PD-L1表达调控与肿瘤免疫治疗的研究进展

活化T细胞表面表达的程序性细胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1，PD-1)及其配体程序性死亡配体1(programmed death-ligand 1，PD-L1)是调节T细胞活性的主要方式。正常生理状况下，PD-1/PD-L1抑制性共刺激信号的主要作用是防止T细胞不受控制地过度活化攻击正常细胞。不同类型肿瘤细胞表面表达高水平的PD-L1，这些过度表达的PD-L1通过PD-1/PD-L1信号途径诱导T细胞衰竭，使肿瘤细胞逃避T细胞免疫攻击，直接影响肿瘤患者的治疗效果及临床预后。PD-1/PD-L1通路阻断剂，包括PD-1单克隆抗体(纳武单抗nivolumab,帕博丽珠单抗pembrolizumab，西米单抗cemiplimab)以及PD-L1单克隆抗体(阿特珠单抗atezolizumab,阿维鲁单抗avelumab,德瓦鲁单抗durvalumab)是包括黑色素瘤、乳腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌、小细胞肺癌、肾细胞癌、皮肤鳞状细胞癌以及血液系统肿瘤在内的多种肿瘤免疫治疗的重要靶向药物，这些药物通过阻断PD-1/PD-L1信号轴重新激活肿瘤免疫微环境中的耗竭T细胞，促进对肿瘤细胞的杀伤功能，恢复机体的抗肿瘤免疫。目前，PD-L1已经成为肿瘤学研究的重要分子。PD-L1在肿瘤中的表达受多种因素的影响，了解PD-L1表达调控的机制对于进一步提高PD-1/PD-L1靶向治疗的效果具有重要意义。

细胞中mRNA的3'UTR区对其稳定性起着负调控作用，上游信号分子与CD274 3’UTR区的结合可以导致mRNA的降解。MicroRNA是参与这一调控方式的重要分子，同时，microRNA又受其上游分子的调控。例如，miR-200是一种上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和肿瘤转移的抑制因子，可以直接与CD274的3'UTR区结合，下调其表达。非小细胞肺癌中E盒结合锌指蛋白1(zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1)的上调抑制了miR-200的表达，导致PD-L1水平升高^[22]。同样在非小细胞肺癌中，miR-34a也通过与CD274 3'UTR结合，与PD-L1表达呈负相关，而p53可以上调miR-34a的表达，因此肿瘤中p53功能的丧失可能是miRNA表达失调进而导致肿瘤免疫逃逸的可能因素^[10]。Li等^[23]还报道了非小细胞肺癌中miR-377-3p下调PD-L1的表达，circRNA-0000284通过竞争性内源性RNA(ceRNA)机制结合miR-377-3p，从而解除了其对PD-L1的抑制作用。除microRNA外，一些分子也可以通过调节CD274 mRNA的稳定性影响PD-L1的表达。Tristetraprolin(TTP)是一种具有锌指结构的RNA结合蛋白，它通过结合下游靶基因mRNA的3'UTR区的AU重复序列，诱导靶基因mRNA的降解。TTP通过与CD274 mRNA结合破坏其的稳定性^[8] 。

