薛新颖/刘三宏/张卫东教授团队肿瘤治疗新突破：依索唑胺靶向β-TrCP降解PD-L1发挥抗肿瘤免疫作用

薛新颖/刘三宏/张卫东教授团队肿瘤治疗新突破：依索唑胺靶向β-TrCP降解PD-L1发挥抗肿瘤免疫作用

生命科学

以PD-1/PD-L1抗体为代表的免疫检查点阻断疗法是晚期肿瘤治疗的重大突破，但约40%-60%的PD-L1阳性患者因原发性或获得性耐药未能从中获益，且免疫相关不良反应发生率居高不下。如何从根本上解除PD-L1介导的免疫抑制、开发兼具口服便利性与低毒性的替代策略，是当前肿瘤免疫治疗领域亟待突破的核心瓶颈。近年来，促进PD-L1蛋白经泛素-蛋白酶体系统选择性降解，而非仅阻断其与PD-1结合，被公认为克服耐药的关键方向。

近日，宣武医院薛新颖/上海中医药大学刘三宏/海军军医大学张卫东教授团队在Cell子刊 Cell Reports Medicine（2025 JIF=14.0，较去年涨幅20.8%；CiteScore 15.9）发表题为“Repurposed Ethoxzolamide Reprograms Antitumor Immunity through β-TrCP-Dependent PD-L1 Ubiquitination”的研究论文。该研究发现经典碳酸酐酶抑制剂依索唑胺（Ethoxzolamide, EZA）可直接结合E3泛素连接酶β-TrCP的Leu387残基，促进GSK3β介导的PD-L1在Thr180/Ser184位点的磷酸化，进而驱动K48连接的多聚泛素化并经蛋白酶体途径降解，从源头上解除PD-L1对T细胞的免疫抑制。在肺癌和结肠癌荷瘤小鼠模型中，口服依索唑胺表现出显著抗肿瘤疗效，其单药疗效与抗PD-L1抗体相当，且与抗CTLA-4抗体联用可产生协同效应，达到与“抗PD-L1+抗CTLA-4”双抗体联合相当的抑瘤水平。在AOM/DSS诱导的炎症相关结直肠癌模型中，依索唑胺同样显著降低肿瘤负荷并重塑免疫活化微环境。临床转化层面，研究团队回顾性纳入接受新辅助化疗免疫治疗的局部晚期非小细胞肺癌患者，发现高PD-L1/低β-TrCP特征与更长的生存期显著相关。该工作首次在机制层面揭示了依索唑胺通过β-TrCP依赖性PD-L1泛素化降解协同增效免疫治疗的原理，也是围绕该老药新用策略的原创性突破，标志着我国在小分子药物抗肿瘤研发领域迈出重要一步。

这项扎根于免疫治疗耐药难题、以临床已获应用的老药为切入点的探索，不仅为全球肿瘤免疫耐药研究开辟了新路径，也为无法耐受或已对抗体治疗耐药的群体提供了可行新选择。研究贯通机制创新与临床验证，体系完整、证据链扎实，充分彰显了小分子免疫治疗策略的转化潜力。依索唑胺作为临床成熟的碳酸酐酶抑制剂，兼具已知安全性与口服便利优势，其新适应症的发现有望显著缩短新药研发周期、降低治疗成本，兼具临床价值与经济可及性。

首都医科大学宣武医院博士研究生林旭雯、上海中医药大学交叉科学研究院王群副研究员及博士研究生许梦婷为共同第一作者；宣武医院薛新颖教授、上海中医药大学交叉科学研究院刘三宏研究员及海军军医大学张卫东教授为本文共同通讯作者。

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请本文作者薛新颖教授、刘三宏研究院以及张卫东教授进行了专访，请他们为大家进一步解读。

