N - 糖基化靶向嵌合体(DGlyTAC):癌症免疫治疗的创新利器

《Signal Transduction and Targeted Therapy》:N-deglycosylation targeting chimera (DGlyTAC): a strategy for immune checkpoint proteins inactivation by specifically removing N-glycan

【字体: 时间:2025年04月29日 来源:Signal Transduction and Targeted Therapy

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  免疫检查点抑制剂治疗癌症虽有成效,但存在局限。研究人员开展 N - 糖基化靶向嵌合体(DGlyTAC)技术研究,该技术能特异性去除靶蛋白 N - 糖链,使免疫检查点蛋白失活,研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上,为肿瘤免疫治疗领域带来了新的希望。

  

在肿瘤的战场上,癌细胞就像一群狡猾的敌人,它们通过表达抑制性配体,躲避免疫系统的攻击,在体内肆意生长。近年来,免疫检查点(IC)疗法成为对抗癌症的有力武器,其中免疫检查点抑制剂(ICIs)的出现,显著改善了多种癌症的治疗效果,甚至因此获得了诺贝尔医学奖。然而,ICIs 在使用过程中面临一些挑战,比如需要维持足够的抑制剂浓度才能发挥作用,而且它们依赖于细胞内特定的降解过程,难以广泛应用于所有细胞类型。此外,免疫检查点蛋白通常需要进行翻译后修饰(PTMs),其中 N - 糖基化修饰在细胞表面的免疫检查点蛋白中广泛存在,对蛋白质的稳定性、细胞间通讯、肿瘤发生和免疫反应等过程有着重要影响。大约 80% 的细胞表面蛋白会进行 N - 糖基化修饰,肿瘤细胞的异常糖基化会干扰免疫细胞的识别,削弱免疫细胞的抗肿瘤能力。所以,开发一种能够特异性去除免疫检查点蛋白 N - 糖基化修饰的技术,成为攻克癌症治疗难题的关键。

在此背景下,来自同济大学医学院附属第十人民医院、中国科学院上海有机化学研究所、复旦大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们开发了一种名为 N - 糖基化靶向嵌合体(DGlyTAC)的技术,该技术将肽 - N - 糖苷酶 F(PNGF)与靶蛋白特异性的纳米抗体 / 亲和体(Nb/Af)融合,能够特异性地去除细胞表面靶蛋白的 N - 糖链,使免疫检查点蛋白失活。研究结果显示,DGlyTAC 技术对多种免疫检查点蛋白,如 CD24、CD47 和 PD-L1 等具有显著作用,能够有效阻断它们与配体的相互作用,增强巨噬细胞的吞噬作用,激活 T 细胞的免疫功能,从而抑制肿瘤生长。而且,该技术在体内实验中表现出良好的抗肿瘤效果,比传统的免疫检查点抑制剂更具潜力,为癌症免疫治疗提供了一种全新的策略。这一研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上,为肿瘤免疫治疗领域带来了新的希望。


研究人员为开展这项研究,主要运用了以下关键技术方法:一是细胞培养技术,培养多种人源和小鼠源癌细胞系及相关细胞;二是蛋白质相关技术,包括蛋白质免疫印迹(Western blotting)检测蛋白表达和糖基化水平、免疫沉淀(IP)研究糖基化与靶蛋白的相互作用;三是动物实验技术,构建小鼠肿瘤模型评估抗肿瘤疗效;四是质谱技术,通过 LC-MS/MS 分析糖肽。


下面来看具体的研究结果:


  1. DGlyTAC 特异性去除 eGFP-CD24 的 N - 糖链:研究人员将 eGFP-CD24 质粒转染到缺乏 CD24 表达的 CHO 细胞中,用 PNGF 处理后发现几乎所有 N - 连接的糖链被去除。为提高特异性,构建了 DGlyTAC(nbGFP-PNGF),结果显示 5nM 的 nbGFP-PNGF 就能完全实现 eGFP-CD24 的去 N - 糖基化,而 500nM 的 PNGF 却无法达到相同效果。这表明 nbGFP-PNGF 能选择性去除 eGFP-CD24 的 N - 糖链,且对整体 N - 糖基化水平影响极小。

