三取代间碳硼烷通过调控CD28-Grb2/PI3K相互作用激活T细胞的发现及其机制研究

本研究针对T细胞免疫应答中CD28共刺激信号通路的调控难题，开发了一系列三取代间碳硼烷化合物。研究人员通过结构优化获得高效候选分子5o，其能选择性增强CD28与Grb2 SH2结构域结合，抑制PI3K相互作用，显著促进IL-2分泌和T细胞增殖，为开发靶向CD28胞质尾区的小分子免疫调节剂提供了新策略。

　　

在免疫治疗领域，T细胞激活的双信号理论中，CD28与B7家族分子（CD80/CD86）的结合作为关键共刺激信号，直接影响T细胞功能。然而当前临床主要依赖抗体类药物调控该通路，针对CD28胞质尾区（含41个氨基酸）的小分子药物开发仍属空白。这一区域通过酪氨酸磷酸化（如Tyr¹⁸⁹）与Grb2和PI3K的SH2结构域动态结合，分别激活Vav1-NFAT/AP-1和PI3K-Akt通路，调控IL-2产生。由于传统小分子难以靶向这类蛋白-蛋白相互作用界面，研究人员将目光投向了具有三维刚性结构的碳硼烷化合物。

东京科学研究所的Yujie Shao、Shuhei Ogawa等团队在《Bioorganic》发表研究，系统构建了三取代间碳硼烷化合物库（5a-5x）。通过核磁共振（NMR）、表面等离子共振（SPR）和实时荧光定量PCR等技术，发现化合物5o能差异化调控CD28与Grb2/PI3K的结合——使Grb2结合亲和力提升3倍，同时抑制PI3K相互作用50%。这种选择性调控导致下游IL-2 mRNA表达量增加4.5倍，蛋白分泌提升2.8倍，且细胞毒性低于临床抗体药物。

在化学合成部分，研究以间碳硼烷为骨架，通过9,10-位双碘代、Kumada-Tamao-Corriu偶联引入三甲基硅乙炔基，再经C1位羧酸功能化，最终构建含异丁基/新己基的三唑-酰胺侧链化合物5o。晶体结构分析揭示，其疏水基团可模拟CD28磷酸肽与SH2结构域相互作用时的关键疏水口袋。

关键结论包括：

1. 作用机制：5o通过重构CD28胞质尾区构象，使Grb2 SH2结合时的"弯曲构象"更稳定，而阻碍PI3K SH2所需的"延伸构象"。
2. 功能验证：在混合淋巴细胞反应中，5o处理组T细胞增殖率较对照组提高210%，且不引发过度细胞因子风暴。
3. 特异性验证：敲除CD28或SH2结构域突变后，5o活性完全消失，证实其靶向特异性。

讨论指出，该研究首次证实碳硼烷骨架可精准调控免疫检查点蛋白的构象选择性问题。相较于抗体药物，5o（分子量仅682 Da）能穿透细胞膜作用于胞内信号节点，为开发口服免疫调节剂开辟新途径。值得注意的是，5o对Grb2/PI3K通路的差异化调控避免了PI3K过度激活导致的T细胞耗竭，这一特性在肿瘤微环境调节中具有独特优势。研究团队正基于该骨架开发靶向其他SH2结构域相关通路的化合物系列。