本研究构建了涵盖体外实验、多种体内动物模型及临床样本验证的多层次证据链。基于这些发现，团队在后续临床转化方面有何具体规划？

薛新颖教授：我们希望通过多层次的实验体系，系统验证依索唑胺的免疫调控功能及其临床相关性。皮下荷瘤模型（肺癌与结直肠癌）主要用于明确依索唑胺的单药疗效、剂量–效应关系及其对T细胞的依赖性——在T细胞缺陷裸鼠模型中，疗效完全消失，这一结果提供了最为直接的因果证据。AOM/DSS诱导的炎症相关结直肠癌模型则模拟人类慢性炎症驱动肿瘤发生的病理进程，依索唑胺在该模型中同样呈现显著的抑瘤效果，提示其在炎症相关肿瘤早期干预中可能具备独特价值。在临床样本层面，我们回顾性纳入小规模接受新辅助化疗联合免疫治疗的局部晚期非小细胞肺癌患者队列，结果显示治疗应答者呈现PD-L1高表达而β-TrCP低表达的特征，且高PD-L1/低β-TrCP表型与更长的总生存期显著相关（中位生存期：36.2个月对22.5个月）。这提示β-TrCP与PD-L1的动态比值可能作为预测免疫治疗获益的潜在联合生物标志物。当然，该发现尚需经更大规模前瞻性队列验证，但已为后续开展生物标志物驱动的临床试验提供了重要线索。

我们希望尽快推动依索唑胺单药及与抗体联用的前瞻性临床试验。我们的动物数据为临床设计低成本、口服-注射联合方案提供了理论基础。对于因经济原因或不良反应无法耐受抗体治疗的患者，依索唑胺作为一种口服、经济且安全性良好的替代选择，兼具重要的临床价值与社会意义。

研究明确了依索唑胺靶向β-TrCP的具体结合位点及其下游磷酸化调控网络。请问这一机制的阐明对后续E3连接酶靶向药物研发具有怎样的启示？

刘三宏研究员：既往研究已报道β-TrCP参与PD-L1的降解调控，但如何通过小分子药物精准靶向β-TrCP以增强其对PD-L1的识别和泛素化修饰，一直缺乏直接的药理学证据。本研究发现，依索唑胺可直接结合β-TrCP的Leu387残基（Kd = 1.25 μM），该位点突变后结合亲和力几乎完全丧失。这一结果为难溶性小分子靶向β-TrCP提供了明确的结构生物学基础。更重要的是，依索唑胺不仅稳定β-TrCP蛋白本身并上调其表达，还能增强β-TrCP对磷酸化PD-L1（Thr180/Ser184位点）的招募效率，进而驱动K48连接的多聚泛素化。这表明，E3连接酶的小分子调节剂不仅可增强连接酶活性，还可能通过改善其底物识别能力来实现更高效的靶蛋白降解。该机制模式与经典的PROTAC分子（需同时结合靶蛋白和E3连接酶）具有本质差异——依索唑胺作为单一小分子，仅需结合β-TrCP即可增强其对天然底物的识别与降解。这种“单价降解”模式可能具有更优的药物代谢属性和更低的脱靶风险，为后续靶向E3连接酶的小分子降解剂研发提供了新的设计范式。

本研究揭示了依索唑胺作为小分子PD-L1降解剂的独特机制。您认为该发现与现有抗体疗法相比，核心差异和转化优势体现在哪些方面？

张卫东教授：本工作的核心价值在于提出了一种区别于传统抗体的干预逻辑。现有PD-1/PD-L1抗体通过阻断受体–配体结合来“松开刹车”，但无法解决肿瘤细胞表面PD-L1蛋白持续高表达的问题——而这正是耐药的主要来源之一。我们的策略则是直接“拆除刹车”：通过小分子依索唑胺诱导PD-L1经泛素–蛋白酶体途径选择性降解，从源头上消除其免疫抑制功能。转化优势主要体现在三个层面：第一，依索唑胺作为已上市药物，可大幅提升患者用药便利性和依从性，摆脱抗体药物需静脉输注的临床局限；第二，小分子药物能更有效地穿透肿瘤实质，克服抗体因分子量大而难以充分渗透实体瘤的固有障碍；第三，依索唑胺临床应用历史悠久，安全性谱明确，在本研究多个动物模型中均未观察到明显脏器毒性。尤为值得关注的是，依索唑胺单药在肺癌和结肠癌模型中均表现出与抗PD-L1抗体相当的抑瘤效果，且与抗CTLA-4抗体联用呈现协同效应，这些结果为后续临床转化提供了坚实的实验支撑。

