前言

在過去的十年中，腫瘤免疫治療已經(jīng)在各種癌癥治療方面取得了重大進(jìn)展。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜異質(zhì)性，導(dǎo)致了不可忽視的治療耐藥性。惡性腫瘤的一個中心現(xiàn)象是代謝功能障礙，它在腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞中重新編程代謝穩(wěn)態(tài)，從而影響特定蛋白質(zhì)的代謝修飾。

這些翻譯后修飾包括糖基化和棕櫚酰化，它們通常會改變蛋白質(zhì)的定位、穩(wěn)定性和功能。其中許多蛋白參與急性或慢性炎癥，并在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，針對免疫檢查點和炎癥的這些代謝修飾為某些癌癥提供了一種有吸引力的治療策略。

腫瘤微環(huán)境中的代謝修飾

腫瘤微環(huán)境（TME）是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，由許多細(xì)胞組成，這些細(xì)胞與癌細(xì)胞共同進(jìn)化，影響癌癥和非細(xì)胞成分的發(fā)展和進(jìn)展。TME內(nèi)存在各種復(fù)雜的細(xì)胞間通訊，因此許多細(xì)胞重新編程其代謝途徑以適應(yīng)酸性缺氧環(huán)境，為癌細(xì)胞提供能量支持，幫助癌細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視以及擴(kuò)散和入侵。

在過去的20年中，越來越多的證據(jù)表明代謝與腫瘤和腫瘤微環(huán)境的發(fā)展密切相關(guān)。例如，已經(jīng)證實癌細(xì)胞利用過度激活的PI3K-AKT途徑通過上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1來驅(qū)動葡萄糖攝��；這有利于糖酵解途徑并刺激大量丙酮酸和乳酸的產(chǎn)生，導(dǎo)致乙酰輔酶a的形成，可用于ATP合成或從頭脂肪生成。另一方面，癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞對谷氨酰胺和葡萄糖的攝取增加，不僅有助于增加糖酵解，還增加了進(jìn)入代謝分支HBP途徑的流量，HBP的最終產(chǎn)物是尿苷二磷酸（UDP）-GlcNAc，這是一種用于O-糖基化和N-糖基化的關(guān)鍵代謝物。事實上，有直接證據(jù)表明（UDP）-GlcNAc在乳腺癌中增加了12倍。

此外，腫瘤細(xì)胞需要形成大量的新膜，因此它們增加了內(nèi)皮脂質(zhì)的從頭合成，這被稱為脂肪酸代謝的重編程。研究表明FASN（催化棕櫚酸合成）在許多人類癌癥中升高。此外，腫瘤細(xì)胞還增加了負(fù)責(zé)攝取外源性FA的跨膜蛋白的表達(dá)，包括CD36（也稱為FAT）、脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白家族（FATP）或可溶性載體蛋白家族27（SLC27）。棕櫚酸是細(xì)胞中最豐富的脂肪酸（占總脂肪酸的20%~30%），異常濃度的增加將觸發(fā)更高水平的蛋白質(zhì)脂質(zhì)化，如棕櫚�；�。

PD-L1的糖基化

PD-L1是一種I型跨膜蛋白，通常在腫瘤細(xì)胞和宿主免疫細(xì)胞上表達(dá)。PD-L1通過其胞外結(jié)構(gòu)域與其受體PD1相互作用，抑制T細(xì)胞的攻擊。質(zhì)譜和序列分析表明，PD-L1主要在胞外區(qū)的四個糖基化位點（N35、N192、N200、N219）被N-聚糖修飾，這些修飾主要與其穩(wěn)定性和與PD1的相互作用有關(guān)，代表PD-L1的功能形式。

研究發(fā)現(xiàn)PD-L1 的N-糖基化通過消除與GSK3β的相互作用來增強(qiáng)其穩(wěn)定性，GSK3β可使PD-L1在T180和S184位點磷酸化，從而介導(dǎo)β-TrCP對PD-L1的26S蛋白酶體降解。PD-L1 的N-糖基化由β-1,3-N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶3（B3GNT3）催化，該酶由轉(zhuǎn)錄因子TCF4下游的EGFR信號啟動，并在三陰性乳腺癌（TNBC）中增強(qiáng)與PD-1的相互作用。此外，糖基化不僅通過EGFR信號，而且還通過TNBC中的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）穩(wěn)定PD-L1的表達(dá)。EMT通過Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑轉(zhuǎn)錄上調(diào)N-糖基轉(zhuǎn)移酶STT3，從而導(dǎo)致癌癥干細(xì)胞樣細(xì)胞中PD-L1 N-糖基化升高。

