PD-L1和CD80顺式作用限制PD-1抑制功能，增强T细胞反应

来源：BioArt

原标题：Science | PD-L1和CD80顺式作用限制PD-1抑制功能，增强T细胞反应

PD-1是免疫检查点阻断治疗的重要靶点，能够抑制T细胞的反应。但是PD-1信号并没有抑制所有T细胞介导的免疫反应，通常认为PD-1主要抑制效应T细胞的功能，而CTLA4则主要抑制T细胞的活化阶段【1】。为什么PD-1在T细胞初始活化阶段没有抑制效果？一种解释：肿瘤和组织实质细胞表达的PD-L1是PD-1在效应阶段起作用的关键因子；另一种解释：PD-1的表达具有延迟性，这限制了其在T细胞初始活化阶段起作用【2】。但是PD-L1在抗原递呈细胞（APC）上表达，而且T细胞接受抗原刺激后几小时内就上调PD-1的表达，所以PD-1在T细胞初始活化阶段和效应阶段的不同功能的调控机制目前尚不清楚。

PD-L1是PD-1的配体，CD80是CD28/CTLA4的配体。有研究报道T细胞上的PD-L1可以和APC上的CD80反式相互作用（trans-PD-L1/CD80，两者表达在两种细胞上），反之亦然；这种反式相互作用可下调PD-1介导的T细胞抑制信号。然而，有报道称在同一个细胞上过表达PD-L1和CD80可导致两者的顺式作用（cis-PDL1-/CD80，两者表达在同一个细胞上）。所以PD-L1和CD80间相互作用的实际模式和生理学意义有待进一步研究。

近日，Taku Okazaki团队在Science杂志上发表文章Restriction of PD-1 function by cis-PD-L1/CD80 interactions is required for optimal T cell responses，揭示了活化树突状细胞上PD-L1和CD80的顺式相互作用，干扰PD-L1和T细胞上的PD-1相互作用，抑制PD-1的功能，优化T细胞反应。

为了探究活化的APC细胞上的PD-L1和T细胞上PD-1的相互作用，作者检测CD8α+、CD11b+脾脏中的DC和TG诱导腹腔巨噬细胞（TG-MΦ）三种APC与PD-1-EC（可溶性PD-1胞外段）的结合能力。TG-MΦ展现出最强的结合能力，CD8α+、CD11b+ DC结合较弱。分析后发现DC上CD80的表达远高于TG-MΦ。实验表明同一个DC细胞上的CD80和PD-L1能够顺式作用（CD86不行），而且这种顺式作用具有浓度依赖性。DC细胞上cis-CD80/PD-L1破坏PD-L1与PD-1的结合，限制PD-1对T细胞的抑制性功能。cis-CD80/PD-L1顺式作用在人类DC细胞上也得到验证。

为了进一步锁定PD-L1和CD80顺式作用的关键位点，作者进行突变筛选。PD-L1 V54、Y56和E58位点（邻近与PD-1作用的界面）突变或者CD80 L96E、L107E突变，均可破坏cis-CD80/PD-L1顺式作用，大大增强与PD-1-EC的结合，同时PD-1抑制T细胞分泌IL-2的能力增强。作者选定PD-L1-Y56A和CD80-L107E点突变作为进一步研究的对象。

为了探究cis-CD80/PD-L1的生物学意义，作者构建Cd274Y56A、Cd80L107E基因突变小鼠。野生型小鼠的BM-DC、CD8α+ DC、CD11b+ DC和PC-1-EC展现出较弱的结合能力，而基因突变小鼠的DC有非常强的结合能力，同时大大减弱免疫原诱导的T细胞反应，如IL-2、IFNγ等的分泌，这说明基因突变的DC失去cis-CD80/PD-L1顺式作用，不能限制PD-1，从而增强PD-1对T细胞的抑制作用。

最后，作者使用肿瘤模型和EAE自身免疫病模型验证cis-CD80/PD-L1顺式作用的生理功能。肿瘤模型中，Cd274Y56A、Cd80L107E基因突变小鼠缺乏cis-CD80/PD-L1，不能有效抑制PD-1作用，对蛋白疫苗和BM-DC诱导的抗肿瘤免疫不响应，且伴随着CD8 T细胞活化减少。EAE自身免疫病模型中，与野生型小鼠相比，Cd274Y56A、Cd80L107E基因突变小鼠的病情较为缓和，炎性细胞因子IL-17的分泌减少。这说明EAE的发展中，野生型DC细胞的cis-CD80/PD-L1作用限制了PD-1的抑制功能，从而增强了T细胞的功能。

综上，作者发现DC细胞处于活化状态时，上调CD80的表达，大量的CD80通过顺式作用和自身PD-L1结合，抑制PD-L1和T细胞上PD-1的结合，从而限制了PD-1对T细胞功能的抑制作用。本研究不仅揭示出cis-PD-L1/CD80的顺式作用方式，而且解释了PD-1在T细胞的初始活化阶段和效应阶段的不同作用的原因。同时，cis-CD80/PD-L1顺式作用方式也可能为治疗肿瘤、自身免疫疾病和慢性炎症提供新的靶向位点。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/364/6440/558

参考文献

1. Topalian, S. L., Taube, J. M.,Anders, R. A. & Pardoll, D. M. Mechanism-driven biomarkers to guide immunecheckpoint blockade in cancer therapy. Nat.Rev. Cancer 16, 275-287,doi:10.1038/nrc.2016.36 (2016).

2. Ahn,E. et al. Role of PD-1 duringeffector CD8 T cell differentiation. Proc.Natl. Acad. Sci. U. S. A. 115,4749-4754, doi:10.1073/pnas.1718217115 (2018).