IDO1催化抑制剂的不良促肿瘤效应是通过IDO1在肿瘤细胞中的非酶促功能介导的

《Frontiers in Immunology》：Adverse pro-tumorigenic effects of IDO1 catalytic inhibitors mediated by the non-enzymatic function of IDO1 in tumor cells

IDO1催化抑制剂通过稳定非酶活性构象促进肿瘤细胞增殖迁移，蛋白降解可逆转此效应。

　　IDO1（吲哚胺2,3-双加氧酶1）是一种在多种癌症中高度表达的免疫调节酶，其主要功能是催化必需氨基酸色氨酸（Trp）转化为免疫调节产物色氨酸代谢产物（Kyn），从而在肿瘤微环境（TME）中诱导免疫逃逸。基于这一机制，IDO1抑制剂被开发为一种增强抗肿瘤T细胞反应的免疫治疗策略。然而，尽管这些抑制剂在临床试验中显示出一定的免疫调节潜力，但它们的实际疗效却不尽如人意，甚至在某些情况下被发现对肿瘤生长具有促进作用。这一现象引发了对IDO1抑制剂作用机制的重新审视，促使科学家探索更有效的靶向策略。

### IDO1的双重功能与研究背景

IDO1在肿瘤细胞中不仅具有催化功能，还表现出一种非酶促的“月光蛋白”（moonlighting）特性，即在某些情况下能够作为信号转导分子发挥作用。这种非酶促功能主要依赖于IDO1蛋白的构象变化，使其暴露两个高度保守的免疫受体酪氨酸基序（ITIMs），从而被酪氨酸激酶Src磷酸化，并作为信号分子激活下游通路。IDO1的这种非酶促功能在多种肿瘤细胞中被观察到，例如B16黑色素瘤细胞中，IDO1的非酶促功能与Ras-ERK信号通路的过度激活相关，促进了肿瘤的增殖。此外，IDO1抑制剂如epacadostat（EPA）被发现能够稳定IDO1的非酶促构象，进而促进SKOV-3卵巢癌细胞的增殖，这提示IDO1抑制剂可能在某些情况下反而促进肿瘤生长。

这些发现为IDO1抑制剂的临床失败提供了一个可能的解释。传统上，IDO1抑制剂被认为通过阻断Trp代谢通路，从而减少Kyn的产生，改善TME中的免疫环境，进而增强抗肿瘤免疫反应。然而，最新研究表明，某些IDO1抑制剂可能通过稳定非酶促构象，增强了IDO1的信号转导能力，导致肿瘤细胞的异常增殖和迁移，从而产生意想不到的促肿瘤效应。这种现象表明，IDO1抑制剂的作用机制可能比预期更为复杂，不仅限于其酶促活性的抑制，还可能涉及非酶促信号转导的激活。

### IDO1抑制剂的机制与促肿瘤效应

在本研究中，科学家通过分析多种IDO1催化抑制剂（如EPA、NAV和LIN）对不同人类肿瘤细胞系（包括SKOV-3、FTC-133、B-CPAP和RC-K8）的影响，揭示了这些抑制剂在阻断酶促功能的同时，可能通过非酶促机制促进肿瘤生长。研究发现，尽管这些抑制剂能够显著降低Kyn的生成，从而减少TME中的免疫抑制，但它们却同时导致IDO1蛋白表达的增加，且这种增加与基因转录无关，而是通过影响蛋白降解过程实现的。具体而言，这些抑制剂能够延长IDO1蛋白的半衰期，使其在细胞内稳定存在，并通过与Src激酶和SHP-2磷酸酶的相互作用，激活下游信号通路，促进肿瘤细胞的迁移和增殖。

这种促肿瘤效应在FTC-133细胞中尤为显著。FTC-133是一种表达IDO1的甲状腺癌细胞系，研究发现，当其暴露于EPA、LIN或NAV时，细胞的迁移速度和增殖能力显著增强。进一步的实验表明，IDO1的非酶促构象与SHP-2的结合是这种促肿瘤效应的关键因素。SHP-2是一种已知的致癌基因，能够通过磷酸化作用激活细胞内的信号通路，促进细胞生长和存活。因此，IDO1抑制剂通过稳定非酶促构象，不仅未能有效阻断肿瘤的免疫逃逸机制，反而可能增强了SHP-2介导的促肿瘤信号，导致细胞增殖和迁移的增强。

