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程序化细胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)为Ⅰ型跨膜糖蛋白,是免疫应答中重要的负向调控因子。T淋巴细胞的PD-1通过与其配体,PD-1配体 1(PD-1 ligand 1,PD-L1)或PD-1 配体2(PD-1 ligand 2,PD-L2)结合抑制其活化,从而抑制免疫应答。肿瘤细胞通过表达PD-L1或PD-L2,来介导免疫抑制从而发生免疫逃逸。靶向PD-1和PD-L1抗体的治疗机制就是分别与T细胞表面的PD-1或肿瘤细胞表面的PD-L1结合,使肿瘤细胞表面的PD-L1不能与T细胞表面的PD-1结合,从而活化T细胞,最终T细胞识别并杀伤肿瘤细胞。目前,靶向PD-1和PD-L1抗体已用于多种人类肿瘤的治疗,如黑色素瘤、非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、肾细胞癌、霍奇金淋巴瘤等。然而,近年来随着对PD-1分子的进一步深入研究,研究者们发现PD-1在某些肿瘤细胞中也有表达,如黑色素瘤和肝癌细胞等。本课题就PD-1在肿瘤细胞的表达以及潜在的分子功能和机制展开研究。首先,我发现PD-1和其配体PD-L1在多种肿瘤细胞中的一小部分群体中表达。我们聚焦在NSCLC,通过构建PD-1及其配体PD-L1的敲减细胞系和过表达细胞系发现,PD-1或PD-L1的敲低能促进肿瘤细胞的生长以及克隆形成能力。相反,过表达PD-1或PD-L1可以抑制肿瘤细胞的生长和克隆形成能力。这说明,肿瘤细胞内源性PD-1和PD-L1起着抑制肿瘤细胞生长的作用。同时,通过建立小鼠皮下移植肿瘤模型也进一步证实了此功能。然后,我利用Nivolumab,Pembrolizumab和Atezolizumab等靶向PD-1或PD-L1的抗体处理肿瘤细胞发现,肿瘤细胞和小鼠皮下移植肿瘤的生长明显加快。分子机制上,我发现,肿瘤细胞内源性的PD-1通过结合配体PD-L1抑制其下游的两大经典信号通路,即AKT和ERK1/2,从而抑制了肿瘤细胞的生长。总之,本研究表明,PD-1/PD-L1是潜在的肿瘤抑制基因,并且介导了靶向PD-1/PD-L1抗体治疗的效果,因此可作为潜在的肿瘤免疫治疗生物标志物。