SETD7

本次研究证实了PD-L1甲基化状态对抗肿瘤免疫应答、PD-1/L1抑制剂治疗效果都存在明显的影响，而检测PD-L1 K162甲基化水平，或可成为预测免疫治疗效果，指导临床精准用药的新策略。 作为人体内至关重要的免疫检查点，PD-1/L1通路实在会受到太多调控因素的影响，上到遗传和突变、下到肠道微生物，还有细胞内外形形色色的各种因子，好像谁都能来插一脚，那表观遗传当然也少不了[1]。 近期在Science Advances期刊上，由华中科技大学同济医学院附属同济医院王桂华教授团队发表的一项最新研究就揭示：PD-L1的甲基化水平，会显著影响PD-1与PD-L1的相互作用，进而影响抗肿瘤免疫应答和免疫治疗效果。 研究发现，PD-L1的Lys162位点（K162）可被SETD7甲基化，被LSD2去甲基化，且该位点的高甲基化是PD-L1抑制剂治疗耐药的关键机制，因此临床实践中可将PD-L1的K162甲基化与PD-L1比值，作为预测免疫治疗效果的Biomarker[2]。 论文首页截图 近年来已有许多研究证实，泛素化、糖基化、磷酸化、棕榈酰化和乙酰化修饰等翻译后修饰，是PD-1/L1通路的重要调节因素，而理论上甲基化也会影响PD-1/L1通路，但具体机制仍需进一步明确，才能找到具体干预位点和预测性指标。 王桂华教授团队首先使用甲基化抑制剂Dznep，处理经PD-L1转染的人肾上皮HEK293T细胞，再在免疫共沉淀（co-IP）后行质谱分析，寻找PD-L1蛋白上可能影响PD-1与PD-L1相互作用的赖氨酸/精氨酸甲基化位点。 K162位点就是这样与另外5个位点一起被筛选出的，但研究团队进一步的实验显示，当重建各个位点甲基化调节缺损的PD-L1变异体时，只有K162位点的甲基化缺损，会在不影响PD-L1表达水平的前提下，显著增强PD-1与PD-L1的结合能力（比野生型PD-L1更强），改变PD-1与PD-L1的相互作用状态。 PD-L1 K162位点的甲基化，会显著影响PD-1与PD-L1的相互作用 研究团队将T细胞内PD-L1的K162甲基化位点“敲除”后，发现CD8+T细胞的细胞毒性也显著下降，表现为颗粒酶B和干扰素-γ的表达下降；对免疫缺损小鼠进行同样处理后，移植进小鼠体内的肿瘤生长速度会明显加快，而这主要与肿瘤内CD8+T细胞数量减少，免疫监视功能下降有关。 把上述两部分实验的结论汇总起来，就是PD-L1 K162位点甲基化水平下降，会显著弱化PD-1/L1通路介导的癌症免疫监视功能，导致肿瘤的发生发展，接下来就该寻找调控甲基化的关键酶了。 实验显示，组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶（SETD7）是唯一可上调PD-L1 K162甲基化的酶，而敲除SETD7基因或该基因发生突变，以及异常的白介素-6（IL-6）信号，均会影响到PD-L1 K162的甲基化，进而影响PD-1/L1相互作用，最终减弱抗肿瘤免疫应答；但SETD7过度表达，却会触发肿瘤对PD-L1抑制剂的治疗耐药。 SETD7调节PD-1与PD-L1的相互作用，影响抗肿瘤免疫应答 与SETD7作用相反、可使PD-L1 K162甲基化水平下调的，则是赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶2（LSD2），它对小鼠体内抗肿瘤免疫应答的影响，与敲除PD-L1 K162位点甲基化能力相似，而且LSD2过表达可使肿瘤对PD-L1抑制剂治疗敏感。 LSD2表现出与SETD7相反的调节作用 基于以上实验结果，研究团队认为可以用PD-L1 K162的甲基化水平，预测PD-1/L1抑制剂的临床疗效，并用TIMER/GSCA肿瘤免疫数据库信息进行了验证。 分析显示，PD-L1 K162位点甲基化水平，或PD-L1 K162位点甲基化与患者整体PD-L1表达水平的比值（MPR），均与肿瘤内CD8+T细胞的浸润数量和细胞毒性呈正相关。而对PD-L1抑制剂治疗有应答的患者，存在LSD2、PD-L1的高表达和SETD7低表达，且PD-L1 K162位点甲基化水平较低。 以MPR<0.65作为Cut-off值，预测PD-1抑制剂治疗非小细胞肺癌（NSCLC）缓解的特异性和敏感性分别为77.27%和93.33%，MPR<0.65也与患者总生存期（OS）较长有关，即PD-L1 K162位点的低甲基化更有利于免疫治疗，与实验结论相符。 MPR对PD-1抑制剂治疗NSCLC的预测价值 研究者们指出，MPR>0.65即PD-L1 K162位点甲基化水平高的患者，肿瘤内CD8+T细胞的细胞毒性，可能已不会在PD-1与PD-L1结合后被抑制，因此并不适用PD-1/L1抑制剂治疗，应优先考虑其它类型免疫治疗药物或化疗、放疗等手段。 总而言之，本次研究证实了PD-L1甲基化状态对抗肿瘤免疫应答、PD-1/L1抑制剂治疗效果都存在明显的影响，而检测PD-L1 K162甲基化水平，或可成为预测免疫治疗效果，指导临床精准用药的新策略。 参考文献： [1]Burr M L, Sparbier C E, Chan Y C, et al. CMTM6 maintains the expression of PD-L1 and regulates anti-tumour immunity[J]. Nature, 2017, 549(7670): 101-105. [2]Huang C, Ren S, Chen Y, et al. PD-L1 methylation restricts PD-L1/PD-1 interactions to control cancer immune surveillance[J]. Science Advances, 2023, 9(21): eade4186.