PD-L1已被發(fā)現(xiàn)在許多癌癥類型中存在糖基化，包括乳腺癌、黑色素瘤、肺癌、結(jié)腸癌等，是癌癥的普遍特征。然而，糖基化途徑可能是癌癥類型依賴性的（通過特定的糖基轉(zhuǎn)移酶）。例如，在某些B細(xì)胞淋巴瘤亞型中，糖基轉(zhuǎn)移酶GLT1D1顯著上調(diào)，并通過N-糖基化增強(qiáng)PD-L1穩(wěn)定性，這提示GLT1D1可能是一種有前途的淋巴瘤生物標(biāo)志物。

STM108是一種專門開發(fā)的抗體偶聯(lián)藥物，可識別PD-L1的N192位點糖基化，并導(dǎo)致PD-L1內(nèi)化和降解，對缺乏PD-L1表達(dá)的相鄰癌細(xì)胞產(chǎn)生有效的抗腫瘤作用和旁觀者殺傷作用，而無任何可檢測的毒性。這表明靶向糖基化PD-L1是一種潛在的免疫治療策略，糖基化途徑也可以作為早期診斷的靶點或生物標(biāo)記物。

PD-1的糖基化

PD-1也是一種I型跨膜蛋白，與PD-L1不同，它通常在T淋巴細(xì)胞的細(xì)胞膜上表達(dá)。與PD-L1類似，PD-1胞外區(qū)也有四個N-糖基化位點（N49、N58、N74和N116），它們與PD-1細(xì)胞表面的穩(wěn)定表達(dá)有關(guān)。此外，N58處PD-1的糖基化對PD-1細(xì)胞表面表達(dá)和穩(wěn)定性至關(guān)重要，并且對介導(dǎo)其與PD-L1的相互作用至關(guān)重要。基于PD-1的糖基化研究，通過腺嘌呤堿基編輯器（ABE）在PD-1 N74位點誘導(dǎo)突變，可以下調(diào)CAR-T細(xì)胞中的PD-1表達(dá)，并在體外和體內(nèi)增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的細(xì)胞毒性功能。

最近，一種新的針對N58糖基化PD-1的單克隆抗體STM418被開發(fā)出來，它顯示出比先前FDA批準(zhǔn)的抗體具有更高的PD-1親和力，并誘導(dǎo)更強(qiáng)的T細(xì)胞抗腫瘤免疫。另一種PD-1抗體，camrelizumab也選擇性地結(jié)合N58糖基化PD-1以抑制PD-1/PD-L1通路。這些研究表明，靶向糖基化PD-1可能改善免疫治療反應(yīng)。

雖然我們已經(jīng)知道PD-1/PD-L1上的N-糖基化酶和位點，但到目前為止，PD-1/PD-L1上糖基的確切組成尚不清楚；揭示糖基體的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可能揭示更多潛在的分子靶點。盡管生化實驗和動物模型已經(jīng)證明，靶向PD-1/PD-L1 N-糖基化不僅提高了疾病診斷的準(zhǔn)確性，而且提高了治療的有效性，但仍需要更多的臨床試驗來驗證其有效性和安全性。

PD-L1的棕櫚�；�

棕櫚酰化是一種通過三種不同方式將棕櫚酸共價連接到蛋白質(zhì)殘基上的脂質(zhì)化過程。（1） S-棕櫚�；�，通過硫酯鍵連接到半胱氨酸殘基，（2）O-棕櫚�；�，通過氧酯鍵連接到絲氨酸/蘇氨酸殘基，（3）N-棕櫚�；�，通過酰胺鍵連接到伯氨基。新證據(jù)表明S-棕櫚�；�通過影響蛋白質(zhì)遷移、膜定位、穩(wěn)定性和相互作用來調(diào)節(jié)許多生物過程。

2019年，兩個研究小組同時報告S-棕櫚�；�維持PD-L1穩(wěn)定性并抑制T細(xì)胞細(xì)胞毒性反應(yīng)。他們都將C272確定為PD-L1上的棕櫚酰化位點，用丙氨酸取代C272可消除腫瘤細(xì)胞中的PD-L1棕櫚�；�。S-棕櫚酰化通過抑制PD-L1的單泛素化來調(diào)節(jié)PD-L1的穩(wěn)定性，從而阻止PD-L1的溶酶體降解，防止其通過ESCRT運輸?shù)組VB，導(dǎo)致PD-L1的細(xì)胞表面表達(dá)增加，從而抑制T細(xì)胞的細(xì)胞毒性。棕櫚酰化抑制劑可能有助于降低PD-L1在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)。