  2. DGlyTAC 调节巨噬细胞功能:研究发现,CD24 去 N - 糖基化后与 Siglec-10 的结合能力大幅下降,巨噬细胞对表达 CD24 细胞的吞噬作用显著增强。同时,针对 CD47 开发的 DGlyTAC(nbCD47-PNGF)也能部分去除癌细胞中 CD47 的 N - 糖链,增强巨噬细胞对癌细胞的吞噬作用。这说明 N - 糖基化在 CD24 与 Siglec-10、CD47 与 SIRPα 的相互作用中起着关键作用,DGlyTAC 可通过调节这些相互作用来增强巨噬细胞的功能。

  3. DGlyTAC 扩展靶蛋白范围:研究人员将 DGlyTAC 技术应用于生长因子受体,如 IGF1R、EGFR 和 HER2。结果显示,afIGF1R-PNGF、afEGFR-PNGF 和 afHER2-PNGF 能分别使相应受体的蛋白条带向较小分子量迁移,表明它们能去除受体的 N - 糖链。虽然对于 EGFR 和 HER2,DGlyTACs 不能完全使其去 N - 糖基化,但这一结果表明该技术可应用于多种靶蛋白,为研究糖基化在生长因子受体中的作用提供了新方法。

  4. DGlyTAC 阻断 PD-L1 与 PD-1 的结合:PD-L1 的 N - 糖基化对其与 PD-1 的相互作用至关重要。研究人员利用 DGlyTAC(nbhPDL1-PNGF 和 nbmPDL1-PNGF)处理细胞后,PD-L1 的分子量显著降低,几乎所有 N - 糖链被去除,且能有效阻断 PD-L1 与 PD-1 的结合,同时不影响 PD-L1 的细胞膜稳定性和表达率。这表明 DGlyTAC 可作为一种 PD-L1 特异性糖苷酶,有效消除 PD-L1 与 PD-1 的相互作用。

  5. DGlyTAC 的体内抗肿瘤作用:在多种小鼠肿瘤模型中,如 E0771、4T1 和 MC38 肿瘤模型,给予 DGlyTAC(nbmPDL1-PNGF)治疗后,肿瘤生长明显受到抑制,且该治疗效果优于 PNGF 和抑制剂对照。同时,nbmPDL1-PNGF 能促进肿瘤内免疫细胞的浸润,增强 T 细胞的免疫功能,且未引起明显的体重变化和器官毒性。此外,与已上市的 PD-1 抑制剂相比,nbhPDL1-PNGF 在增强 T 细胞的细胞毒性方面表现更优。

  6. DGlyTAC 的体内分布和安全性评估:通过 IVIS 成像系统检测发现,DGlyTAC(nbmPDL1-PNGF)在肿瘤组织中高度富集,且在肿瘤组织中的去 N - 糖基化效率最高。H&E 和 TUNEL 染色结果显示,nbmPDL1-PNGF 对心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏等组织无明显毒性,其在体内的分布和去 N - 糖基化特性表明它具有良好的肿瘤靶向性和较低的潜在毒性。


研究结论表明,DGlyTAC 技术为酶工程提供了一种通用策略,可特异性去除活细胞表面糖蛋白的 N - 糖链,实现膜蛋白的靶向失活。与其他靶向蛋白降解策略(如 PROTACs 和 LYTACs)相比,DGlyTACs 具有独特的优势,它不依赖于降解相关蛋白,作用迅速且效果持久,能在较低浓度下发挥作用。与之前开发的抗体 - 唾液酸酶结合物相比,DGlyTACs 具有不同的药物靶点、作用机制和优势。然而,由于并非所有 N - 糖基化修饰都具有明确的生物学功能,在将 DGlyTACs 应用于一系列靶蛋白和临床试验之前,还需要对 N - 糖基化的功能进行更深入的研究。但总体而言,DGlyTAC 技术为研究 N - 糖基化在细胞生物学功能和肿瘤免疫治疗中的作用提供了有力工具,有望开创糖生物学和以糖蛋白为药物靶点的新时代,为癌症免疫治疗带来新的突破和希望。


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