PD-1/PD-L1免疫檢查點療法在臨床腫瘤治療中取得了突破性進展，部分患者得到了長期生存獲益，但其響應(yīng)率僅10%-25%，且在使用后會出現(xiàn)獲得性耐藥問題。此外，因抗體類藥物自身局限性所導致的劑量安全性和副作用等問題進一步限制了免疫檢查點療法在臨床上的應(yīng)用。內(nèi)源代謝物具有安全性較佳、不良反應(yīng)易監(jiān)測、類藥性高的優(yōu)勢，能抑制PD-L1表達且具有良好生物安全性的小分子代謝物，將為阻斷PD-1/PD-L1信號、激活抗腫瘤免疫提供新的策略和思路。
因此，中國科學院上海藥物研究所研究員羅成團隊聯(lián)合重慶醫(yī)科大學教授黨永軍團隊等建立了檢測腫瘤細胞表面PD-L1表達的高通量流式篩選體系，對小分子代謝物庫進行篩選，發(fā)現(xiàn)色氨酸代謝通路中的代謝物L-5-羥基色氨酸可抑制干擾素-γ（IFN-γ）誘導的PD-L1表達并激活T細胞抗腫瘤免疫反應(yīng)，發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于Journal for Immunotherapy of Cancer。
在該研究中，研究團隊基于高通量篩選發(fā)現(xiàn)，L-5-羥基色氨酸可抑制IFN-γ誘導的PD-L1轉(zhuǎn)錄表達。通過對色氨酸代謝通路上L-5-羥基色氨可轉(zhuǎn)化生成的其他代謝產(chǎn)物進行評價，研究發(fā)現(xiàn)它們均不影響IFN-γ誘導的PD-L1表達，表明L-5-羥基色氨酸通過自身調(diào)控PD-L1誘導性表達。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，進一步實驗研究發(fā)現(xiàn)，L-5-羥基色氨酸可下調(diào)IFN-γ誘導的受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）配體的轉(zhuǎn)錄表達，進而阻斷下游RTK受體/MEK/ERK/c-JUN信號通路的磷酸化級聯(lián)轉(zhuǎn)導，抑制IFN-γ誘導的PD-L1轉(zhuǎn)錄激活。
在小鼠同系腫瘤模型上，腹腔注射100mg/kg的L-5-羥基色氨酸，降低了瘤體內(nèi)腫瘤細胞、樹突狀細胞以及巨噬細胞表面PD-L1表達，并具有顯著且安全的抗腫瘤藥效。通過比較L-5-羥基色氨酸在免疫完整和免疫缺陷小鼠上的藥效，以及在Pd-l1野生型和敲除型腫瘤中的抗腫瘤藥效，研究發(fā)現(xiàn)L-5-羥基色氨酸主要通過抑制腫瘤細胞PD-L1表達，增加腫瘤組織中的效應(yīng)T細胞數(shù)量并活化效應(yīng)T細胞，發(fā)揮顯著的抗腫瘤效應(yīng)。研究進一步評估了L-5-羥基色氨酸的臨床轉(zhuǎn)化意義，發(fā)現(xiàn)L-5-羥基色氨酸聯(lián)用PD-1抗體具有更為顯著的抗腫瘤作用。
L-5-羥基色氨酸在部分歐美國家作為膳食補充品用于緩解抑郁癥狀，鑒于腫瘤病人常伴有較高比例的抑郁并發(fā)癥狀，團隊建立慢性社交障礙-腫瘤模型，在此基礎(chǔ)上開展藥效評價，發(fā)現(xiàn)L-5-羥基色氨酸具有抗腫瘤和抗抑郁雙重功效，提示L-5-羥基色氨酸在腫瘤免疫治療中的獨特優(yōu)勢。
該項研究揭示了L-5-羥基色氨酸抑制PD-L1表達、激活抗腫瘤免疫的重要作用，表明了L-5-羥基色氨酸在腫瘤免疫治療，特別是在伴隨發(fā)生慢性社交障礙的腫瘤治療中的潛在臨床應(yīng)用價值。
相關(guān)研究工作得到國家科技創(chuàng)新2030重大項目、國家自然科學基金委員會、上海市科學技術(shù)委員會等項目的資助。
圖1 L-5-羥基色氨酸抑制IFN-γ誘導的腫瘤細胞PD-L1表達。（A）基于腫瘤細胞表面PD-L1表達檢測的高通量流式篩選體系；（B）流式和WB實驗驗證L-5-羥基色氨酸抑制IFN-γ誘導的PD-L1表達；（C）L-5-羥基色氨酸抑制IFN-γ誘導的MAPK信號通路激活；（D）回補RTK配體部分回復L-5-羥基色氨酸對PD-L1轉(zhuǎn)錄和對MAPK通路的抑制。
圖2 L-5-羥基色氨酸在體內(nèi)發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。(A) L-5-羥基色氨酸在體內(nèi)下調(diào)腫瘤細胞PD-L1表達；（B）L-5-羥基色氨酸提高瘤體內(nèi)效應(yīng)T細胞數(shù)量和活性；（C）L-5-羥基色氨酸延緩腫瘤生長、延長荷瘤小鼠生存時間；（D）L-5-羥基色氨酸聯(lián)用PD-1抗體的抗腫瘤效應(yīng)更為顯著。
