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《细胞》:破解35年谜题!中美科学家联合揭示LAG3抑制抗肿瘤免疫的新机制,并发现潜在的LAG3抑制剂获益患者群体

奇点网  · 公众号  · 医学  · 2025-03-18 18:10

正文

*仅供医学专业人士阅读参考

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从1990年首次被发现[1]至今,科学家认识免疫检查点LAG3(淋巴细胞活化基因3)已经有35年了。


虽然LAG3抑制剂已经于2023年获批上市,并成为第三类获得美国FDA批准的免疫检查点抑制剂,但是 科学家对LAG3抑制T细胞抗肿瘤活性的机制,仍知之甚少。


昨晚,由 上海科技大学王皞鹏、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦、美国匹兹堡大学医学院Dario Vignali、北京大学肿瘤医院孔燕和百济神州沈志荣 联合领衔的研究团队,在顶级期刊《细胞》上发表了一篇重磅研究论文[2], 首次揭示了LAG3被配体激活发挥免疫抑制作用的机制


他们发现, 在与配体结合之后,LAG3会迅速被E3连接酶c-Cbl和Cbl-b泛素化,这种泛素化不会导致LAG3降解,而是破坏LAG3近膜区域碱性残基富集序列(BRS)基团与细胞膜酸性磷脂之间的相互作用,导致原本埋藏在细胞膜中的LAG3关键信号元件FSALE暴露出来,传递免疫抑制信号。


他们还发现,已经获批上市的LAG3抑制剂可以阻止LAG3的泛素化,避免了FSALE的暴露,进而阻断免疫抑制信号的传递。值得注意的是, LAG3和Cbl共表达的患者,预后不良,但是更有可能从LAG3抑制剂的治疗中获益。


上海科技大学姜勇、戴安冉和黄雨薇,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心李华,美国匹兹堡大学医学院崔健 是论文的共同第一作者。


论文首页截图


免疫检查点LAG3的发现时间比CTLA-4晚三年,比PD-1早两年。


虽然几乎在同一时间发现,但是科学家对LAG3的认知要缓慢的多。


在发现LAG3的两年之后,就有研究人员发现 主要组织相容性复合体II(MHC-II)是它的典型配体。 在2018年底, 陈列平团队又发现,FGL1也是它的配体 [3]。


然而,关于LAG3的配体,在随后的几年里,又发生了反转。例如,2022年的一项研究发现, MHC-II才是它的功能性配体,而FGL1不是 [4];几乎在同一时间,另一个研究团队又发现, LAG3发挥免疫抑制作用并不需要MHC-II [5]。


由此可见LAG3抑制免疫过程的复杂性。


要想搞清楚LAG3如何抑制T细胞抗肿瘤免疫的活性,还得从LAG3自身入手。


考虑到配体诱导的磷酸化等翻译后修饰是免疫受体激活的主要特征,研究人员首先想知道,人的LAG3受体在与典型配体MHC-II互作之后,发生了哪些翻译后修饰方面的变化。


结果他们没有看到磷酸化修饰的变化,反而是 看到了发生在498号赖氨酸残基上的泛素化修饰。 如果用LAG3抑制剂relatlimab阻断LAG3与MHC-II结合,LAG3的泛素化也会被完全抑制。


MHC-II调节LAG3的泛素化


看到这个研究结果,大家可能跟我一样有个疑问:泛素化通常不是促进蛋白质降解的么,为何能发挥免疫抑制作用?


研究人员也注意到了这个问题。于是他们比较了野生型 LAG3 WT 与泛素化位点被突变掉的突变型LAG 3 KR 的水平,结果出人意料,两种蛋白的水平相当。也就是说, 泛素化根本就没有导致LAG3降解。


在分析LAG3的泛素化类型之后,研究人员发现, LAG3的泛素化类型不是最常见的、与蛋白酶体降解相关的K48连接,而是K63连接等其他非降解性泛素化 。由此看来,是被泛素化的LAG3在发挥免疫抑制功能。


在随后的研究中,研究人员确定了 介导LAG3泛素化的,是Cbl家族的E3连接酶c-Cbl和Cbl-b,而且二者的功能是冗余的 。即,只有同时抑制c-Cbl和Cbl-b,才能完全阻止LAG3的泛素化。


c-Cbl和Cbl-b功能冗余


那发生在LAG3胞内结构域上的泛素化,是如何调节LAG3的功能的呢?


研究人员发现,在LAG3胞内的近膜区域有一个在进化上比较保守的碱性残基富集序列(BRS)基团。这个BRS基团紧挨着介导LAG3免疫抑制功能的关键信号元件FSALE,而且 BRS有个特殊的功能,可以与细胞膜的酸性磷脂相互作用,封闭信号元件;在BRS旁边的FSALE,也因此被插入了细胞膜双分子层的疏水层。


不过, 在配体MHC-II与受体LAG3结合之后,LAG3末端的赖氨酸残基被泛素化,这会破坏BRS与细胞膜酸性磷脂互作。俗话说,“拔出萝卜带出泥”,BRS旁边的免疫抑制信号传递分子 FSALE 也就暴露出来了。







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