病的风险基因（编码γ-分泌酶）与散发性阿尔茨海默病联系在一起，提示APP的γ酶切异常是所有阿尔茨海默病的共同致病原因。 参考文献： [1].Reiman EM, Arboleda-Velasquez JF, Quiroz YT, et al. Exceptionally low likelihood of Alzheimer's dementia in APOE2 homozygotes from a 5,000-person neuropathological study. Nat Commun. 2020;11(1):667. Published 2020 Feb 3. doi:10.1038/s41467-019-14279-8 [2].Yamazaki Y, Zhao N, Caulfield TR, Liu CC, Bu G. Apolipoprotein E and Alzheimer disease: pathobiology and targeting strategies. Nat Rev Neurol. 2019 Sep;15(9):501-518. doi: 10.1038/s41582-019-0228-7. Epub 2019 Jul 31. PMID: 31367008; PMCID: PMC7055192. [3].Zhou J, Wang Y, Huang G, et al. LilrB3 is a putative cell surface receptor of APOE4. Cell Res. 2023;33(2):116-130. doi:10.1038/s41422-022-00759-y [4].Hou X, Zhang X, Zou H, et al. Differential and substrate-specific inhibition of γ-secretase by the C-terminal region of ApoE2, ApoE3, and ApoE4. Neuron. 2023;S0896-6273(23)00220-9. doi:10.1016/j.neuron.2023.03.024