中文標題：基于銥（III）的PD-L1激動(dòng)劑調節p62和ATF3用于增強癌癥免疫治療
英文標題：Iridium(III)-Based PD-L1 Agonist Regulates p62 and ATF3 for Enhanced Cancer Immunotherapy
期刊名稱(chēng)：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錄組測序及部分數據分析服務(wù)。
研究背景
金屬復合物是一種靶向細胞器誘導的免疫原性細胞死亡（ICD）的抗癌藥物，可用于乳腺癌和結腸癌的抗腫瘤免疫治療，然而，腫瘤細胞可能在治療后自適應表達PD-L1，從而刺激腫瘤自我保護機制，進(jìn)一步加劇免疫抑制腫瘤微環(huán)境（TME），阻礙效應T細胞的浸潤和激活。PD-1是一種調節T細胞衰竭的核心細胞表面受體，T細胞會(huì )由于PD-1與PD-L1（PD-1配體）結合而失活，導致腫瘤免疫逃逸，阻斷PD-1/PD-L1通路可以逆轉TME，增強內源性抗腫瘤免疫應答，然而以PD-L1高表達為特征的免疫原性腫瘤或“熱腫瘤”相對于“冷腫瘤”（非免疫原性）來(lái)說(shuō)，對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表達水平的策略有望將“冷腫瘤”轉化為“熱腫瘤”，并提高ICB的治療效果。
為了有效刺激PD-L1的表達，本文研究團隊根據之前的工作，合成了激動(dòng)劑Ir-UA（銥-松蘿酸）復合物，Ir-UA主要作用于線(xiàn)粒體，導致嚴重的線(xiàn)粒體功能障礙，包括產(chǎn)生過(guò)量活性氧（ROS）和線(xiàn)粒體膜電位（MMP）喪失。線(xiàn)粒體氧化磷酸化（OXPHOS）和糖酵解均受到抑制，從而阻止了A549細胞從代謝適應中的治療性逃逸。
材料方法
材料：Ir-UA處理前后的A549細胞（人非小細胞肺癌細胞系）；
方法：轉錄組+免疫熒光+WB（蛋白印跡分析）+ROS檢測+線(xiàn)粒體膜電位檢測等
研究結果
據報道，天然產(chǎn)物UA（松蘿酸）具有刺激ATF3表達的能力，產(chǎn)生顯著(zhù)的ROS來(lái)啟動(dòng)氧化應激。然而，UA的溶解度和生物利用度極低，而研究團隊之前報道過(guò)線(xiàn)粒體靶向復合物Ir-NH2，可通過(guò)p62積累阻斷線(xiàn)粒體吞噬對NSCLC A549細胞的抗增殖能力，而PD-L1水平的上調不顯著(zhù)，于是研究團隊結合IrNH2和UA合成了復合物Ir-UA，實(shí)現了通過(guò)p62和ATF3的同時(shí)促進(jìn)來(lái)啟動(dòng)PD-L1的顯著(zhù)過(guò)表達，產(chǎn)生“1+1>2”的效果。
為了證明Ir-UA對PD-L1表達的強大調節能力，研究團隊進(jìn)行了轉錄組分析，并比較了Ir-UA處理前后的基因表達情況，KEGG分析結果表明，癌癥進(jìn)展的各種途徑顯著(zhù)變化。例如，在Ir-UA處理后觀(guān)察到與PD-L1表達高度相關(guān)的信號通路，如磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-AKT信號通路、Janus激酶/信號傳感器和轉錄激活因子（JAKSTAT）信號通路、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路等。此外，還檢測到控制先天或適應性免疫細胞的信號通路，如核因子-κB（NF-κB）信號通路、細胞因子?細胞因子受體相互作用，白細胞介素17（IL-17）信號通路，腫瘤壞死因子信號通路等，它們對從“冷腫瘤”向“熱腫瘤”的轉變和克服αPD-L1耐藥性起到了重要作用。GSEA結果顯示吞噬小體和OXPHOS顯著(zhù)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，癌癥中的PD-L1的表達和PD-1檢查點(diǎn)通路也顯著(zhù)富集，這些結果證實(shí)了IrUA增強了PD-L1相關(guān)基因的轉錄。細胞毒性評估結果顯示，與A549細胞相比，Ir-UA對正常HLF細胞的半抑制濃度高了5倍，據推測，利用PD-L1作為治療靶點(diǎn)，可能通過(guò)選擇性地調節TME中的免疫反應來(lái)降低毒性。與Ir-NH2相比較，Ir-UA的親脂性以及A549細胞線(xiàn)粒體中的積累量均有明顯提升，進(jìn)一步證實(shí)了Ir-UA具有較強的線(xiàn)粒體靶向能力。
為了進(jìn)一步探討Ir-UA誘導線(xiàn)粒體功能障礙的復雜機制，該研究利用ROS檢測及流式細胞術(shù)檢測到，在Ir-UA處理的A549細胞中，ROS顯著(zhù)增加，MMP顯著(zhù)喪失，說(shuō)明Ir-UA可誘導細胞內ROS的過(guò)量產(chǎn)生，導致線(xiàn)粒體損傷。此外作者還測量了細胞外酸化率（ECAR），與未處理的A549細胞相比，Ir-UA處理后的基礎糖酵解、糖酵解能力和糖酵解儲備也受到抑制。
這些結果表明，Ir-UA不僅抑制OXPHOS，還抑制糖酵解，從而切斷它們之間的轉換，最終導致細胞死亡。結合WB結果，該研究證實(shí)了Ir-UA可以阻斷A549細胞的自噬，誘導p62的積累，從而可能促進(jìn)PD-L1的表達。結合RNA-seq結果中PD-L1相關(guān)基因表達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胞術(shù)的結果，表明Ir-UA可誘導腫瘤細胞中PD-L1的高表達，這可能是由自噬阻斷和ATF3上調的協(xié)同作用引起的，有望導致“冷腫瘤”向“熱腫瘤”的過(guò)渡。之后，該研究在皮下移植的LLC細胞腫瘤小鼠模型中驗證了其抗腫瘤效果，證實(shí)，Ir-UA和αPD-L1聯(lián)合使用可顯著(zhù)抑制具有良好生物安全性的小鼠體內腫瘤的生長(cháng)。
參考文獻：
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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