棕櫚�；�調(diào)節(jié)固有免疫和炎癥

TLR4是一類固有免疫前哨細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和中性粒細(xì)胞）中的模式識別受體，屬于Toll樣受體家族。TLR4識別革蘭氏陰性細(xì)菌的LPS，并通過激活下游NF-kB信號釋放炎癥因子TNF-α、IL-1β和IL-18參與炎癥體激活。一系列研究證明，飽和脂肪酸棕櫚酸酯不是TLR4激動劑，但參與TLR4下游MYD88上C113的棕櫚�；�，這種棕櫚�；�促進(jìn)MYD88與IRAF4的結(jié)合，激活下游NF-κB信號通路，從而導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的細(xì)胞代謝和炎癥改變。

NOD1和NOD2是巨噬細(xì)胞中另一類細(xì)胞內(nèi)模式識別受體，屬于NOD樣受體家族，識別與微生物相關(guān)的肽聚糖，并通過激活下游NF-kB和p38 MAPK信號釋放趨化因子CXCL-1和炎癥因子IL-6參與宿主防御。眾所周知，NOD1/2功能失調(diào)會導(dǎo)致嚴(yán)重的免疫和炎癥性疾病，如克羅恩�。–D）和布勞綜合征。大量證據(jù)表明NOD1/2被ZDHHC5 S-棕櫚酰化，這種S-棕櫚�；�是膜定位和誘導(dǎo)NF-kB信號對肽聚糖的反應(yīng)所必需的。

STING是對DNA病毒的固有免疫反應(yīng)中的一個中心適配器，研究證明，STING在C89/91的高爾基體中通過ZDHHC3、ZDHHC7和ZDHHC15進(jìn)行棕櫚�；�，這種修飾對于STING激活和隨后的IFN-β或NF-κb激活至關(guān)重要。

棕櫚�；�研究的另一個進(jìn)展是STAT3棕櫚�；�-脫棕櫚�；�循環(huán)。DHHC7催化的STAT3在Cys108上的棕櫚�；�促進(jìn)JAK2的膜募集和磷酸化，然后�；�蛋白硫酯酶2（APT2）使磷酸化的STAT3去棕櫚�；�，這導(dǎo)致p-STAT3的核易位，最終促進(jìn)STAT3介導(dǎo)的IL-17轉(zhuǎn)錄和TH17細(xì)胞的分化。TH17細(xì)胞分化障礙在IBD（包括潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩�。┲芯哂兄匾�的致病作用，因此，DHHC7和APT2都可能成為IBD治療的新靶點。

鑒于TME改變了脂質(zhì)合成的代謝途徑并導(dǎo)致較高的棕櫚酸濃度，因此有理由推測至少在某些情況下，癌癥相關(guān)蛋白靶點發(fā)生較高水平的棕櫚酰化，從而積極調(diào)節(jié)腫瘤生存和免疫抑制。因此，靶向棕櫚�；瘉碚{(diào)節(jié)炎癥可能為癌癥治療提供新的途徑。

小結(jié)

轉(zhuǎn)錄后修飾在腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境中的調(diào)控機(jī)制是近幾十年來的研究熱點，并來取得了很大進(jìn)展。該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究揭示了TME中腫瘤異質(zhì)性的更多秘密，揭示了腫瘤發(fā)生和免疫抑制的許多調(diào)節(jié)機(jī)制，并提出了許多癌癥治療的新方法。

靶向糖基化/去糖基化和棕櫚酰化/去棕櫚�；�途徑是很有前景的，這包括上游生物合成途徑、直接糖轉(zhuǎn)移酶、棕櫚�；�酶/脫棕櫚�；�酶和許多下游效應(yīng)蛋白，如PD-1/PD-L1、NOD1/2、STAT3等。隨著更先進(jìn)的糖基化和棕櫚�；�研究方法的開發(fā)，相信會有更多突破性的發(fā)現(xiàn)，有可能改善當(dāng)前免疫治療的結(jié)果，并提供更多新的治療機(jī)會。

參考文獻(xiàn)：

1.Metabolic Modifications, Inflammation, andCancer Immunotherapy. Front Oncol. 2021; 11: 703681.

       原文標(biāo)題 : 腫瘤免疫治療中的代謝修飾