許 康白 麗

(1.大理大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,云南 大理 671000;2.大理大學(xué)云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 大理 671000)

免疫檢查點(diǎn)抑制治療是當(dāng)下腫瘤免疫治療的一顆明星,隨著細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)以及程序性死亡受體1(programmed cell death-1,PD-1)的研究的不斷推進(jìn),其免疫阻斷劑已經(jīng)批準(zhǔn)上市并在治療部分實(shí)體瘤取得一定成果[1-2]。但現(xiàn)今仍有大量的癌癥對以上免疫檢查點(diǎn)抑制無效或低應(yīng)答,因此新的免疫檢查點(diǎn)研究勢在必行。T細(xì)胞免疫球蛋白粘蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 3,TIM-3)起初被認(rèn)定為產(chǎn)生IFN-γ的Th1細(xì)胞和Tc1細(xì)胞的表面標(biāo)記分子[3]。隨著研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)TIM-3具有多種功能,如TIM-3表達(dá)水平與自身免疫性疾病密切相關(guān);在腫瘤微環(huán)境中,TIM-3不僅調(diào)節(jié)T細(xì)胞、NK細(xì)胞衰竭,同時(shí)也調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)介導(dǎo)腫瘤發(fā)生固有免疫逃逸[4-5]。本文就近幾年研究發(fā)現(xiàn),闡述TIM-3分子及相關(guān)配體的表達(dá)與作用,TIM-3參與的腫瘤免疫逃逸和TIM-3抑制劑抗腫瘤研究,并對未來研究工作作出展望。

1 TIM-3分子及其配體

1.1 TIM-3

人類TIM-3基因定位于5q 33.2染色體,有1116個(gè)核苷酸,編碼301個(gè)氨基酸,與TIM-1、TIM-2、TIM-4共同構(gòu)成TIM基因家族[4]。所有TIM家族成員的IgV結(jié)構(gòu)域都包含6個(gè)Cys殘基,第一個(gè)與最后一個(gè)鏈接形成β折疊,其余4個(gè)形成兩個(gè)二硫鍵,將CC’環(huán)固定在GFCβ面上,形成TIM家族獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征,同時(shí),CC’環(huán)與FG環(huán)平行,構(gòu)成口袋樣結(jié)構(gòu)[6]。TIM-3分子由胞膜外富含半胱氨酸的氨基末端球蛋白可變結(jié)構(gòu)域、粘蛋白、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)區(qū)構(gòu)成[4,6]。TIM-3與配體結(jié)合的主要部位是細(xì)胞膜外可變結(jié)構(gòu)域,其與配體相互作用后進(jìn)行抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo),引起T細(xì)胞、NK細(xì)胞等的衰竭與凋亡,進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸的發(fā)生發(fā)展;同時(shí),TIM-3能抑制自身免疫性疾病和介導(dǎo)移植免疫耐受,若阻斷TIM-3將可能導(dǎo)致移植排斥反應(yīng)和自身免疫性疾病的發(fā)生[4,6-7]。

1.2 Galectin 9

TIM-3分子的主要配體是半乳糖凝集素9(Galectin 9,Gal-9),兩者結(jié)合后通過鈣-鈣蛋白酶-caspase-1負(fù)反饋調(diào)控途徑導(dǎo)致T細(xì)胞的凋亡,從而促進(jìn)腫瘤的生長[8]。Gal-9廣泛分布于多種組織器官,且在免疫細(xì)胞和部分實(shí)體瘤中高度表達(dá)[9]。Gal-9的產(chǎn)生受IFN-γ調(diào)控,IFN-γ是Th1細(xì)胞產(chǎn)生的主要細(xì)胞因子,TIM-3/Gal-9通路是TIM-3+Th1細(xì)胞負(fù)反饋調(diào)節(jié)的途徑之一,Th1細(xì)胞的死亡也是IFN-γ下調(diào)的一個(gè)重要因素[5,10]。在慢性淋巴細(xì)胞白血病的研究中發(fā)現(xiàn),患者Treg和Th17細(xì)胞上TIM-3高表達(dá),Gal-9在血清中的水平升高,且Binet分期越晚越明顯,TIM-3與Gal-9結(jié)合形成的負(fù)調(diào)控通路誘導(dǎo)了腫瘤免疫逃逸[11]。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),Gal-9在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(DLBCL)患者中的基因突變導(dǎo)致了TIM-3+CD8+T細(xì)胞的衰竭,這與DLBCL患者的預(yù)后不良有關(guān)[12]。阻斷Gal-9與TIM-3之間的結(jié)合是提高患者生存率的有效手段之一。

