Programmed Cell Death-1 (PD-1) ist ein inhibitorischer Immunrezeptor, der bei der Bindung an seine Liganden PD-L1 und PD-L2 eine entscheidende Rolle bei der Koinhibition und Erschöpfung von T-Zellen spielt. Wir berichten über die Kristallstruktur der menschlichen PD-1-Ektodomäne und die Kartierung der PD-1-Bindungsschnittstelle. Mutagenesestudien bestätigten die kristallographische Schnittstelle und führten zu mutierten PD-1-Rezeptoren mit veränderter Affinität und Ligandenspezifität. Insbesondere eine hochaffine PD-1-Mutante (HA PD-1) zeigte aufgrund langsamerer Dissoziationsraten einen 45- bzw. 30-fachen Anstieg der Bindung an PD-L1 bzw. PD-L2. Diese Mutante (A132L) wurde verwendet, um ein lösliches chimäres Ig-Fusionsprotein für zellbasierte und In-vivo-Studien zu entwickeln. HA PD-1 Ig zeigte eine verstärkte Bindung an menschliche dendritische Zellen sowie eine erhöhte T-Zellproliferation und Zytokinproduktion in einem gemischten Lymphozytenreaktionstest (MLR). Darüber hinaus wirkte die Behandlung mit HA PD-1 Ig in einem experimentellen Modell des murinen Lewis-Lungenkarzinoms synergistisch mit der Bestrahlung Therapie zur Verringerung der lokalen und metastatischen Tumorlast sowie zur Etablierung immunologischer Gedächtnisreaktionen. Unsere Studien unterstreichen den Wert struktureller Überlegungen bei der Gestaltung eines hochaffinen chimären PD-1-Ig-Fusionsproteins mit robusten immunmodulatorischen Eigenschaften und unterstreichen die Leistungsfähigkeit von Kombinationstherapien zur selektiven Manipulation des PD-1-Signalwegs für die Tumorimmuntherapie.
Eszter Lázár-Molnár, Lisa Scandiuzzi, Indranil Basu, Thomas Quinn, Eliezer Sylvestre, Edith Palmieri, Udupi A. Ramagopal, Stanley G. Nathenson, Chandan Guha, Steven C. Almo
