省流：最新一期的《Science Immunology》一篇文章研究发现小鼠和人类PD-1蛋白功能存在显著差异，这与两者进化差异有关。人类PD-1比小鼠PD-1具有更强的抑制活性，原因在于其与配体PD-L1和PD-L2的结合更强，以及更有效地募集Shp2磷酸酶。这些发现揭示了PD-1通路中物种特异性特征，对PD-1的进化以及小鼠模型和人类患者中对PD-L1抑制剂的不同反应具有重要意义。
首先为了比较人源PD-1（huPD-1）和鼠源PD-1（moPD-1）哪个版本的抑制性更强，用CRISPR-Cas9构建了缺乏PD-1的Jurkat细胞，然后再分别过表达人或者鼠的PD1，分别与表达人或者鼠PDL1的Raji细胞共培养，用 atezolizumab（一种阻断PD-L1的抗体）来阻断PD-1:PD-L1的相互作用，结果显示，huPD-1:PD-L1交互抑制了大约60%的IL-2分泌，而moPD-1:PD-L1只抑制了约31%。
为什么差异这么大？huPD-1和moPD-1在ECD（胞外区）、TMD（跨膜域）和ICD（胞内区）中的氨基酸序列相似性分别为61.2%、33.3%和58.0%。通过细胞实验证实，当huPD-1的ECD或ICD被置换成鼠源时，huPD-1抑制IL-2分泌和CD69表达的能力下降，而TMD区域交换则没有显著影响，这表明ECD和ICD对于huPD-1的更强抑制活性至关重要。
使用生物层干涉测量（BLI）技术来比较huPD-1和moPD-1与它们各自的配体PD-L1和PD-L2之间的三维结合亲和力，发现人PD-1与PD-L1的结合比小鼠版本强3.2倍，而与PD-L2的结合则强24倍，后续也通过细胞成像实验证实huPD-1与PD-L1和PD-L2的相互作用显著强于moPD-1。
再说说PD1的胞内区ICD，当PD-1与其配体结合时，ICD的一个称为ITSM（免疫受体酪氨酸开关基序）会被磷酸化并吸引并结合SHP2（一种蛋白质酪氨酸磷酸酶），一旦结合到PD-1上，SHP2可以去磷酸化下游的信号分子，例如T细胞受体（TCR）信号通路中的关键分子，削弱了TCR信号通路。
研究人员推测huPD-1能更有效地招募Shp2，通过实验也证实了huPD-1相较于moPD-1能够更有效地招募Shp2。
尽管huPD-1和moPD-1在招募Shp2的关键部位（ITSM）是相同的，但它们在ITSM之前的区域有所不同。特别是，huPD-1包含一个明显的脯氨酸富集序列（PRS）和一个Pro-Glu-Gln（PEQ）序列，而moPD-1在这个位置有一个His残基，而正是这个差异导致了它们之间的抑制活性不同。
为了探讨PD-1胞内域（ICD）人源化对小鼠T细胞抗肿瘤活性的影响，通过逆转录病毒将三种不同的PD-1变体——moPD-1WT、moPD-1huICD（整个ICD被人版本替换）、和moPD-1PEQ（pre-ITSM序列中的His被替换为人版本的PEQ）导入能识别特定抗原的T细胞中，然后回输黑色素肿瘤模型的小鼠中。
表达moPD-1huICD的T细胞组肿瘤生长最快，而表达moPD-1WT组肿瘤生长最慢，表达moPD-1PEQ的T细胞组介于两者之间。这些结果表明，在小鼠模型中，PD-1 ICD的人源化增加了其抑制T细胞抗肿瘤活性的能力，部分原因是由于pre-ITSM区域的PEQ基序。
抗PD-1治疗在表达moPD-1huICD的P14细胞转移的小鼠中表现出显著的肿瘤控制效果，而在表达moPD-1WT的T细胞转移的小鼠中则没有这种效果。
综上也就是说，PD-1 ICD的人源化严重削弱了小鼠T细胞的抗肿瘤活性，并且使得这些T细胞更容易进入一种前体耗竭状态，PD-1 ICD的人源化增强了对抗PD-1治疗的响应，因为这种状态下存在更多的前体耗竭T细胞。
通过对107种哺乳动物PD-1序列的比对，在啮齿类谱系内部的所有分支上，研究人员发现了选择压力的显著放松（k = 0.8, P < 0.05），而在灵长类谱系中则没有这种现象（k = 1.0, P > 0.5），也就是说在啮齿类进化过程中，PD-1功能逐渐减弱。
为了追踪 PD-1 人与啮齿动物随时间推移的差异，研究人员与邹征廷博士及其中国科学院的同事合作，发现大约6600万年前，在白垩纪-古近纪大灭绝事件之后（这一事件导致了非鸟类恐龙的灭绝），啮齿类PD-1的活性急剧减弱，并且这种减弱在整个啮齿类谱系中是独特的，这种减弱可能是由于啮齿类祖先为了适应新的环境挑战，特别是在面对啮齿类特异性病原体时所采取的特殊生态适应策略所致。
参考文献：Takeya Masubuchi et al.Functional differences between rodent and human PD-1 linkedtoevolutionarydivergence.Sci.Immunol.10,eads6295(2025).DOI:10.1126/sciimmunol.ads6295
