Mol Cell | 楼振昆团队揭示PD-L1新功能——保护结合的RNA

来源：BioArt

PD-L1 (B7-H1) 是一个重要的免疫检查点分子。当肿瘤细胞上的PD-L1 与T 细胞上的跨膜受体PD-1 结合时，可抑制T 细胞活化，增殖及对肿瘤细胞的杀伤【1-4】。自20年前PD-L1/PD-1 相互作用被发现以来，研究者开发出多种PD-L1 和PD-1抑制剂，以期治疗肿瘤【5】。到目前为止，部分抑制剂已经被用于治疗所有实体肿瘤，但其有效率则始终维持在20%左右，且其有效率并不与病人肿瘤上的PD-L1 表达水平直接相关【6】，从而证明研究者目前对PD-L1 的功能并没有完全了解。PD-L1 的其他功能研究有助于指导临床更为科学的用药，以期提高疗效。

2019年4月30日，梅奥医院Zhenkun Lou、Robert Mutter 和 Haidong Dong 研究团队在Molecular Cell 杂志发表题为PD-L1 competes with the RNA exosome to regulate the DNA damage response and can betargeted to sensitize to radiation or chemotherapy的研究论文，阐明了PD-L1一种从未被报道过的新功能。

他们研究发现，不同于细胞外结合PD-1的功能，胞内PD-L1是一个RNA 结合蛋白, 可结合并稳定重要的DNA 损伤应答因子NBS1及BRCA1【7】的mRNA, 从而保护细胞不受DNA 损伤。当PD-L1被敲低时，可显著增加癌细胞对DNA 损伤疗法的敏感性。进一步研究表明， PD-L1 对NBS1 及BRCA1 mRNA 的保护源于其与 RNA 外切酶体（RNA exosome）的竞争。PD-L1 在细胞内的缺失直接导致了NBS1 与BRCA1 mRNA 与RNA 外切酶体的结合显著增加, 从而导致NBS1, BRCA1 被RNA外切酶体降解。同时，研究者也开发出针对细胞内PD-L1的抗体H1A，其可诱导PD-L1被溶酶体降解，从而增加癌细胞对DNA损伤疗法的敏感性。

为了研究细胞内PD-L1的功能，研究者首先在多种癌细胞系中敲低PD-L1。他们发现，PD-L1 缺失使细胞对X-射线及顺铂的敏感性显著增加,而在PD-L1敲低细胞系中重新过表达PD-L1则可以恢复细胞对X-射线及顺铂的抗性。此外，他们发现PD-L1敲低细胞的rH2AX foci 在DNA损伤后24小时仍无法完全恢复，证明其DNA修复存在缺陷。上述结果证实， PD-L1在DNA损伤修复中起到重要功能。

继而，为了证实PD-L1如何调控DNA损伤修复，研究者检测了多种重要的DNA损伤修复相关蛋白的表达水平。他们发现NBS1（双链DNA断裂修复复合物成员，MRN complex）及BRCA1（在双链断裂同源重组修复中期起重要作用）的蛋白水平在PD-L1敲低后显著下降。进一步检测证明，PD-L1 并不影响NBS1及BRCA1的蛋白稳定性及转录水平，但其显著影响两者的RNA水平及稳定性。为了进一步证明PD-L1与NBS1及BRCA1 mRNA之间的调控关系，研究者进行了RNA免疫沉淀试验(RNA immunoprecipitation)。他们发现， PD-L1可与NBS1及BRCA1结合。通过构建截短体，研究者发现，仅有PD-L1的胞内段可与目标RNA结合，胞外段则不能。此外，他们也发现PD-L1在细胞内大量表达，而不是只表达在细胞膜上；多数肿瘤细胞并不表达PD-1；这些结论均证明，PD-L1调控RNA的功能依赖于胞内段结构域，并且该过程不需要PD-1及免疫系统参与。之后，研究者发现， PD-L1与 RNA降解复合物-RNA 外切酶体（RNA exosome）存在竞争关系。PD-L1 在细胞内的缺失直接导致了NBS1, BRCA1 mRNA 与RNA 外切酶体的结合显著增加, 从而导致NBS1, BRCA1 mRNA被降解。此外，通过RIP-eq及 RNA-seq，研究者证明，PD-L1能在全基因组范围内对多种基因mRNA进行调控。基于PD-L1在DNA 损伤调控中的功能，研究者继而研制出一种新的PD-L1 抗体H1A。不同于临床上已经使用的PD-L1, 这种新抗体可以降解细胞内PD-L1，从而导致癌细胞对DNA 损伤疗法的抗性显著减弱。后续研究证明， H1A 抗体导致PD-L1与重要的调控蛋白CMTM6的结合被打断，从而被溶酶体降解。通过SCID鼠模型，研究者也成功证明，当PD-L1抗体与放疗共处理时， H1A 具有比其他临床已使用的PD-L1抗体更好的疗效。因而，细胞内PD-L1可作为一个潜在的药靶以提升放化疗的有效率。

总之，该研究发现了PD-L1是一个RNA结合蛋白，其对结合的RNA具有保护功能。通过其对DNA损伤相关基因进行保护，PD-L1增加细胞对DNA损伤疗法的抗性。从而，胞内段PD-L1是肿瘤治疗中一个全新而有效的药靶，有效降低胞内PD-L1将大大增加DNA损伤疗法的有效率。研究者开发的H1A抗体，在降解PD-L1后显示了在小鼠模型中DNA损伤疗法的良好效果，进一步显示了新药靶的优越性。