今天給大家分享一篇最近發(fā)表在美國科學院院報的研究，題為：Modulation of immune cell reactivity with cis-binding Siglec agonists，文章的通訊作者是美國斯坦福大學的Carolyn R. Bertozzi教授。
圖1. 本文工作圖示。A 溶液中的糖基化聚氨基酸無法誘導Siglec-9產生足夠的聚集，因此無法激活其下游信號與B. 通過脂質將糖基化聚氨基酸錨定至細胞膜表面能夠成功激活該細胞表面的Siglec-9，實現順式激活。
近年來，癌癥的免疫療法受到了廣泛的關注，以anti-PD-1為代表的檢查點（check point）抑制劑在臨床上展示出了良好的治療效果。Siglec也是一類免疫檢查點受體，它能夠識別不同唾液酸化的糖苷，形成聚集并將信號轉導至細胞內部，以幫助免疫細胞識別“自我”與“非我”細胞。在14種已經發(fā)現的Siglec中，9種轉導的是抑制信號，也就是說其在識別特定的糖苷結構后會抑制免疫細胞的激活，對Siglec的研究在腫瘤以及抗炎治療方面展現出了良好的應用前景。
作者所在課題組利用含糖聚合物作為Siglec的配體對其功能進行過系統(tǒng)的研究，但是大多數的研究是通過“反式”（trans）的方式進行的，也就是將配體安放在臨近的細胞，通過細胞間的相互作用實現Siglec的激活。隨著研究的深入，越來越多的證據表明免疫細胞表面存在Siglec“順式”（cis）激活的機制，也就是通過細胞自身表面的配體與Siglec結合，產生一定程度的抑制信號從而提高了免疫激活的閾值。作者設想在免疫細胞表面展示含糖聚氨基酸能夠誘導Siglec的“順式”激活（圖1），從而產生免疫抑制的效果，據此假設他們展開了細致的研究。
圖2. 本文中側鏈糖基化聚氨基酸的合成
作者利用含脂質結構的鎳金屬催化劑，引發(fā)了糖基化絲氨酸與丙氨酸NCA的開環(huán)聚合，并通過酶催化反應向側鏈引入了唾液酸及其衍生物，以此制備了C端為脂質的糖基化聚氨基酸。其N端為游離的氨基，可以用于引入標記基團。
圖3. 細胞表面的受體結合研究。A. 實驗設計 B. pS9L-lipid能夠選擇性與Siglec-9結合 C. Siglec-9（而不是Siglec-7）能夠選擇性與pS9L-lipid結合。
制備了糖基化聚氨基酸后，作者首先驗證了其與受體的結合能力。體外實驗顯示，含糖聚氨基酸pS9L與Siglec-9表現出了較高的結合能力，并且該結合有較高的特異性。作者隨后在細胞表面開展了熒光共振能量轉移（FRET）實驗，成功地驗證了pS9L-lipid能夠“順式”結合同細胞表面的受體。功能性實驗表明，這種在細胞表面的結合方式能夠顯著抑制脂多糖（LPS）激活TLR4所產生的下游信號通路。若聚合物末端沒有脂質錨點（pS9L-sol），則不會產生明顯的抑制信號，進一步說明這種抑制作用是以“順式”的方式產生的。他們也驗證了pS9L-lipid能夠通過調節(jié)MAPK信號抑制LPS誘導的巨噬細胞的炎癥信號通路。
圖4. A. “順式“Siglec-9激活能夠抑制巨噬細胞的內吞作用B. 加入帶有熒光的吞噬物的效果圖. C “順式”結合能夠顯著抑制內吞速率。
這種Siglec的“順式”結合也能夠調節(jié)巨噬細胞的吞噬效果。作者首先用pS9L-lipid處理巨噬細胞三小時，隨后向體系中加入有熒光的可內吞物，結果顯示pS9L-lipid能夠顯著抑制內吞效果。同時他們也發(fā)現，Siglec-7的“順式”激活對內吞的抑制效果并不明顯。
總結來說，在本文中作者發(fā)展了一類含糖聚氨基酸用于Siglec受體的“順式”激活，他們發(fā)現，只有這種聚氨基酸錨定于細胞表面時才能夠充分地誘導Siglec聚集，進而產生下游的抑制信號，這種激活方式有望為發(fā)展免疫療法提供新的思路。
作者：Roy Wu 審校：ZHS
Delaveris, C. S.; Chiu, S. H.; Riley, N. M.; Bertozzi, C. R., Modulation of immune cell reactivity with cis-binding Siglec agonists. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2021, 118 (3), e2012408118.
Link: https://www.pnas.org/content/118/3/e2012408118