肿瘤细胞可以通过提高CD274 mRNA的翻译效率而提高PD-L1的表达。与张力蛋白同源在10号染色体有缺失的磷酸酶基因(phosphatase and tension homolog deleted on chromosome ten，PTEN)是一种重要的肿瘤抑制因子，同时也是PI3K/AKT信号通路抑制剂，胶质瘤细胞中PTEN丢失导致PI3K-Akt-mTOR-S6K1通路激活，导致PD-L1蛋白水平升高。这一途径的调节主要依赖于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)的激活导致CD274 mRNA向翻译活跃的核糖体募集，进而使得PD-L1蛋白水平的增加^[24]。翻译后修饰(post-translational modifications，PTMs)也是PD-L1调控的重要方式，泛素化、糖基化、磷酸化是细胞中主要的翻译后修饰方式，共同参与了PD-L1表达的调控。泛素化主要参与细胞内蛋白质的降解，蛋白酶体特异性识别泛素标记的蛋白质并将其降解。E1激活酶、E2结合酶和E3连接酶是介导泛素化过程的三种酶，其中泛素连接酶E3是关键的识别模块。斑点型POZ蛋白(speckle-type POZ protein，SPOP)是基于cullin 3(CUL3)的E3泛素连接酶复合物的底物结合亚基。Zhang等^[25]发现，SPOP可以泛素化PD-L1蛋白，导致其在前列腺癌细胞中被降解。SPOP的功能改变可以破坏泛素化介导的PD-L1降解，导致小鼠肿瘤和原发性前列腺癌标本中PD-L1水平升高和肿瘤浸润淋巴细胞数量减少。β-转导素重复序列包含蛋白(β-transducin repeats-containing proteins，β-TrCP)是SCF型泛素连接酶E3的关键组分，可以识别并泛素化降解特异性磷酸化底物。在基底样乳腺癌细胞中，非糖基化的PD-L1可以被糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3 beta，GSK3β)磷酸化并诱导β-TrCP对PD-L1的磷酸化依赖性蛋白酶体降解^[26]。STIP1同源性和包含U-box蛋白1(STIP1 homologous and U box containing protein 1，STUB1)具有泛素连接酶E3活性，可以降解细胞内的PD-L1。趋化因子样因子超家族成员6(CKLF-like MARVEL transmembrane domain-containing family 6，CMTM6)是一种功能未知的跨膜蛋白，在多种肿瘤细胞系中，包括乳腺癌、肺癌、胰腺癌、甲状腺癌和结直肠癌、黑色素瘤、慢性髓性白血病中，增加PD-L1蛋白的表达而不影响PD-L1的转录。CMTM6和PD-L1共定位于质膜和再循环内体，CMTM6可以通过阻断STUB1和PD-L1的相互作用防止PD-L1泛素化，抑制其降解^[27]。与CMTM6的功能相似，CMTM4同样具有调控PD-L1的功能，是PD-L1的备用调控分子。CSN5是COP信号转移体复合物(COP9 signalosome complex，CSN)的第5个亚单位，CSN复合体由8个亚基组成，属于去泛素化酶，CSN5为其催化中心。CSN5催化PD-L1中多泛素的清除，稳定PD-L1。肿瘤微环境中M2巨噬细胞分泌的促炎细胞因子肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)通过激活NF-κB诱导CSN5的表达^[28]。

糖基化和磷酸化也参与了PD-L1表达的调控。糖基化是糖基转移酶的作用下将糖基连接在蛋白质上，糖基和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。N-糖基化是决定蛋白质形成、功能和与其他蛋白质相互作用的关键修饰方式，PD-L1的N-糖基化(多位于N35、N192、N200和N219位点)可以稳定蛋白质并避免其被蛋白酶体降解。Liu等^[29]发现，B细胞淋巴瘤中糖基转移酶1结构域1(glycosyltransferase 1 domain-containing 1，GLT1D1)通过N-糖基化增强了PD-L1的稳定性，从而促进了免疫抑制和肿瘤生长。磷酸化是指蛋白质磷酸化激酶催化把ATP或GTP的磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸残基如丝氨酸(Serine，Ser)、苏氨酸(Threonine，Thr)和酪氨酸(tyrosine，Tyr)等上的过程。在PD-L1的T180和S184位点处存在两个GSK3β磷酸化基序，磷酸化的PD-L1可进一步被泛素化降解，Sun等^[30]发现，受体酪氨酸激酶MET可以磷酸化并激活GSK3β，从而降低非小细胞肺癌中PD-L1的表达。PD-L1蛋白的磷酸化和糖基化相互调节，糖基化的PD-L1不能与GSK3β相互作用，因此，糖基化间接地阻止PD-L1蛋白的泛素化和降解^[26]。AMP激活蛋白激酶(AMP-activated protein Kinase，AMPK)可以在S195处磷酸化PD-L1，S195磷酸化会诱导异常的PD-L1糖基化，导致其在内质网中积累并诱导内质网相关的蛋白质降解(ER-associated protein degradation，ERAD)^[31]。IL-6激活的JAK1可以磷酸化PD-L1 T112，进一步招募内质网相关的N-糖基转移酶STT3来催化PD-L1糖基化并维持PD-L1的稳定性^[32]。综上所述，PD-L1的泛素化、磷酸化、糖基化之间相互调节，共同参与PD-L1的翻译后修饰过程。