邹伟平组揭示MDM2-STAT5 信号通路调控T细胞介导的肿瘤免疫的机制

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肿瘤的发生发展是一个非常复杂的过程，涉及到众多的基因和信号通路。大约50%的人类肿瘤中，p53蛋白会因基因突变、缺失或者异常降解，导致p53抑制肿瘤功能的丧失。在一些肿瘤细胞中泛素E3连接酶MDM2过度表达，与p53蛋白结合并促进其泛素化降解，直接降低p53蛋白稳定性和活性，帮助肿瘤逃避打击【1】。基于此，以MDM2-p53为靶点设计开发全新机制的抗肿瘤药物，是当下全球肿瘤药物研发领域热点与重点之一【2】。此外，MDM2 还具有独立于p53的致癌活性，针对靶向MDM2的药物也在研究开发中【3】。目前，还没有批准针对靶向MDM2的治疗药物，MDM2的相关信号通路在肿瘤免疫学中仍知之甚少。

近年来，免疫疗法在肿瘤免疫治疗领域取得了巨大成功【4】。CD8+T细胞在肿瘤免疫中起到核心作用，并且是治疗效果和癌症患者预后的决定性因素【5】。尽管目前对MDM2 和p53信号通路在肿瘤细胞中进行了广泛的研究，但是该信号通路是否调控CD8+细胞介导的肿瘤免疫，靶向MDM2和p53信号通路是否可以改变宿主免疫系统进而影响靶向疗效，仍不清楚。

2021年3月25日，密西根大学邹伟平教授团队 （周佳佳博士为第一作者）在Nature Immunology上发表文章The ubiquitin ligase MDM2 sustains STAT5 stability to control T cell-mediated anti-tumor immunity，密西根大学王少萌教授为这一课题的关键合作伙伴。本研究揭示MDM2-STAT5信号通路调控T细胞介导的免疫学机制， 此项工作为开发以MDM2-p53为靶点的免疫药物及确定其肿瘤治疗适应症，提供新的思路。

在该项研究中，研究人员首先鉴定到激活的人类和小鼠CD8+T 细胞中高表达MDM2。为了探索MDM2如何调控T细胞的功能，研究人员构建了MDM2特异性的T细胞条件敲除小鼠模型。相对于野生型小鼠，MDM2敲除小鼠的肿瘤生长更快。进一步的研究表明，MDM2敲除的小鼠中, 大量的浸润CD8+ T细胞发生凋亡，进而影响CD8+T细胞的数量。此外，研究人员还构建了p53特异性的T细胞条件敲除小鼠模型。体内体外实验表明，MDM2调控CD8+T细胞的存活和功能不依赖于p53活性。

为了探索MDM2调控CD8+T细胞功能的分子机制，研究人员在多个细胞系中，通过分子生物学技术，发现MDM2特异性的调控STAT5的稳定性。鉴于MDM2的泛素E3连接酶的蛋白降解功能，发现MDM2能稳定STAT5蛋白，完全出乎意料。已有研究表明，鼠成纤维类细胞和人间充质基质细胞STAT5的稳定性受到泛素E3连接酶c-Cbl调控【6-7】。进一步研究表明，敲低MDM2的表达不影响c-Cbl的表达，敲低c-Cbl也不影响MDM2的表达。生化实验表明，MDM2阻止c-Cbl和STAT5的结合，减少了c-Cbl介导的STAT5降解，并增强了肿瘤浸润CD8+T细胞中STAT5的稳定性（图1）。

鉴于MDM2可阻止T细胞中的STAT5降解，并有助于T细胞介导的抗肿瘤免疫，增强T细胞中的MDM2蛋白表达可能会触发T细胞介导的抗肿瘤免疫并治疗癌症。研究人员发现，靶向MDM2-p53相互作用的有效小分子药物APG-115【8】会促进小鼠和人类T细胞中的p53和MDM2表达。有趣的是，用APG-115进行的治疗可抑制具有多种肿瘤类型的小鼠的肿瘤生长。进一步的研究发现，APG-115的抗肿瘤作用伴随着CD8 + T细胞在肿瘤微环境中的存活和功能增加，并且依赖于CD8 + T细胞。APG-115的抗肿瘤作用与肿瘤p53的遗传状态无关，但完全取决于宿主CD8 + T细胞以及CD8 + T细胞中p53和MDM2的存在。在临床上，MDM2的丰度与癌症患者的T细胞功能和IFNγ信号有关。体内靶向p53-MDM2相互作用会增加T细胞中的p53和MDM2，增强T细胞介导的抗肿瘤免疫，并协同免疫治疗。此外，该研究可以扩展对MDM2靶向药物的有效开发和选择范围。T细胞中的MDM2可作为针对MDM2靶向药物（包括那些正在临床开发中的针对肿瘤p53-MDM2抑制剂）治疗的临床试验的患者选择指标。值得一提的是，鉴于在体内抑制MDM2可能不可避免地针对T细胞中的MDM2，该研究质疑抑制肿瘤MDM2是否是一种有效的抗癌方法。令人振奋的是，靶向MDM2和p53相互作用的药物可以增加T细胞中的MDM2，诱导抗肿瘤免疫。这类药物的疗效不依赖于肿瘤p53状态。因此，疾病适应症扩展到p53突变的肿瘤。王少萌教授为APG-115设计者。APG-115经密西根大学授权给亚盛药业。已经进入临床试用。

