黄芩素将CD274/PD-L1拴系至自噬降解以增强抗肿瘤免疫

Baicalein tethers CD274/PD-L1 for autophagic degradation to boost antitumor immunity.

作者信息Bingjie Hao, Shumeng Lin, Haipeng Liu, Junfang Xu, Li Chen, Tiansheng Zheng, Wen Zhang, Yifang Dang, Russel J Reiter, Chaoqun Li, Hong Zhai, Qing Xia, Lihong Fan
PMID39710370
期刊Autophagy
发布时间2025-05
DOI10.1080/15548627.2024.2439657

实验完整度

包含体外分子互作(SPR、MST、Co-IP、BiFC)、细胞功能实验、体内皮下瘤模型及CD274突变体回补验证,并鉴定关键氨基酸位点。

主要模型

H1299细胞 A549细胞 LLC细胞 C57BL/6小鼠皮下LLC移植瘤模型

重点核对

黄芩素处理浓度和时间(如25、50、100 µM,48小时) 体内黄芩素给药方式与剂量(口服,33 mg/kg/天,18天) CD274-WT和E31A/Δ132-139突变体回补的LLC细胞系 SPR结合常数(KD)和MST解离常数 CQ和BafA1等自噬抑制剂的处理条件

摘要

免疫检查点抑制剂,尤其是靶向CD274/PD-L1的抑制剂,具有强大的临床治疗效果。尽管基于抗体的CD274药物开发已取得很大进展,但用于CD274降解的化学化合物仍然大多不可用。在此,黄芩素(中药单体)被筛选并验证能够靶向CD274并诱导其巨自噬/自噬降解。此外,我们证明CD274直接与MAP1LC3B(微管相关蛋白1轻链3β)相互作用。有趣的是,黄芩素增强CD274-LC3相互作用,以促进CD274的自噬-溶酶体降解。重要的是,通过黄芩素靶向降解CD274,通过增强T细胞介导的抗肿瘤免疫来抑制肿瘤发展。因此,我们阐明了自噬-溶酶体途径在介导CD274降解中的关键作用,并概念性地证明设计一种将CD274-LC3相互作用拴系在一起的分子“胶水”是开发癌症治疗中CD274抑制剂的一种有吸引力的策略。缩写:ATTECs:自噬拴系化合物;AUTACs:自噬靶向嵌合体;AUTOTACs:自噬靶向嵌合体;AMPK:AMP活化蛋白激酶;BiFC:双分子荧光互补;BafA1:巴弗洛霉素A1;CD274/PD-L1/B7-H1:CD274分子;CQ:氯喹;CGAS:环状GMP-AMP合酶;DAPI:4',6-二氨基-2-苯基吲哚;FITC:异硫氰酸荧光素异构体;GFP:绿色荧光蛋白;GZMB:颗粒酶B;IHC:免疫组织化学;ICB:免疫检查点阻断;KO:敲除;KD:平衡解离常数;LYTAC:溶酶体靶向嵌合体;LIR:LC3相互作用区域;MAP1LC3/LC3:微管相关蛋白1轻链3;MST:微量热泳动;NFAT:活化T细胞核因子;NFKB/NF-kB:核因子κB;NSCLC:非小细胞肺癌;PDCD1:程序性细胞死亡1;PROTACs:蛋白水解靶向嵌合体;PRF1:穿孔素1;PE:磷脂酰乙醇胺;PHA:植物血凝素;PMA:佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯;STAT:信号转导和转录激活因子;SPR:表面等离子体共振;TILs:肿瘤浸润淋巴细胞;TME:肿瘤微环境。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
寻找能够靶向并降解CD274的小分子化合物,并探究其抗肿瘤免疫机制。
核心机制
黄芩素作为分子胶水,增强CD274与LC3B的相互作用,促进CD274通过自噬-溶酶体途径降解,从而减少CD274表达,削弱PDCD1-CD274结合,增强T细胞介导的抗肿瘤免疫。
主要证据
体外SPR和MST显示黄芩素直接结合CD274和LC3B,Co-IP和BiFC证明增强CD274-LC3B互作;体内外实验显示黄芩素降低CD274水平,增强CD8+ T细胞浸润和GZMB/PRF1表达,且该效应依赖CD274的E31和A132-Q139位点。
研究意义
该研究阐明了自噬-溶酶体途径在CD274降解中的关键作用,并概念性验证了分子胶水策略用于开发CD274小分子抑制剂,为癌症免疫治疗提供新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

