摘要：虽然LAG3抑制剂已经于2023年获批上市，并成为第三类获得美国FDA批准的免疫检查点抑制剂，但是科学家对LAG3抑制T细胞抗肿瘤活性的机制，仍知之甚少。
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从1990年首次被发现[1]至今，科学家认识免疫检查点LAG3（淋巴细胞活化基因3）已经有35年了。
虽然LAG3抑制剂已经于2023年获批上市，并成为第三类获得美国FDA批准的免疫检查点抑制剂，但是科学家对LAG3抑制T细胞抗肿瘤活性的机制，仍知之甚少。
昨晚，由上海科技大学王皞鹏、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦、美国匹兹堡大学医学院Dario Vignali、北京大学肿瘤医院孔燕和百济神州沈志荣联合领衔的研究团队，在顶级期刊《细胞》上发表了一篇重磅研究论文[2]，首次揭示了LAG3被配体激活发挥免疫抑制作用的机制。
他们发现，在与配体结合之后，LAG3会迅速被E3连接酶c-Cbl和Cbl-b泛素化，这种泛素化不会导致LAG3降解，而是破坏LAG3近膜区域碱性残基富集序列（BRS）基团与细胞膜酸性磷脂之间的相互作用，导致原本埋藏在细胞膜中的LAG3关键信号元件FSALE暴露出来，传递免疫抑制信号。
他们还发现，已经获批上市的LAG3抑制剂可以阻止LAG3的泛素化，避免了FSALE的暴露，进而阻断免疫抑制信号的传递。值得注意的是，LAG3和Cbl共表达的患者，预后不良，但是更有可能从LAG3抑制剂的治疗中获益。
上海科技大学姜勇、戴安冉和黄雨薇，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心李华，美国匹兹堡大学医学院崔健是论文的共同第一作者。
论文首页截图
免疫检查点LAG3的发现时间比CTLA-4晚三年，比PD-1早两年。
虽然几乎在同一时间发现，但是科学家对LAG3的认知要缓慢的多。
在发现LAG3的两年之后，就有研究人员发现主要组织相容性复合体II（MHC-II）是它的典型配体。在2018年底，陈列平团队又发现，FGL1也是它的配体[3]。
然而，关于LAG3的配体，在随后的几年里，又发生了反转。例如，2022年的一项研究发现，MHC-II才是它的功能性配体，而FGL1不是[4]；几乎在同一时间，另一个研究团队又发现，LAG3发挥免疫抑制作用并不需要MHC-II[5]。
由此可见LAG3抑制免疫过程的复杂性。
要想搞清楚LAG3如何抑制T细胞抗肿瘤免疫的活性，还得从LAG3自身入手。
考虑到配体诱导的磷酸化等翻译后修饰是免疫受体激活的主要特征，研究人员首先想知道，人的LAG3受体在与典型配体MHC-II互作之后，发生了哪些翻译后修饰方面的变化。
结果他们没有看到磷酸化修饰的变化，反而是看到了发生在498号赖氨酸残基上的泛素化修饰。如果用LAG3抑制剂relatlimab阻断LAG3与MHC-II结合，LAG3的泛素化也会被完全抑制。
MHC-II调节LAG3的泛素化
看到这个研究结果，大家可能跟我一样有个疑问：泛素化通常不是促进蛋白质降解的么，为何能发挥免疫抑制作用？
研究人员也注意到了这个问题。于是他们比较了野生型LAG3WT与泛素化位点被突变掉的突变型LAG3KR的水平，结果出人意料，两种蛋白的水平相当。也就是说，泛素化根本就没有导致LAG3降解。在分析LAG3的泛素化类型之后，研究人员发现，LAG3的泛素化类型不是最常见的、与蛋白酶体降解相关的K48连接，而是K63连接等其他非降解性泛素化。由此看来，是被泛素化的LAG3在发挥免疫抑制功能。
在随后的研究中，研究人员确定了介导LAG3泛素化的，是Cbl家族的E3连接酶c-Cbl和Cbl-b，而且二者的功能是冗余的。即，只有同时抑制c-Cbl和Cbl-b，才能完全阻止LAG3的泛素化。
c-Cbl和Cbl-b功能冗余
那发生在LAG3胞内结构域上的泛素化，是如何调节LAG3的功能的呢？
研究人员发现，在LAG3胞内的近膜区域有一个在进化上比较保守的碱性残基富集序列（BRS）基团。这个BRS基团紧挨着介导LAG3免疫抑制功能的关键信号元件FSALE，而且BRS有个特殊的功能，可以与细胞膜的酸性磷脂相互作用，封闭信号元件；在BRS旁边的FSALE，也因此被插入了细胞膜双分子层的疏水层。