图1，MDM2阻止c-Cbl与STAT5结合，减少c- cbl介导的STAT5降解和支持CD8+ T细胞介导的肿瘤免疫。

综上所述，本研究一方面揭示了MDM2调控CD8 + T细胞中的STAT5稳定性，这对于有效的抗肿瘤免疫至关重要；另一方面，从临床的角度，靶向p53和MDM2相互作用小分子药物APG115，可诱导CD8+ T细胞中的MDM2表达，稳定STAT5，增强T细胞功能，并与免疫疗法协同作用，而与肿瘤p53的状态无关。最后，本研究可能为寻找MDM2靶向药物提供参考，并有助于开展相关的临床试验。

附邹伟平课题组近期部分工作：

1. Cancer Discovery | 邹伟平组揭示视神经蛋白缺失介导结直肠癌免疫逃逸的机制

2. Cancer Cell | 邹伟平组揭示新吞噬信号节点蛋白参与免疫治疗耐受

3. Nat Med | 邹伟平组揭示癌症肝转移影响免疫治疗效果的机制

4. Nature | 邹伟平团队揭示肿瘤细胞可竞争性摄取甲硫氨酸影响T细胞组蛋白甲基化和功能

5. Nature | 邹伟平组揭示铁死亡在肿瘤免疫治疗中的作用

6. 上交房静远组等Cell揭示肠道微生物与肿瘤化疗耐受的重要分子机理丨BioArt特别推荐

原文链接：

https://www.nature.com/articles/10.1038/s41590-021-00888-3

参考文献

【1】Wade, M., Li, Y.C. & Wahl, G.M. MDM2, MDMX and p53 in oncogenesis and cancer therapy. Nat Rev Cancer 13, 83-96 (2013)

【2】Shangary, S. & Wang, S. Small-molecule inhibitors of the MDM2-p53 protein-protein interaction to reactivate p53 function: a novel approach for cancer therapy.Annu Rev Pharmacol Toxicol 49, 223-241 (2009).

【3】Karni-Schmidt, O., Lokshin, M. & Prives, C. The Roles of MDM2 and MDMX in Cancer. Annu Rev Pathol 11, 617-644 (2016).

【4】Zou, W., Wolchok, J.D. & Chen, L. PD-L1 (B7-H1) and PD-1 pathway blockade for cancer therapy: Mechanisms, response biomarkers, and combinations. Sci Transl Med 8, 328rv324 (2016).

【5】Topalian, S.L., Drake, C.G. & Pardoll, D.M. Immune checkpoint blockade: a common denominator approach to cancer therapy. Cancer Cell 27, 450-461 (2015).

【6】Goh, E.L., Zhu, T., Leong, W.Y. & Lobie, P.E. c-Cbl is a negative regulator of GH-stimulated STAT5-mediated transcription. Endocrinology 143, 3590-3603 (2002).

【7】Dieudonne, F.X. et al. Promotion of osteoblast differentiation in mesenchymal cells through Cbl-mediated control of STAT5 activity. Stem Cells 31, 1340-1349 (2013).

【8】Aguilar, A. et al. Discovery of 4-((3'R,4'S,5'R)-6''-Chloro-4'-(3-chloro-2-fluorophenyl)-1'-ethyl-2''-oxodispiro[ cyclohexane-1,2'-pyrrolidine-3',3''-indoline]-5'-carboxamido)bicyclo[2.2.2]octane -1-carboxylic Acid (AA-115/APG-115): A Potent and Orally Active Murine Double Minute 2 (MDM2) Inhibitor in Clinical Development. J Med Chem 60, 2819-2839 (2017)

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