中文標(biāo)題：基于銥（III）的PD-L1激動(dòng)劑調(diào)節(jié)p62和ATF3用于增強(qiáng)癌癥免疫治療
英文標(biāo)題：Iridium(III)-Based PD-L1 Agonist Regulates p62 and ATF3 for Enhanced Cancer Immunotherapy
期刊名稱：Journal of Medicinal Chemistry
影響因子：7.3
合作單位：南京師范大學(xué)
百邁客生物在該研究中提供了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及部分?jǐn)?shù)據(jù)分析服務(wù)。
研究背景
金屬復(fù)合物是一種靶向細(xì)胞器誘導(dǎo)的免疫原性細(xì)胞死亡（ICD）的抗癌藥物，可用于乳腺癌和結(jié)腸癌的抗腫瘤免疫治療，然而，腫瘤細(xì)胞可能在治療后自適應(yīng)表達(dá)PD-L1，從而刺激腫瘤自我保護(hù)機(jī)制，進(jìn)一步加劇免疫抑制腫瘤微環(huán)境（TME），阻礙效應(yīng)T細(xì)胞的浸潤和激活。PD-1是一種調(diào)節(jié)T細(xì)胞衰竭的核心細(xì)胞表面受體，T細(xì)胞會(huì)由于PD-1與PD-L1（PD-1配體）結(jié)合而失活，導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸，阻斷PD-1/PD-L1通路可以逆轉(zhuǎn)TME，增強(qiáng)內(nèi)源性抗腫瘤免疫應(yīng)答，然而以PD-L1高表達(dá)為特征的免疫原性腫瘤或“熱腫瘤”相對(duì)于“冷腫瘤”（非免疫原性）來說，對(duì)ICB（免疫檢查點(diǎn)阻斷）治療更為敏感，因此，一種基于促進(jìn)PD-L1表達(dá)水平的策略有望將“冷腫瘤”轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”，并提高ICB的治療效果。
為了有效刺激PD-L1的表達(dá)，本文研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)之前的工作，合成了激動(dòng)劑Ir-UA（銥-松蘿酸）復(fù)合物，Ir-UA主要作用于線粒體，導(dǎo)致嚴(yán)重的線粒體功能障礙，包括產(chǎn)生過量活性氧（ROS）和線粒體膜電位（MMP）喪失。線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）和糖酵解均受到抑制，從而阻止了A549細(xì)胞從代謝適應(yīng)中的治療性逃逸。
材料方法
材料：Ir-UA處理前后的A549細(xì)胞（人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系）；
方法：轉(zhuǎn)錄組+免疫熒光+WB（蛋白印跡分析）+ROS檢測(cè)+線粒體膜電位檢測(cè)等
研究結(jié)果
據(jù)報(bào)道，天然產(chǎn)物UA（松蘿酸）具有刺激ATF3表達(dá)的能力，產(chǎn)生顯著的ROS來啟動(dòng)氧化應(yīng)激。然而，UA的溶解度和生物利用度極低，而研究團(tuán)隊(duì)之前報(bào)道過線粒體靶向復(fù)合物Ir-NH2，可通過p62積累阻斷線粒體吞噬對(duì)NSCLC A549細(xì)胞的抗增殖能力，而PD-L1水平的上調(diào)不顯著，于是研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合IrNH2和UA合成了復(fù)合物Ir-UA，實(shí)現(xiàn)了通過p62和ATF3的同時(shí)促進(jìn)來啟動(dòng)PD-L1的顯著過表達(dá)，產(chǎn)生“1+1>2”的效果。