1.3 HMGB1

高遷移率族蛋白B1(high-mobility group protein B1,HMGB1)是非組蛋白成分,位于細(xì)胞核內(nèi)且具有促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用,當(dāng)發(fā)生細(xì)胞損傷、細(xì)胞凋亡以及免疫細(xì)胞或癌細(xì)胞受到刺激時(shí)被釋放到內(nèi)環(huán)境,參與炎癥反應(yīng)以及腫瘤免疫等[4,13-14]。HMGB1能促進(jìn)多種癌癥的遷移和轉(zhuǎn)移,如乳腺癌[15]、非小細(xì)胞肺癌[16]、肝細(xì)胞癌[17]、前列腺癌[18]、結(jié)直腸癌[19]。在Chiba等[20]的研究中發(fā)現(xiàn),在腫瘤微環(huán)境中,腫瘤浸潤性DC高表達(dá)TIM-3蛋白,與腫瘤細(xì)胞釋放的核酸競爭結(jié)合HMGB1,阻止核酸進(jìn)入內(nèi)體,從而抑制核酸刺激固有免疫反應(yīng),因此,固有免疫細(xì)胞的激活和功能受損。阻斷HMGB1與TIM-3的相互作用可增強(qiáng)固有免疫反應(yīng)的抗腫瘤作用。

1.4 CEACAM1

癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞粘附分子1(carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1,CEACAM1)是在癌細(xì)胞和正常細(xì)胞都有不同程度表達(dá)的Ⅰ型跨膜蛋白,當(dāng)其在活化T細(xì)胞上表達(dá)時(shí)主要參與抑制T細(xì)胞活化[21]。根據(jù)腫瘤的不同,CEACAM1有著不同的作用,CEACAM1是乳腺癌瘤周血管生成的重要分子;其在前列腺癌發(fā)育不良上皮細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)預(yù)示著腫瘤向侵襲性和血管化轉(zhuǎn)變;同時(shí),CEACAM1可作為非小細(xì)胞肺癌、胰腺癌有效的預(yù)后標(biāo)志物[22-23]。根據(jù)Huang等[24]的研究,它與TIM-3在活化T細(xì)胞上共表達(dá),并形成異二聚體或以反式的形式相互作用誘導(dǎo)耐受。在小鼠結(jié)腸癌模型中表明,聯(lián)合阻斷TIM-3和CEACAM1可提高腫瘤浸潤性淋巴細(xì)胞(TIL)中CD4+、CD8+T細(xì)胞的數(shù)量并上調(diào)IFN-γ的分泌,提高腫瘤清除率[24]。但最新研究發(fā)現(xiàn),CEACAM1在順式和反式都與TIM-3沒有明顯相互作用,僅作為T細(xì)胞表面的抑制分子參與T細(xì)胞活化的抑制,這兩種受體并不相互調(diào)節(jié)彼此的功能[25]?；谝陨涎芯?CEACAM1是否作為TIM-3配體以及兩者之間的聯(lián)系還有待進(jìn)一步深入了解。

1.5 磷脂酰絲氨酸

磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine,PtdSer)是TIM-3所有已知配體中親和力最低的[13]。PtdSer的結(jié)合位點(diǎn)為FG-CC’口袋樣結(jié)構(gòu),其參與促進(jìn)TIM-3的磷酸化,并通過干擾PI3K信號傳導(dǎo),導(dǎo)致腫瘤濾過性肝駐留NK細(xì)胞和普通NK細(xì)胞功能障礙[26]。此外,PtdSer與TIM-3的結(jié)合可介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的清除并有助于抗原交叉呈遞[27]。在Weber等[28]的研究中,PtdSer與TIM-3的結(jié)合導(dǎo)致后者的構(gòu)象發(fā)生變化,但仍不清楚這種構(gòu)象變化是否與免疫細(xì)胞的衰竭有關(guān)。