癌细胞利用PD-L1的表达来抑制T细胞介导的免疫监视，PD-L1的胞外结构域和PD-1之间的相互作用可以诱导PD-1的构象变化，从而通过抵消T细胞激活信号来抑制抗肿瘤免疫。 癌细胞利用PD-L1的表达来抑制T细胞介导的免疫监视，PD-L1的胞外结构域和PD-1之间的相互作用可以诱导PD-1的构象变化，从而通过抵消T细胞激活信号来抑制抗肿瘤免疫。靶向PD-1/PD-L1通路的单克隆抗体已被批准用于多种癌症的治疗，包括非小细胞肺癌、结直肠癌、肝癌、宫颈癌、胃癌和黑色素瘤等等，并具有持久的临床益处。 然而，大多数癌症类型的患者对靶向PD-1/PD-L1相互作用的治疗没有反应或只是暂时反应，多项临床试验已经提出将PD-L1阳性作为预测抗PD-1或抗PD-L1治疗反应的生物标志物，但其中的客观反应仍低于50%。PD-L1高表达的癌症患者对抗PD-1或抗PD-L1治疗无反应的潜在机制尚不清楚。 2023年5月26日，华中科技大学同济医学院附属同济医院王桂华教授团队在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为：PD-L1 methylation restricts PD-L1/PD-1 interactions to control cancer immune surveillance 的研究论文。 该研究发现，PD-L1的Lys162位点（K162）可被SETD7甲基化，被LSD2去甲基化。PD-L1的K162甲基化调控PD-1/PD-L1相互作用，并明显增强对T细胞活性的抑制，控制癌症免疫监视。该研究证明了PD-L1高甲基化是抗PD-L1治疗耐药的关键机制，PD-L1的K162甲基化：PD-L1比例是预测抗PD-1/PD-L1治疗敏感性的更准确的生物标志物。 这些发现为PD-1/PD-L1通路的调控提供了见解，确定了这一关键免疫检查点的修饰，并强调了对PD-1/PD-L1阻断治疗反应的预测性生物标志物。 目前针对PD-1/PD-L1通路的治疗是通过阻断它们的相互作用来实现的，因此，这种免疫检查点相互作用状态可能是一种关键的预后和预测性生物标志物，能够取代传统的蛋白表达水平，用于对免疫检查点抑制剂治疗的癌症患者进行分类。 最近的研究表明，PD-1/PD-L1配位评分可以高度预测抗PD-1/PD-L1免疫治疗的反应。因此，了解调控PD-1/PD-L1相互作用的机制通路非常重要，这可以为提高PD-1/PD-L1阻断治疗癌症患者的临床反应率和疗效提供分子基础。 在过去的几年中，研究人员一直关注PD-1/PD-L1通路的遗传、转录和转录后调控。许多细胞内和细胞外因子，例如IFN-γ、TGF-β和Myc，在转录水平调控PD-L1的表达。最近的一些研究发现，PD-L1和PD-1也受到蛋白质翻译后修饰的调节，例如泛素化、糖基化、磷酸化、棕榈酰化和乙酰化修饰。这些修饰调控PD-L1的稳定性和PD-1/PD-L1的相互作用，或促进PD-L1从膜向细胞核的易位。 异常组蛋白和非组蛋白甲基化是癌症的一个众所周知的标志，它可以由赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）残基甲基化。甲基化通过对蛋白-蛋白间相互作用、蛋白-DNA间相互作用、蛋白质稳定性和蛋白质的亚细胞定位的影响调控许多细胞过程。因此，几种组蛋白甲基转移酶抑制剂目前正在临床试验中进行评估。 PI3K、Akt、NF-κB或雌激素受体信号的关键成分也会发生甲基化。爱这项最新研究中，研究团队发现Akt K64甲基化对Akt激活和肿瘤发生至关重要，而SMAD3甲基化对TGF-β通路激活和肿瘤转移至关重要。 在这项研究中，研究团队目标是为PD-1/PD-L1通路的调控提供此前未知的新见解，并开发对PD-1/PD-L1阻断治疗反应的预测性生物标志物。 该研究发现，PD-L1的Lys162位点（K162）被组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶（SETD7）甲基化，并且通过赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶2（LSD2）触发PD-1/PD-L1相互作用。同时，异常的IL-6接收可抑制SETD7的表达，降低PD-L1的Lys162位点（K162）的甲基化。 此外，该研究还证实了PD-L1高甲基化状态有助于抗PD-1治疗耐药性，并提出了一种通过检测PD-L1的Lys162位点（K162）甲基化水平来预测PD-1/PD-L1阻断治疗效果的策新略。