Nature子刊揭示PD-L1在腫瘤焦亡中的新機(jī)制

作為關(guān)鍵的免疫檢查點(diǎn)，程序性死亡配體1(PD-L1)通過(guò)與其受體-細(xì)胞膜上的程序性細(xì)胞死亡蛋白1(PD-1)相互作用來(lái)抑制抗腫瘤免疫。阻斷PD-L1/PD-1相互作用可顯著增強(qiáng)抗腫瘤免疫應(yīng)答，是癌癥治療的重大突破。但核PD-L1（nPD-L1）的功能和易位機(jī)制目前尚不明確。

Caspase-1、-4、-5或-11切割Gasdermin D(GSDMD)是典型的焦亡通路。最近的研究表明，選擇性地將活性的Gasdermin蛋白運(yùn)送到癌細(xì)胞或在癌細(xì)胞中對(duì)Gasdermin B(GSDMB)和GSDME進(jìn)行顆粒酶導(dǎo)向的切割可以誘導(dǎo)強(qiáng)大的抗腫瘤免疫，提示我們可通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡來(lái)進(jìn)行抗癌治療。

2020年9月14號(hào)，美國(guó)德克薩斯大學(xué)安德森癌癥中心的洪明奇（Mien-Chie Hung）課題組在Nature Cell Biology發(fā)表了題為PD-L1-mediated gasdermin C expression switches apoptosis topyroptosis in cancer cells and facilitates tumour necrosis的研究論文，該研究首次發(fā)現(xiàn)nPD-L1 / GSDMC / caspase-8介導(dǎo)癌細(xì)胞焦亡，從而導(dǎo)致腫瘤壞死。

DOI:10.1038/s41556-020-0575-z

為了研究nPD-L1的生理作用，研究人員篩選了可能影響nPD-L1在MDA-MB-231細(xì)胞中表達(dá)水平的刺激物，包括應(yīng)激，自噬，細(xì)胞因子，臨床藥物和PD-L1抗體。結(jié)果表明，低氧處理72小時(shí)可誘導(dǎo)大量的PD-L1分子進(jìn)入細(xì)胞核。

隨后，研究人員檢測(cè)MDA-MB-231細(xì)胞中p-Y705-Stat3與PD-L1之間是否有相互作用。發(fā)現(xiàn)p-Y705-Stat3與PD-L1發(fā)生物理相互作用，并且該相互作用需要PD-L1的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域參與。并且，Stat3-Y705F突變體穩(wěn)定表達(dá)的細(xì)胞中，PD-L1的核易位明顯受損。盡管PD-L1和p-Y705-Stat3在胞質(zhì)相互結(jié)合，但用importin α和β抑制劑伊維菌素處理可以抑制PD-L1核轉(zhuǎn)位。

MDA-MB-231細(xì)胞中的PD-L1 / P-Y705-Stat3相互作用

接下來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)，包括肺癌，乳腺癌，肝癌和卵巢癌以及黑色素瘤在內(nèi)的多種癌細(xì)胞均可發(fā)生細(xì)胞焦亡，抑制磷酸化的Stat3可以有效的阻止PD-L1入核。另外，在缺氧條件下，在腫瘤細(xì)胞中nPD-L1與磷酸化的Stat3結(jié)合，將TNFα誘導(dǎo)的凋亡切換為焦亡。

nPD-L1將TNFα誘導(dǎo)的焦亡切換為焦磷酸化

研究人員量化了表達(dá)PD-L1-NES的MDA-MB-231細(xì)胞中所有六個(gè)gasdermins的mRNA水平，以確定gasdermin家族的成員是否參與nPD-L1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡。結(jié)果表明nPD-L1 / p-Y705-Stat3復(fù)合體在缺氧條件下與GSDMC啟動(dòng)子的Stat3結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，從而轉(zhuǎn)錄激活GSDMC。TNF-alpha激活了腫瘤細(xì)胞中的Caspase-8，后者隨之在D365位氨基酸處切割GSDMC，被釋放的GSDMC氨基端自動(dòng)整合于細(xì)胞膜上，形成的洞最終導(dǎo)致細(xì)胞漲破。

Caspase-8切割GSDMC誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡

最后，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，抑制核PD-L1介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡通路可以顯著緩解腫瘤壞死癥狀，并延長(zhǎng)荷瘤小鼠的生存期。研究人員還發(fā)現(xiàn)抗生素類(lèi)化療藥可誘導(dǎo)nPD-L1和GSDMC的表達(dá)以及caspase-8的激活，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞的焦亡，影響PD-L1 +或GSDMC +癌癥患者的抗腫瘤免疫力和預(yù)后。

GSDMC，nPD-L1和caspase-8是TNFα引起的缺氧區(qū)域腫瘤壞死所必需的

迄今為止，大多數(shù)PD-L1的研究都聚焦在其免疫檢查點(diǎn)的功能。該研究首次闡明了腫瘤壞死需要nPD-L1、caspase-8和GSDMC的參與，揭示了與巨噬細(xì)胞焦亡截然不同的腫瘤細(xì)胞的焦亡通路。并提出抗生素類(lèi)化療藥可在PD-L1 +或GSDMC +乳腺腫瘤的治療中增強(qiáng)抗腫瘤免疫力，為后續(xù)的腫瘤治療提供了重要參考。

參考資料：

[1] PD-L1-mediated gasdermin C expression switches apoptosis to pyroptosis in cancer cells and facilitates tumour necrosis.