2 TIM-3參與的免疫細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫逃逸

TIM-3表達(dá)比較廣泛,NK細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、FoxP3+Treg細(xì)胞、癌細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞、髓細(xì)胞等都有TIM-3的身影,其表達(dá)于免疫細(xì)胞且未與配體結(jié)合時(shí),主要參與維持細(xì)胞的活化,與配體結(jié)合后進(jìn)行免疫負(fù)反饋調(diào)節(jié),抑制免疫細(xì)胞功能;在癌細(xì)胞上表達(dá)時(shí),參與腫瘤的生長、浸潤與轉(zhuǎn)移[4-5,27]?，F(xiàn)對TIM-3在不同免疫細(xì)胞上的表達(dá)和介導(dǎo)的腫瘤免疫逃逸進(jìn)行闡述。

2.1 TIM-3與T細(xì)胞

TIM-3在T細(xì)胞上的表達(dá)主要局限于分泌IFN-γ的CD4+、CD8+T細(xì)胞,以及FoxP3+Treg細(xì)胞[13]。當(dāng)T細(xì)胞活化時(shí),TIM-3從胞質(zhì)內(nèi)被募集到胞膜上免疫受體,并通過細(xì)胞質(zhì)尾部的Tyr256和Tyr263與BAT3結(jié)合,募集酪氨酸激酶LCK,維持T細(xì)胞的活化,當(dāng)有配體與TIM-3結(jié)合時(shí),通過酪氨酸激酶ITK激發(fā)Tyr256和Tyr263磷酸化,使BAT3被釋放,LCK不再被募集,導(dǎo)致T細(xì)胞失活,TIM-3發(fā)揮抑制作用[4]。

雖然TIM-3介導(dǎo)的T細(xì)胞活化抑制的相關(guān)下游信號通路及具體的信號傳導(dǎo)機(jī)制仍不是十分明確,但越來越多的研究認(rèn)為,TIM-3是TIL T細(xì)胞衰竭的標(biāo)志物。Shariati等[29]通過流式細(xì)胞術(shù)分析乳腺癌患者引流淋巴結(jié)中CD4+、CD8+T細(xì)胞TIM-3的表達(dá)水平發(fā)現(xiàn),其與乳腺癌分級以及預(yù)后不良的指標(biāo)相關(guān)。Yun等[30]使用毛喉素使細(xì)胞cAMP水平升高,激活其下游蛋白EKA和EPAC的表達(dá),從而上調(diào)Jurkat T細(xì)胞中TIM-3的表達(dá),并發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞分泌的PGE2與受體EP4相互作用也增加了TIM-3的表達(dá),造成T細(xì)胞衰竭,腫瘤發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移。T細(xì)胞的衰竭是造成腫瘤免疫逃逸的一個(gè)重要因素。

2.2 TIM-3與巨噬細(xì)胞

TIM-3基因的高表達(dá)能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為交替活化巨噬細(xì)胞,即M2型,促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展,而TIM-3基因沉默則誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞,即M1型,發(fā)揮抗腫瘤作用[31]。在HCC的研究中發(fā)現(xiàn),肝腫瘤微環(huán)境中TGF-β的表達(dá)增強(qiáng)了TIM-3的分子水平,進(jìn)一步促進(jìn)IL-6的分泌,導(dǎo)致HCC的生長[32]。該項(xiàng)研究還指出,TIM-3在外周血單核細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)中的表達(dá)較高,并與患者生存率相關(guān),在阻斷或敲除TAMs中的TIM-3后,抑制了諸如GM-CSF、IL-10、IL-6這些促腫瘤生長細(xì)胞因子的分泌。這些結(jié)果表明TIM-3抑制了巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng),為腫瘤免疫治療提供了新的方向。