為了證明Ir-UA對(duì)PD-L1表達(dá)的強(qiáng)大調(diào)節(jié)能力，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，并比較了Ir-UA處理前后的基因表達(dá)情況，KEGG分析結(jié)果表明，癌癥進(jìn)展的各種途徑顯著變化。例如，在Ir-UA處理后觀察到與PD-L1表達(dá)高度相關(guān)的信號(hào)通路，如磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-AKT信號(hào)通路、Janus激酶/信號(hào)傳感器和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAKSTAT）信號(hào)通路、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路等。此外，還檢測(cè)到控制先天或適應(yīng)性免疫細(xì)胞的信號(hào)通路，如核因子-κB（NF-κB）信號(hào)通路、細(xì)胞因子?細(xì)胞因子受體相互作用，白細(xì)胞介素17（IL-17）信號(hào)通路，腫瘤壞死因子信號(hào)通路等，它們對(duì)從“冷腫瘤”向“熱腫瘤”的轉(zhuǎn)變和克服αPD-L1耐藥性起到了重要作用。GSEA結(jié)果顯示吞噬小體和OXPHOS顯著富集，提示Ir-UA可能觸發(fā)自噬小體的形成并抑制OXPHOS。值得注意的是，包括ATF3在內(nèi)，癌癥中的PD-L1的表達(dá)和PD-1檢查點(diǎn)通路也顯著富集，這些結(jié)果證實(shí)了IrUA增強(qiáng)了PD-L1相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞毒性評(píng)估結(jié)果顯示，與A549細(xì)胞相比，Ir-UA對(duì)正常HLF細(xì)胞的半抑制濃度高了5倍，據(jù)推測(cè)，利用PD-L1作為治療靶點(diǎn)，可能通過選擇性地調(diào)節(jié)TME中的免疫反應(yīng)來降低毒性。與Ir-NH2相比較，Ir-UA的親脂性以及A549細(xì)胞線粒體中的積累量均有明顯提升，進(jìn)一步證實(shí)了Ir-UA具有較強(qiáng)的線粒體靶向能力。
為了進(jìn)一步探討Ir-UA誘導(dǎo)線粒體功能障礙的復(fù)雜機(jī)制，該研究利用ROS檢測(cè)及流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)到，在Ir-UA處理的A549細(xì)胞中，ROS顯著增加，MMP顯著喪失，說明Ir-UA可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS的過量產(chǎn)生，導(dǎo)致線粒體損傷。此外作者還測(cè)量了細(xì)胞外酸化率（ECAR），與未處理的A549細(xì)胞相比，Ir-UA處理后的基礎(chǔ)糖酵解、糖酵解能力和糖酵解儲(chǔ)備也受到抑制。
這些結(jié)果表明，Ir-UA不僅抑制OXPHOS，還抑制糖酵解，從而切斷它們之間的轉(zhuǎn)換，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。結(jié)合WB結(jié)果，該研究證實(shí)了Ir-UA可以阻斷A549細(xì)胞的自噬，誘導(dǎo)p62的積累，從而可能促進(jìn)PD-L1的表達(dá)。結(jié)合RNA-seq結(jié)果中PD-L1相關(guān)基因表達(dá)水平變化和自噬阻斷的變化，作者綜合了免疫印跡及流式細(xì)胞術(shù)的結(jié)果，表明Ir-UA可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中PD-L1的高表達(dá)，這可能是由自噬阻斷和ATF3上調(diào)的協(xié)同作用引起的，有望導(dǎo)致“冷腫瘤”向“熱腫瘤”的過渡。之后，該研究在皮下移植的LLC細(xì)胞腫瘤小鼠模型中驗(yàn)證了其抗腫瘤效果，證實(shí)，Ir-UA和αPD-L1聯(lián)合使用可顯著抑制具有良好生物安全性的小鼠體內(nèi)腫瘤的生長。
參考文獻(xiàn)：
Deng D, Wang M, Su Y, Fang H, Chen Y, Su Z. Iridium(III)-Based PD-L1 Agonist Regulates p62 and ATF3 for Enhanced Cancer Immunotherapy.?J Med Chem. 2024 Apr 25;67(8):6810-6821. doi: 10.1021/acs.jmedchem.4c00404. Epub 2024 Apr 13
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