作者介绍

薛新颖，教授，主任医师，博士生导师，首都医科大学宣武医院呼吸与危重症医学科主任。国家优秀青年医师，科技部首席科学家，入选北京市登峰计划、扬帆计划、青苗计划、北京市优青人才、北京市青年拔尖人才、北京市青年骨干人才、山东省泰山学者及首都医科大学杰出青年等人才项目。长期从事肺部肿瘤的影像‑病理‑基因‑免疫多维度发病机制、演变过程及疗效预测研究，以及肺隐球菌病的流行病学、快速鉴别诊断新技术研发。以第一或通讯作者在Lancet Infectious Diseases、Lancet Digital Health、Intensive Care Medicine、Signal Transduction & Targeted Therapy、Nature Communications、Cell Reports Medicine、Radiology等期刊发表SCI论文100余篇，总IF逾600分，其中IF>10分15篇、>30分5篇；2篇获WHO肿瘤指南推荐引用。主编或参编专著4部；主持国家级及省部级课题22项（含国家科技重大专项、国家重点研发计划、国自然面上项目等）；授权国家发明专利32项，获注册I/II类医疗器械许可证各1项及诊断试剂盒2套，其中“格特隐球菌快速检测”专利成功转化1000万元，入选2023年北京市属医院十大科技事件。以第一完成人获中国专利优秀奖、教育部科技进步二等奖、华夏医学科技三等奖等10余项奖励。现任中华医学会高原医学分会委员、中国防痨协会MDT专业分会副主任委员、首都医科大学呼吸学系副主任，并担任Military Medical Research、STTT等SCI期刊副主编及编委。

刘三宏，博士，研究员，博士生导师，上海市东方英才拔尖人才，浦东明珠领军人才。长期从事中药抗肿瘤药理研究，立足中医药“扶正祛邪”理论，聚焦免疫检查点调控方向，率先建立中药小分子靶向降解PD-L1研究体系，阐明原花青素等植物活性成分逆转肿瘤免疫逃逸的分子机制，为克服PD-1抗体临床耐药提供了原创性中药解决方案。在Gastroenterology、Journal of Clinical Investigation、Journal of the American Chemical Society、Nature Communications、STTT、Cell Reports Medicine等期刊发表SCI论文70余篇，其中35篇影响因子大于10，10篇论文入选封面论文，总影响因子逾1000。主持国家及省部级课题20余项，获授权专利15项。荣获上海药学科技一等奖、上海及北京医学科技二等奖等奖励。现任中国工程院特聘专家、国家自然科学基金委评审专家、教育部学位办评审专家、中国科协特聘专家等。

张卫东，教授，海军军医大学现代中药研究中心主任，中国医学科学院（北京协和医学院）特聘教授，中国医学科学院学部委员。国家杰青、长江学者、中组部万人计划领军人才，中国科协求是杰出青年奖，百千万人才工程国家级人选。从事药学教研一线工作30余年，在中药及复方的药效物质基础研究与创新药物发现方面做了大量创新性工作，担任国务院学位委员会学科评议组成员，国家药典委委员会天然药物专委会副主委，中国药学会微循环药学专委会主委，《中国药典》英文版副主编。荣获国家科技进步二等奖3项、上海市科技进步一等奖2项，享受国务院政府特殊津贴。荣获谈家桢生命科学奖、吴阶平医药创新奖、吴-杨奖、药明康德生命化学奖，授权国内外发明专利48项，获新药证书2项，临床批件5项。主持国家重点研发计划、863基金、国家科技重大专项等基金31项。在Science、Nat Commun、NCB、PNAS、JACS等国际杂志发表SCI论文600多篇，引用超26000次。

林旭雯，首都医科大学宣武医院博士研究生，研究方向为肺部肿瘤的精准诊断与免疫治疗，聚焦于免疫治疗疗效预测生物标志物的探索，以第一/共同第一作者在Trends Cancer、Cell Reports Medicine、Clin Transl Med等期刊发表SCI论文，参与国家自然科学基金等多项科研项目。