摘要：免疫检查点是T细胞表面的一类抑制性受体。肿瘤通过激活这些免疫检查点，抑制T细胞的抗肿瘤功能，从而实现免疫逃逸。免疫检查点抑制剂则通过解除这种抑制作用，重新激活T细胞介导的抗肿瘤免疫应答（获2018年诺贝尔生理医学奖）。其中，PD-1阻断抗体在多种肿瘤治疗中取得
免疫检查点是T细胞表面的一类抑制性受体。肿瘤通过激活这些免疫检查点，抑制T细胞的抗肿瘤功能，从而实现免疫逃逸。免疫检查点抑制剂则通过解除这种抑制作用，重新激活T细胞介导的抗肿瘤免疫应答（获2018年诺贝尔生理医学奖）。其中，PD-1阻断抗体在多种肿瘤治疗中取得革命性突破，被誉为“药王”。在探索新一代免疫检查点药物的过程中，LAG3成为了极具潜力的靶点，并于2023年成为继PD-1和CTLA-4之后第三个获得FDA批准的免疫检查点药物，标志着免疫检查点治疗进入了新阶段。
然而，与PD-1治疗仅20-30%患者获益类似，LAG3治疗也只有部分患者响应获益。因此，如何精准识别潜在获益人群并扩大治疗获益范围，已成为当前肿瘤免疫研究的重点问题。要解决这一临床难题，首先需要深入理解LAG3免疫检查点的作用机制。
自1990年发现LAG3蛋白以来，其配体结合后如何触发LAG3受体激活的分子机制一直未能阐明。
2025年3月17日，上海科技大学王皞鹏课题组、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦课题组、美国匹兹堡大学医学院Dario Vignali课题组、北京大学肿瘤医院孔燕课题组与百济神州沈志荣团队合作，在
Cell杂志在线发表题为Ligand-Induced Ubiquitination Unleashes LAG3 Immune Checkpoint Function by Hindering Membrane Sequestration of Signaling Motifs的研究论文。该研究首次揭示LAG3受体激活的分子开关机制（图1），并开发了预测疗效的新型生物标志物，为靶向免疫检查点的精准治疗提供了新策略图1 免疫检查点LAG3激活的分子机制示意图。（左图）在静息状态下，LAG3的胞内信号域被细胞膜酸性磷脂所掩藏，处于信号抑制状态。（右图）当LAG3与配体（如pMHCII或FGL-1）结合后，Cbl介导的多聚泛素化（poly-ubiquitination）修饰触发LAG3构象变化，释放其胞内信号域，激活下游信号通路，从而抑制T细胞功能。
为探究LAG3的配体响应机制，研究者首先通过蛋白质谱技术对LAG3的翻译后修饰（PTM）进行系统分析，发现LAG3受体结合配体后，其K498位点发生快速多聚泛素化修饰（poly-ubiquitination），且这一修饰在人和小鼠中高度保守。值得注意的是，该泛素化修饰不会介导LAG3的降解，反而对LAG3的功能具有关键作用。另外，FGL1作为新发现的LAG3潜在配体，其是否为LAG3功能性配体（其结合是否可以激活LAG3功能）备受争议。该研究发现，膜结合型FGL1可以作为功能性配体触发LAG3的泛素化修饰并激活其抑制功能；相反，游离状态FGL1蛋白无法激活LAG3的泛素化。这一发现解答了领域长期争议的问题。
研究者进一步采用多种蛋白邻近标记技术，成功鉴定出Cbl蛋白家族（c-Cbl和Cbl-b）为介导LAG3泛素化的关键E3泛素连接酶。利用基因敲除技术，团队证明c-Cbl与Cbl-b具有功能冗余性，共同调控LAG3的泛素化修饰及其抑制功能。
为阐明泛素化修饰调控LAG3功能的机制，研究者对其近膜端序列进行分析，鉴定出一个进化保守、富含正电荷氨基酸的碱性残基富集序列（basic residue-rich sequence, BRS）基序。该BRS序列位于LAG3关键信号元件——FSALE基序上游。后续实验证实，LAG3与其他免疫受体（如CD3ε、IgG、CD28、PD-L1和IL-7R）类似，其近膜的BRS序列会与细胞膜中的酸性磷脂相互作用，从而将关键信号元件FSALE埋藏在细胞内膜中，隔离信号转导。当配体激活LAG3后，多聚泛素化修饰可破坏BRS与膜磷脂的结合，促使LAG3胞内信号域从细胞膜中释放，进而传递抑制性信号，最终抑制T细胞功能及抗肿瘤免疫应答。这种泛素化介导的"埋藏-释放"动态调控机制代表了一种全新的受体活化模式。研究团队进一步在MC38、B16等肿瘤模型中，证明了LAG3泛素化在抑制抗肿瘤免疫应答中的关键作用。
基于上述LAG3激活机制的发现，研究团队进一步开发了其在临床转化中的应用：
1. LAG3功能评估的分子指示物：目前已有20余种LAG3药物正在开发中，包括用于肿瘤免疫治疗的阻断抗体和用于自身免疫及炎症性疾病的激动型抗体。然而，目前尚缺乏直接评估这些药物对LAG3信号通路影响的方法。研究团队发现，LAG3的泛素化修饰可作为LAG3信号活性的分子指示物。在对市场上六种LAG3阻断抗体的研究中，发现这些抗体增强IL-2产生的能力与其抑制LAG3泛素化的程度呈显著正相关（r2 = 0.79，P = 0.0013）。这表明LAG3泛素化可作为LAG3靶向药物的药效学标志物。
2. LAG3疗效预测的生物标志物：机制研究已证明CBL在LAG3免疫检查点功能的发挥中起着必不可少的作用。研究团队进一步发现，联合检测LAG3和CBL表达的功能性生物标志物（LAG3+CBL+, Functionality Biomarker）较传统的单一LAG3表达生物标志物（Expression Biomarker）具有显著优势：在临床研究中，功能性生物标志物能够准确区分治疗获益人群，其表达水平在获益组较非获益组升高51.7倍（p = 0.0379）；相比之下，传统表达生物标志物仅显示6.5倍差异且无统计学意义。
综上所述，该研究首次阐明LAG3受体激活的关键机制：配体结合诱导泛素连接酶Cbl介导的非K48链多聚泛素化修饰，该修饰不引发LAG3降解，而是作为分子开关通过构象变化启动其免疫抑制功能。更重要的是开发了可预测LAG3治疗效果的新型生物标志物，为肿瘤免疫的精准治疗提供了新策略。
上海科技大学生命学院博士后姜勇、博士研究生戴安冉、黄雨薇、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心李华博士与美国匹兹堡大学医学院崔健博士为论文的共同第一作者。上海大学陈亮教授与上海科技大学范高峰教授为本研究提供了重要的支持和帮助。
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来源：老周的科学大讲堂
