- 文献综述
现今癌症免疫治疗法已成为癌症治疗的新兴手段，癌细胞可以通过各种免疫逃避策略逃离免疫系统，继续增殖扩散，这些策略包括下调细胞表面MHC I类分子，分泌免疫抑制因子，缺乏T细胞共刺激[1]。而癌症免疫治疗的目的是提升自身免疫系统抗肿瘤作用来达到治疗目的。现在最常见的，成熟的方法是免疫检查点阻断剂，T细胞上存在的共刺激信号受体和共抑制信号受体均为T细胞的免疫检查点。肿瘤细胞经常通过过度表达免疫检查点蛋白来抑制免疫细胞的功能，使机体无法产生有效的抗肿瘤免疫应答，造成肿瘤逃逸[2]。阻断免疫检查点可阻断免疫抑制通路，释放和增强T细胞原有的抗癌免疫反应，破坏癌细胞。
PD-L1在癌细胞表面过表达的机制有内在机制和外在机制两种，内在机制依赖于肿瘤细胞内部信号通路，转录因子和表观遗传因子的变化。一方面EGFR,SAAT3,HIF-1alpha;,NF-kappa;B以及AKTemTOR途径，促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）的信号传导途径，COX2/mPGES1/PGE2途径被激活[3]；另一方面HER2和几种microRNA被抑制[4-5]，两方面均使得癌细胞表面PD-L1的表达增加。外在机制是由于活化的T细胞，天然杀伤细胞和其他参与肿瘤清除的细胞为了杀死癌细胞分泌二聚化的可溶性细胞因子干扰素gamma;（IFNgamma;）。癌细胞为了抵抗IFNgamma;的清除作用发展出了一种适应性机制，这种机制会将PD-L1和吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）过表达以在肿瘤微环境中发挥免疫抑制作用[6]。
癌细胞表面过表达的PD-L1的结果是降低了T细胞的活化，增殖和存活以及减少细胞因子的产生。首先PD-L1会传递凋亡信号包括细胞因子IL-10,Fasl[7]，这会使得活化的肿瘤抗原特异性T细胞凋亡。其次PD-1/PD-L1的相互作用控制着外周和淋巴器官中T细胞失去对癌细胞的杀伤能力[8-9]，并阻碍了CD8 T细胞分化为功能性溶细胞性T淋巴细胞[10]；PD-1/PD-L1途径促进Treg细胞的发育和功能维持免疫稳态，抑制Teff细胞并保持足够高的T细胞活化阈值以防止自身免疫[11]。
PD-1/PD-L1抑制剂的研究在不断的进步，至今，已经研究出了6种单克隆抗体[12]，在癌症的治疗上取得了巨大的成就，但是单克隆抗体有局限性，主要包括组织和肿瘤穿透性差、半衰期长、口服生物利用度差、生产成本昂贵等,所以现在对抑制剂的研究方向有所改变，多肽和小分子抑制剂逐步在被开发。
第一个PD-1/PD-L1途径的多肽抑制剂是AUNP-12，它具有较短的半衰期，克服了目前抗体拮抗剂的药代动力学限制，更好地控制免疫治疗相关不良反应（irAEs），它是由Aurigene公司和Pierre Fabre实验室在2014年联合开发出，之后在进一步的肽模拟研究中，Aurigene研究人员又设计并合成了一系列新的PD-1/PD-L1拮抗剂[13]。第一种针对PD-1/PD-L1相互作用的非肽类化学抑制剂前几年才由百时美施贵宝公司(BristolMyers Squibb)披露。这一途径的化学抑制剂的发展滞后于抗体的发展，因为缺乏足够的结构信息。这些小分子化合物直接与PD-L1结合，并有效地阻断了PD-1的结合。结构研究揭示了一种二聚体蛋白复合物，该复合物带有一个稳定二聚体的小分子，从而堵塞了PD-1/PD-L1相互作用表面[14]。虽然多肽和小分子抑制剂的研究并不是很轻松顺利，但是多肽和小分子抑制剂有着单克隆抗体没有的优点，相信以后对它们的研究也会越来越多。
还有研究表明可以使用自抑制肽(SIP)策略直接阻断PD-1/PD-L1复合物的形成，首先实验通过对PD-1/PD-L1的复合物进行大量丙氨酸扫描突变和能量分析，发现了PD-L1上有两个双链片段为热点区域，这两个片段被定义为DS-Ⅰ和DS-Ⅱ两种SIP肽[15]。然后对它们进行250nsMD模拟，通过数据处理排除了DS-Ⅰ肽并发现了DS-Ⅱ肽对PD-1有中等亲和力但存在一些缺点。再对DS-Ⅱ肽的结构和热点区域进行分析得到DS-Ⅱ环肽，并通过250nsMD模拟进行验证。最后通过对DS-Ⅱ环肽进行设计和优化得到另两种环肽[15]，这种环化的修饰方式减少了熵损失显著的提高了多肽的亲和力。
实验室以噬菌体展示技术筛选出对PD-1/PD-L1通路起抑制作用的L型PD-1拮抗多肽P-F4，它与PD-1的亲和力较高，且药效较好，对肿瘤抑制有较好的效果，但该L型PD-1拮抗多肽的稳定性差需要进行结构的设计和优化。本课题将利用MOE（Molecular operating environment）将L型PD-1拮抗多肽与PD-1进行蛋白质分子对接，通过计算机辅助得到热点区域并选择位点，然后构建多肽突变文库，并对文库进行筛选，得到结构优化的多肽。在此基础上对L型PD-1拮抗多肽进行C,N端的修饰并对其进行环化。环化策略已成功地用于限制肽构象以达到治疗目的[16-17]，从而改变原有多肽的性质，提高抗肿瘤活性。
参考文献
- M.J.Smyth,D.I.Godfrey,J.A.Trapani,A fresh look at tumor immunosurveillance and immunotherapy,
Nat.Immunol. 2 (2001) 293-299. http://doi.org/10.1038/86297.
- Hao-Nan Chang, Bei-Yuan Liu, Yun-Kun Qi, Yang Zhou, Yan-Ping Chen, Kai-MaiPan,
WenWen Li, Xiu-Man Zhou, Wei-Wei Ma, Cai-Yun Fu, Yuan-Ming Qi, Lei Liu, and Yan-Feng Gao.Blocking of the PD-1/PD-L1 Interaction by a d-Peptide Antagonist for Cancer Immunotherapy.ANGEWANDT CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION.SEP28 2015. 11760-11764.