虚拟筛选与候选化合物验证

筛选靶向CD274的中药单体候选化合物。

利用分子对接从2694个中药单体中筛选出10个候选化合物,通过Western blot在A549细胞中检测它们对CD274蛋白水平的影响,发现黄芩素显著降低CD274水平。

2

黄芩素与CD274直接结合验证

验证黄芩素是否直接结合CD274。

通过分子对接模型展示结合界面,利用生物素标记的黄芩素进行亲和分离实验,并通过表面等离子体共振(SPR)测定结合亲和力。

3

黄芩素对CD274蛋白水平的影响

探究黄芩素对CD274表达的影响及其机制。

在不同NSCLC细胞系中检测黄芩素处理后CD274蛋白和mRNA水平。结果显示蛋白水平呈剂量依赖性下降,而mRNA水平无显著变化,提示影响蛋白稳态。

4

体内抗肿瘤药效及免疫微环境分析

评估黄芩素在体内的抗肿瘤效果及其对T细胞免疫的影响。

建立LLC皮下移植瘤模型,分别用黄芩素或抗CD274抗体处理,监测肿瘤生长,并通过IHC和流式细胞术分析肿瘤浸润淋巴细胞及CD274表达。

5

CD274依赖性验证

确证黄芩素的抗肿瘤作用依赖于CD274。

利用CRISPR-Cas9敲除CD274的LLC细胞系建立移植瘤模型,比较黄芩素和抗体处理组与对照组的肿瘤生长及免疫指标,发现敲除后效应消失。

6

CD274-LC3B相互作用及自噬通路验证

阐明黄芩素诱导CD274降解的分子机制。

使用自噬抑制剂(CQ, BafA1)和蛋白酶体抑制剂(MG132)处理,发现自噬抑制剂能阻断黄芩素诱导的CD274降解。通过Co-IP、BiFC、MST和分子对接证明CD274与LC3B直接相互作用,且黄芩素增强此互作。