2.3 TIM-3與NK細(xì)胞

TIM-3的表達(dá)是NK細(xì)胞發(fā)育成熟的標(biāo)志,TIL中NK細(xì)胞的TIM-3表達(dá)水平雖然較高,但同樣存在功能性衰竭[26,33]。在晚期黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、胃癌和膀胱癌患者的外周NK細(xì)胞中,可觀察到TIM-3高表達(dá)并存在細(xì)胞衰竭,通過阻斷TIM-3可恢復(fù)細(xì)胞毒性,但在腫瘤內(nèi)的NK細(xì)胞無法通過阻斷TIM-3恢復(fù)活性[33]。So等[34]發(fā)現(xiàn),不同刺激源均能上調(diào)NK細(xì)胞表面TIM-3的表達(dá),刺激活化的NK細(xì)胞在功能性上有一定區(qū)別,這些區(qū)別表現(xiàn)在CD56和INF-γ的表達(dá)水平等,提示TIM-3的阻斷可能影響NK細(xì)胞的活性。目前,NK細(xì)胞上TIM-3的功能和參與免疫抑制的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2.4 TIM-3與DC

TIL DC能在腫瘤細(xì)胞及其微環(huán)境中的各種因子誘導(dǎo)下產(chǎn)生吲哚胺2,3-脫氧酶、精氨酸酶Ⅰ、TGF-β1、IL-10、VEGF等促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長的因子,同時(shí)高表達(dá)TIM-3,并與配體HMGB1結(jié)合后抑制了由核酸介導(dǎo)的固有抗腫瘤免疫,造成腫瘤在固有免疫中的逃逸[20]。在有關(guān)乳腺癌的研究中,TIM-3在CD103+DC上高度表達(dá),運(yùn)用抗TIM-3抗體聯(lián)合紫杉醇治療小鼠乳腺癌模型可觀察到腫瘤生長得到抑制,并使DC表達(dá)CXCL9,增強(qiáng)了CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性[35]。雖然DC表面TIM-3的相關(guān)研究有限,但為化療依賴性患者提供了一種有效策略。

3 抗TIM-3的腫瘤免疫治療

越來越多的研究表明TIM-3是腫瘤免疫治療的一個(gè)主要靶點(diǎn),其與其他免疫檢查點(diǎn)聯(lián)合阻斷取得了一定成果?；A(chǔ)研究方面,TIM-3抑制劑可阻斷TIM-3/Gal-9信號,在體外恢復(fù)衰竭的γδT細(xì)胞活性,與抗CD3/抗EpCAM雙特異性抗體MT110聯(lián)合使用后增強(qiáng)γδT細(xì)胞毒性,并在過繼輸注時(shí)增強(qiáng)γδT細(xì)胞靶向性及抗腫瘤活性[36]。在小鼠肺癌模型中,溶瘤病毒vvDD聯(lián)合PD-1、TIM-3阻斷表現(xiàn)出較強(qiáng)的協(xié)同作用,腫瘤體積顯著減少,小鼠生存率大大提高[37]。TIM-3阻斷聯(lián)合紫杉醇在乳腺癌中的治療效果前文已述[35]?？筎IM-3單抗M6903可阻斷TIM-3與Gal-9、CEACAM1、PtdSer的結(jié)合,與TGF-β抑制劑聯(lián)合使用后恢復(fù)T細(xì)胞活性,顯著增加IFN-γ水平,并增強(qiáng)MC38荷瘤小鼠抗腫瘤能力[38]。

