近年来，以程序性死亡受体1（PD-1）和程序性死亡受体-配体1（PD-L1）为首的免疫检查点疗法已被证实为安全、有效的癌症治疗手段。然而，由于靶向PD-1或PD-L1的抗体药物存在免疫原性高、组织渗透性差以及给药方式不便等多种固有缺陷，使得临床上PD-1/PD-L1抗体治疗的应答率只有20%-30%。因此，开发靶向PD-1/PD-L1信号通路的小分子抑制剂以规避抗体的缺点具有广阔的应用前景。
近日，华东理工大学李洪林教授、朱丽丽副教授，上海交通大学陶生策教授和云南大学肖伟烈教授合作在Science China Life Sciences发表了题为“Blocking the PD-1 signal transduction by occupying the phosphorylated ITSM recognition site of SHP-2”的研究论文。
研究人员发现天然产物脓毒酸A（PA）具有阻断PD-1/PD-L1信号传递的抗肿瘤免疫活性，并详细阐述了PA靶向于SHP-2的磷酸化ITSM识别位点从而阻断PD-1信号传递的作用机制（图1）。该研究不仅发现了结构新颖且具有全新作用机制的PD-1/PD-L1小分子抑制剂，为后续PD-1/PD-L1小分子抑制剂的研发提供了全新的策略，也为天然产物的靶标识别提供了成功范例。
图1：PA通过占据SHP-2的磷酸化ITSM识别位点以阻断PD-1信号的传递
在该研究中，研究人员首先利用PD-1/PD-L1 Blockade Bioassay对天然化合物库进行了筛选，发现天然产物PA能够阻断PD-1信号的传递，促进Jurkat-PD-1-NFAT细胞的激活（图2）。随后，作者运用hPD-1 knock-in C57BL/6转基因小鼠的MC38移植瘤模型评价了PA的体内抗肿瘤活性，发现PA可通过阻断PD-1信号，发挥T细胞介导的抗肿瘤免疫活性。并进一步通过PD-1/PD-L1介导的体外T细胞活性测定实验证实PA能够恢复被PD-1/PD-L1抑制的T细胞效应功能，提高T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。以上研究为开发PD-1/PD-L1小分子抑制剂提供了全新并有效的化学实体。
图2：天然产物PA的体内外活性。A，PA的结构式；B，PA促进Jurkat-PD-1-NFAT细胞激活；C，PA促进Jurkat-PD-1-NFAT细胞分泌IL-2；D，MC38移植瘤照片；E，MC38移植瘤重量；F， CD8免疫组化
为了探索PA阻断PD-1信号的直接作用靶点，研究人员合成了PA的生物素探针Biotin-PA，通过邻近标记技术（SPIDER）鉴定PA的潜在作用靶点。运用SPIDER、蛋白组学、药物亲和反应靶标稳定性技术（DARTS）、表面等离子共振技术（SPR）等多种方法，确证PA可通过直接靶向于PD-1的下游SHP-2分子从而阻断PD-1信号的传递。随后，运用计算机模拟以及定点突变结合实验证明PA结合于SHP-2的C-SH2结构域，且R138是PA与SHP-2产生相互作用的关键氨基酸。最后，研究人员通过竞争性ELISA实验以及免疫共沉淀实验证实PA抑制PD-1对SHP-2的招募。以上研究揭示了PA的作用机制，即通过占据PD-1的下游SHP-2分子的磷酸化ITSM识别位点从而达到抑制PD-1信号传递的效果，为后续PD-1/PD-L1小分子抑制剂的研发提供了全新的策略。
李文杰博士、梅文义博士、江何伟博士、王洁博士和李晓莉博士为该研究论文的并列第一作者，李洪林教授、朱丽丽副教授、陶生策教授和肖伟烈教授为共同通讯作者。
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