7

关键氨基酸位点鉴定

确定CD274中介导黄芩素增强与LC3B结合的关键区域。

构建多种CD274突变体(缺失LIR区、截短体、点突变),通过Co-IP检测黄芩素对突变体与LC3B结合的影响,最终确定E31和A132-Q139为关键位点。

8

突变体验证抗肿瘤效应

验证CD274关键位点在黄芩素抗肿瘤效应中的作用。

在CD274 KO LLC细胞中回补野生型或突变型CD274,建立移植瘤模型,评估黄芩素的抗肿瘤效果及免疫指标,结果显示突变体对黄芩素不敏感。

9

T细胞杀伤功能验证

检测黄芩素对T细胞介导肿瘤杀伤的影响。

将黄芩素处理后的H1299细胞与活化Jurkat T细胞共培养,检测肿瘤细胞存活率;同时检测PDCD1-CD274结合能力。结果显示黄芩素减少PDCD1结合,增强T细胞杀伤。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基KeyGEN BioTECHKGL1501-500
DMEM培养基KeyGEN BioTECHKGL1211-500
胎牛血清----
RIPA裂解液BeyotimeP0013
Flag-Trap偶联琼脂糖GenScriptL00425
蛋白质银染试剂盒YEASON36244ES25
PVDF膜MilliporeIPVH00010
磷酸盐缓冲液-吐温BiosharpBL314B
BeyECL增强型化学发光试剂BeyotimeP0018M
黄芩素MedChemExpressHY-N0196
MG132BeyotimeS1748
LysoTracker Red溶酶体红色荧光探针BeyotimeC1046
Hoechst 33258BeyotimeC1011
植物血凝素Sigma-Aldrich11249738001
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP148
雷帕霉素Sigma-Aldrich553210
巴弗洛霉素A1macklinB801909
氯喹Sigma-AldrichC6628
人PDCD1/PD-1蛋白(C-His)Sino Biological10377-H08H-B
Lipofectamine 3000转染试剂ThermoFisherL3000015
Lipo8000™转染试剂BeyotimeC0533
AF488 NHS酯New research biosciencesY-R-3371
EZBioscience® EZ-press RNA纯化试剂盒EZBioscienceB0004D
4× EZscript逆转录混合液IIEZBioscienceEZB-RT2GQ
2× EZ SYBR Green qPCR预混液EZBioscienceQ22
无内毒素质粒小提试剂盒IITIANGEN BIOTECHDP118
Biacore 8K系统Cytiva--
CM7传感芯片Cytiva10300079
Monolith NT.115仪器NanoTemper--
RED-NHS蛋白标记试剂盒NanoTemperMO-L011
高亲和力镍离子螯合树脂FFGenscriptL00666
增强型BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
LentiCRISPRv2载体----
pMD2.G包装质粒----
pSPAX2包装质粒----
AZD8055MedChemExpressHY-10422
Schrödinger Maestro 11.4软件Schrödinger--
抗CD274/PD-L1抗体Abcamab213480
抗GZMB抗体Abcamab255598
抗LC3A/B抗体Cell Signaling Technology4108
抗His标签抗体Cell Signaling Technology12698
抗HA标签抗体Cell Signaling Technology3724
抗Flag标签抗体Cell Signaling Technology14793
抗CD4抗体Cell Signaling Technology27520
抗CD8抗体Cell Signaling TechnologyD4W2Z
抗穿孔素抗体Cell Signaling Technology31647
HRP标记的β-actin抗体ProteintechHRP-60008
山羊抗兔IgG (H+L), HRP标记ProteintechSA00001-2
山羊抗小鼠IgG (H+L), HRP标记ProteintechSA00001-1
山羊抗兔IgG (H+L) (FITC标记)ElabscienceE-AB-1014
抗CD274单克隆抗体Biolegend124339
pET28a载体YoubioVT1207
异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷Sigma-AldrichI6758

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基种类(RPMI-1640/DMEM)、血清浓度、抗生素浓度(100 mg/mL链霉素、100 U/mL青霉素)、CO2浓度和温度
阅读提示:Materials and methods, Cell culture
药物处理
黄芩素处理浓度(25、50、100 µM)和处理时间(48小时)
阅读提示:Results, Figure 1C-E
体内实验
小鼠品系(C57BL/6)、周龄(5周)、细胞接种数量(1.5×10^6)、给药剂量(33 mg/kg/天口服)、给药时长(18天)、抗CD274抗体剂量(200 µg/次,每3天腹腔注射)
阅读提示:Materials and methods, In vivo experiments
基因敲除
gRNA序列(GTATGGCAGCAACGTCACGA)、筛选药物浓度(嘌呤霉素4 mg/mL)
阅读提示:Materials and methods, CD274 KO cells
蛋白相互作用
SPR实验固定蛋白(CD274/LC3B)、缓冲液(PBS含0.1% DMSO、0.5% P20)、流速30 µL/min、结合解离时间240s;MST实验标记蛋白浓度(250 nM)
阅读提示:Materials and methods, Surface plasmon resonance analysis; MicroScale thermophoresis analysis
T细胞杀伤实验
Jurkat细胞活化条件(PMA和PHA)、效靶比(1:10)、共培养时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods, CD274-PDCD1 interaction assay and T cell-mediated tumor cell-killing assay