### 促肿瘤效应的机制解析

为了进一步阐明IDO1催化抑制剂如何影响肿瘤细胞的非酶促功能，研究团队通过一系列实验手段，包括免疫印迹、蛋白质相互作用分析和迁移/增殖实验，验证了这一机制。例如，在FTC-133细胞中，EPA、LIN和NAV均能够促进IDO1的酪氨酸磷酸化，并增强其与Src激酶和SHP-2磷酸酶的相互作用。这种相互作用不仅改变了IDO1的构象，还激活了下游信号通路，从而导致肿瘤细胞的异常行为。

此外，研究还发现，IDO1的非酶促功能与AhR-IL-6-STAT3信号通路密切相关。AhR（芳香烃受体）是一种能够响应Kyn的细胞内受体，而Kyn的积累可能通过激活AhR，进一步促进肿瘤细胞的增殖和迁移。因此，IDO1催化抑制剂通过减少Kyn的生成，反而可能降低AhR的激活，从而削弱其促肿瘤作用。然而，这一机制并未完全抵消IDO1非酶促功能带来的负面影响，反而可能通过其他途径（如SHP-2介导的信号）增强肿瘤的生长。

### 蛋白降解策略的探索

鉴于IDO1催化抑制剂可能通过非酶促机制促进肿瘤生长，研究团队提出了一种新的靶向策略：通过降解IDO1蛋白来同时阻断其酶促和非酶促功能。为此，他们使用了一种名为iDeg-1的小分子蛋白降解剂，该分子能够有效降解IDO1，并在FTC-133细胞中表现出显著的抗肿瘤效果。实验结果显示，iDeg-1能够显著降低IDO1的表达，并减少Kyn的生成，从而逆转催化抑制剂带来的促肿瘤效应。此外，iDeg-1还能够抑制FTC-133细胞的迁移和增殖，表明其对IDO1的降解能够有效阻断促肿瘤信号。

相比之下，传统的催化抑制剂如EPA、LIN和NAV虽然能够抑制IDO1的酶促活性，但它们的促肿瘤效应并未被完全消除。因此，IDO1的蛋白降解可能是一种更为有效的治疗策略，能够同时阻断其两种功能，从而更全面地抑制肿瘤的生长和免疫逃逸。

### 研究意义与未来方向

本研究的发现对IDO1抑制剂的临床应用具有重要的指导意义。首先，它揭示了IDO1抑制剂可能存在的“非预期副作用”，即它们在阻断酶促功能的同时，可能通过非酶促机制促进肿瘤生长。这一现象提示，在设计IDO1抑制剂时，必须充分考虑其对非酶促功能的影响，以避免产生促肿瘤效应。其次，研究提出了一种新的治疗策略，即通过蛋白降解来同时阻断IDO1的两种功能，这可能为IDO1靶向治疗提供新的思路。

此外，本研究还强调了IDO1的“月光蛋白”特性在肿瘤微环境中的重要性。IDO1不仅在免疫细胞中发挥免疫调节作用，还在肿瘤细胞中作为信号分子激活促肿瘤通路。因此，在开发IDO1靶向药物时，必须同时考虑其在免疫细胞和肿瘤细胞中的双重功能，以实现更有效的治疗效果。

最后，研究团队指出，尽管当前实验主要基于细胞模型，但未来仍需在动物模型中进一步验证这些发现。同时，他们建议探索与IDO1蛋白降解相关的新型药物，如PROTACs（蛋白降解靶向嵌合体），这些分子能够通过泛素化途径高效降解目标蛋白，可能成为IDO1靶向治疗的有力工具。此外，研究还提到USP14（一种与IDO1稳定性相关的去泛素化酶）可能成为IDO1抑制治疗的潜在靶点，特别是在结直肠癌（CRC）中，USP14的过度表达可能通过稳定IDO1蛋白，促进其非酶促功能，从而增强肿瘤的生长。

综上所述，本研究为IDO1抑制剂的临床失败提供了新的解释，并提出了蛋白降解作为更有效治疗策略的可能性。未来的研究应进一步探索IDO1的双重功能及其在不同肿瘤类型中的作用机制，同时开发能够同时阻断其酶促和非酶促功能的新型药物，以提高IDO1靶向治疗的效果。