Cell Death Dis︱孙毅团队揭示拟素化抑制剂MLN4924的肿瘤相关免疫抑制作用机制及靶向联合用药

撰文︱章时珍，孙  毅

责编︱方以一，王思珍

编辑︱杨彬薇

蛋白质拟素化（neddylation）修饰与泛素化修饰类似，是生物体内重要的生化过程。拟素化修饰是通过将泛素样蛋白NEDD8共价连接到底物蛋白质上，从而影响底物蛋白的生物学功能。拟素化修饰过程是由NEDD8激酶E1（NAE），NEDD8耦联酶E2和底物特异性NEDD8-E3连接酶催化的三步酶促级联反应。前期研究发现拟素化通路在许多肿瘤中过度激活，并且与肿瘤进展和病人不良预后成正相关[1]。

MLN4924（也称为pevonedistat）是2009年研发的一种靶向NEDD8激活酶E1（NAE）的抑制剂[2]。在临床前研究中，MLN4924显示出非常有效的抗癌活性；同样在一系列I/II/III期临床试验中也证实MLN4924在抗肿瘤治疗中具有很好的应用前景[3-6]。但是，也有不少研究表明MLN4924存在脱靶效应，可能限制其抗肿瘤活性[7]。

最近，浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授团队在Cell Death & Disease杂志上发表了题为“PD-L1 induction via the MEK-JNK-AP1 axis by a neddylation inhibitor promotes cancer-associated immunosuppression”的研究论文。该研究发现拟素化抑制剂MLN4924可以在许多肿瘤细胞中诱导免疫检查点蛋白PD-L1的表达；其机制主要通过MEK/JNK信号激活转录因子AP-1进而促进PD-L1在转录水平表达上调，导致肿瘤相关的免疫抑制环境；通过抗PD-L1单抗或MEK抑制剂可以有效阻断MLN4924的免疫抑制作用，发挥协同抗肿瘤效果。

研究团队首先在20余种肿瘤细胞系中检测发现拟素化抑制剂MLN4924可以呈剂量及时间依赖性促进肿瘤细胞PD-L1表达。进一步研究发现MLN4924并非通过经典的拟素化抑制途径促进PD-L1表达，而是通过激活MEK/JNK信号通路在转录水平促进PD-L1表达。用体外细胞共培养体系研究发现MLN4924通过诱导肿瘤细胞PD-L1表达可以降低T细胞的肿瘤杀伤作用，而MEK抑制剂或PD-L1单抗可以逆转这一作用。最后研究人员在免疫功能正常的小鼠移植瘤模型中证明MLN4924单独应用的抗肿瘤效果不佳，容易诱导肿瘤免疫抑制；而MLN4924与MEK抑制剂或PD-L1单抗联合应用可以有效减少免疫抑制作用，达到协同抗肿瘤作用（图1）。

图1. MLN4924诱导肿瘤细胞PD-L1表达，MLN4924与MEK抑制剂或PD-L1单抗联合应用达到协同抗肿瘤作用

（图源：Zhang et al., Cell Death Dis, 2022）

图2. MLN4924诱导PD-L1表达的机制模式图

（图源：Zhang et al., Cell Death Dis, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望该研究揭示了MLN4924的另一个拟素化抑制非依赖性作用，具体机制为：MLN4924可以通过触发EGFR的二聚化[8]，从而激活MEK/JNK激酶，诱导c-FOS和c-JUN磷酸化导致AP-1活化，活化的AP-1进而与其PD-L1增强子序列中的顺式元件结合以反式激活PD-L1转录表达；表达上调的PD-L1可以诱导肿瘤相关免疫逃避以削弱MLN4924的抗肿瘤活性。该研究还揭示：MLN4924的这一拟素化抑制非依赖性效应（诱导肿瘤细胞PD-L1表达）可以被MEK抑制剂（trametinib），JNK抑制剂（SP600125）或抗PD-L1单抗抑制（图2），表明MLN4924与其它机制引导的靶向药物联合应用抗肿瘤的重要性。总的来说，本研究分别通过细胞体外及动物体内实验证明了MLN4924单独应用抗肿瘤的局限性及与其它药物联用的有效性。但体内小鼠移植瘤仅采用了一株肠癌细胞模型，且是通过皮下注射而并非肠道原位建模，不能确定所报道的MLN4924联合用药是否具有通用性；另外，目前MLN4924的多项临床试验并没有包括对结直肠癌的治疗。虽然本研究离临床应用仍有不少距离，但研究结果可以为今后MLN4924抗肿瘤的临床联合用药的必要性及试验设计提供机制上的参考。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41419-022-05292-9
本文第一作者为浙江大学医学院附属第二医院乳腺外科章时珍博士，浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授为本文通讯作者。该研究获得国家重点研发项目及浙江省自然科学基金项目支持。