不过，在配体MHC-II与受体LAG3结合之后，LAG3末端的赖氨酸残基被泛素化，这会破坏BRS与细胞膜酸性磷脂互作。俗话说，“拔出萝卜带出泥”，BRS旁边的免疫抑制信号传递分子FSALE也就暴露出来了。
泛素化（Ub）后，FSALE暴露出来了
为了探索LAG3泛素化对抗肿瘤免疫的影响，研究人员构建了LAG3泛素化位点突变小鼠LAG3K490R和LAG3敲除小鼠LAG3与之前的研究结果一致，单独敲除LAG3，不会对肠癌细胞系MC38在小鼠身上的生长产生影响。看来，抑制LAG3要想出效果，还得联合PD-1抑制剂。
于是研究人员给接种了肠癌细胞的野生型小鼠LAG3WT、LAG3K490R和LAG3KO，分别注射PD-1抑制剂。虽然野生型小鼠的肿瘤的生长被抑制，但没有一只野生型小鼠的肿瘤消失；LAG3KO和LAG3K490R小鼠均有一半肿瘤消失，且生存率提高。显然，泛素化在LAG3发挥抗肿瘤免疫抑制作用的过程中，起到了至关重要的作用。
泛素化对LAG3发挥抗肿瘤免疫抑制作用至关重要
在探讨清楚上述机制之后，研究人员还探索了这一发现的临床价值。
他们发现，LAG3泛素化可能是检验LAG3抑制剂抗肿瘤活性的功能性指标，以及LAG3和Cbl的高共表达，预示着患者预后不良，但是此类患者更有可能从LAG3抑制剂的治疗中获益。
这也意味着，LAG3和Cbl的表达水平，有望作为指导LAG3抑制剂治疗的生物标志物。
值得注意的是，在这个研究中，研究人员也证实FGL1确实是LAG3的功能性配体，只不过FGL1得是膜结合型，而不是游离状态的；而且与MHC-II相比，FGL1诱导的LAG3泛素化作用较弱，可能是LAG3的弱激动剂。
此外，这个研究也没有否认LAG3可以不依赖于MHC-II发挥免疫抑制作用，这也意味着，要想解决只有部分患者响应LAG3抑制剂治疗这个问题，精准筛选患者是一方面，从机制入手开发更多类型的LAG3抑制剂也是非常重要的一方面。
参考文献：
[1].Triebel F, Jitsukawa S, Baixeras E, et al. LAG-3, a novel lymphocyte activation gene closely related to CD4. J Exp Med. 1990;171(5):1393-1405. doi:10.1084/jem.171.5.1393
[2].Jiang et al., Ligand-induced ubiquitination unleashes LAG3 immune checkpoint function by hindering membrane sequestration of signaling motifs. Cell. 2025. doi:10.1016/j.cell.2025.02.014
[3].Wang J, Sanmamed MF, Datar I, et al. Fibrinogen-like Protein 1 Is a Major Immune Inhibitory Ligand of LAG-3. Cell. 2019;176(1-2):334-347.e12. doi:10.1016/j.cell.2018.11.010
[4].Maruhashi T, Sugiura D, Okazaki IM, et al. Binding of LAG-3 to stable peptide-MHC class II limits T cell function and suppresses autoimmunity and anti-cancer immunity. Immunity. 2022;55(5):912-924.e8. doi:10.1016/j.immuni.2022.03.013
[5].Guy C, Mitrea DM, Chou PC, et al. LAG3 associates with TCR-CD3 complexes and suppresses signaling by driving co-receptor-Lck dissociation. Nat Immunol. 2022;23(5):757-767. doi:10.1038/s41590-022-01176-4
本文作者丨BioTalker
来源：奇点肿瘤探秘