通讯作者：孙毅教授

（照片提供自：孙毅团队）

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

孙毅 博士为浙江大学求是讲席教授，美国科学促进会 (AAAS) 会士（Fellow）；曾任美国密歇根大学Lawrence-Krause终身冠名教授和放射与肿瘤生物学部主任，浙江大学转化医学研究院创始院长。

孙毅博士长期从事蛋白质泛素化降解系统和拟素化修饰失调在肿瘤发生发展的分子机制，鉴定SAG-CRL E3连接酶和蛋白质拟素化通路作为有效的抗肿瘤靶点和靶向药物的研发，已获得数类抗此连接酶和拟素化E1/E2的小分子抑制剂和专利。撰写论文260余篇，多篇以通讯作者发表在Dev Cell、eLife、J Cell Biol、J Clin Invest、Mol Cell、Nat Communs、PNAS、Science Adv等国际权威杂志，累计引用次数>33600次, H指数74，连续5年入选爱思唯尔中国高被引学者。相关研究获得多项国内外科研基金资助；任科技部重点专项，基金委重点项目首席科学家。

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参考文献（上下滑动阅读） 

[1]  Zhou L, Zhang W, Sun Y, and Jia L. Protein neddylation and its alterations in human cancers for targeted therapy. Cell Signal. 2018;44(92-102.

[2]  Soucy TA, Smith PG, Milhollen MA, Berger AJ, Gavin JM, Adhikari S, Brownell JE, Burke KE, Cardin DP, Critchley S, et al. An inhibitor of NEDD8-activating enzyme as a new approach to treat cancer. Nature. 2009;458(7239):732-6.

[3]  Sarantopoulos J, Shapiro GI, Cohen RB, Clark JW, Kauh JS, Weiss GJ, Cleary JM, Mahalingam D, Pickard MD, Faessel HM, et al. Phase I Study of the Investigational NEDD8-Activating Enzyme Inhibitor Pevonedistat (TAK-924/MLN4924) in Patients with Advanced Solid Tumors. Clinical cancer research: an official journal of the American Association for Cancer Research. 2016;22(4):847-57.

[4] Shah JJ, Jakubowiak AJ, O'Connor OA, Orlowski RZ, Harvey RD, Smith MR, Lebovic D, Diefenbach C, Kelly K, Hua Z, et al. Phase I Study of the Novel Investigational NEDD8-Activating Enzyme Inhibitor Pevonedistat (MLN4924) in Patients with Relapsed/Refractory Multiple Myeloma or Lymphoma. Clinical cancer research: an official journal of the American Association for Cancer Research. 2016;22(1):34-43.

[5] Swords RT, Erba HP, DeAngelo DJ, Bixby DL, Altman JK, Maris M, Hua Z, Blakemore SJ, Faessel H, Sedarati F, et al. Pevonedistat (MLN4924), a First-in-Class NEDD8-activating enzyme inhibitor, in patients with acute myeloid leukaemia and myelodysplastic syndromes: a phase 1 study. British journal of haematology. 2015;169(4):534-43.

[6] Bhatia S, Pavlick AC, Boasberg P, Thompson JA, Mulligan G, Pickard MD, Faessel H, Dezube BJ, and Hamid O. A phase I study of the investigational NEDD8-activating enzyme inhibitor pevonedistat (TAK-924/MLN4924) in patients with metastatic melanoma. Investigational new drugs. 2016;34(4):439-49.

[7] Mao H, and Sun Y. Neddylation-Independent Activities of MLN4924. Adv Exp Med Biol. 2020;1217:363-372.

[8]  Zhou X, Tan M, Nyati MK, Zhao Y, Wang G, Sun Y. Blockage of neddylation modification stimulates tumor sphere formation in vitro and stem cell differentiation and wound healing in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2016, 113(21):E2935-2944.

本文完