臨床研究方面,包括TIM-3在內(nèi)的多種新興免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitor,ICI)已進(jìn)入臨床研究階段[39]。通過在ClinicalTrials.gov檢索得知,當(dāng)前TIM-3已有19個(gè)臨床研究項(xiàng)目,進(jìn)展較快的研究已進(jìn)入Ⅲ期階段(NCT04266301),部分研究也即將進(jìn)入或已經(jīng)進(jìn)入Ⅱ期階段。TSR-022是由Tesaro研發(fā)的IgG4抗人TIM-3抗體,于2016年開始Ⅰ期研究(NCT02817633),該研究旨在確定TSR-022單一療法的安全性以及聯(lián)合PD-1抑制劑TSR-042的抗腫瘤活性[40]。由Symphogen生產(chǎn)的TIM-3單抗Sym023聯(lián)合PD-1單抗Sym021的Ⅰ期研究(NCT03311412)于2017年開始,該研究評估Sym023的安全性、耐受性和劑量限制毒性[41]。禮來制藥研發(fā)的TIM-3單克隆抗體LY3321367不論是單藥治療還是聯(lián)合LY300054(抗PD-L1)都表現(xiàn)出較好的安全性和耐受性。在Ⅰ期研究(NCT03099109)中,免疫相關(guān)不良反應(yīng)(immunerelated adverse events,irAEs)僅有2例,藥代動(dòng)力學(xué)/藥效動(dòng)力學(xué)模型顯示,劑量≥600 mg時(shí)所有靶標(biāo)均受到影響,NSCLC患者治療結(jié)果顯示,抗PD-1/PDL1難治性患者的客觀應(yīng)答率(objective response rate,ORR)和疾病控制率(disease control rate,DCR)分別為0%和35%,而在其他患者中ORR與DCR分別為7%和50%[42]。LY3415244為抗PD-L1/TIM-3雙特異性抗體,在Ⅰ期研究(NCT03752177)中所有患者均出現(xiàn)抗藥物抗體,且抗體水平較高,表明LY3415244具有較強(qiáng)的免疫原性[43]。具體臨床研究詳見表1。

表1 TIM-3抑制劑抗腫瘤臨床實(shí)驗(yàn)信息概要Table 1 Summary of TIM-3 inhibitor anti-tumor clinical trial information

盡管聯(lián)合阻斷治療有一定效果,但其毒副作用是不能忽視的指標(biāo)。越來越多的報(bào)道展示了免疫檢查點(diǎn)抑制劑帶來了相當(dāng)?shù)亩靖弊饔?聯(lián)合阻斷治療比單藥治療顯現(xiàn)出更強(qiáng)的irAEs,甚至不得不停藥以緩解毒性[44]。皮膚毒性是最常見的首次應(yīng)用ICI后的irAEs,在接受抗CTLA-4和抗PD-1/PD-L1治療的患者中發(fā)生的比例分別為47%～68%和30%～40%,主要表現(xiàn)為瘙癢、水皰、皮疹,其他較嚴(yán)重的irAEs包括結(jié)腸炎、黃疸、免疫相關(guān)甲狀腺炎、甲減/甲亢、免疫性肺炎等,部分irAEs須永久停止免疫治療[45-46]?？笴TLA-4和抗PD-1/PD-L1單藥治療的irAEs發(fā)生率為15%～90%,嚴(yán)重irAEs約為0.5%～13%,盡管目前報(bào)道的TIM-3相關(guān)的irAEs較少,僅出現(xiàn)較低皮膚毒性,但不排除隨著研究深入而出現(xiàn)3級及以上的嚴(yán)重irAEs[42,45]。因此,如何更有效地實(shí)現(xiàn)低毒性反應(yīng),是聯(lián)合阻斷治療的一個(gè)待解決的問題。

4 結(jié)語

抗PD-1/PD-L1抗體因具有更好的臨床療效和耐受性,其臨床應(yīng)用已大大超越抗CTLA-4抗體。盡管如此,仍有大部分患者對ICIs治療沒有反應(yīng),還有部分患者經(jīng)歷了腫瘤消退、對ICIs產(chǎn)生耐藥性以及腫瘤復(fù)發(fā),只有少部分患者獲得持久的療效[47]。在對PD-1耐藥患者的觀察中發(fā)現(xiàn),包括TIM-3在內(nèi)的多種新興替代性免疫檢查點(diǎn)發(fā)生代償性上調(diào),當(dāng)采用TIM-3與PD-1聯(lián)合治療方案后,抗PD-1治療的反應(yīng)性得到恢復(fù)[48-49]。此外,PD-1是記憶性CD8+T細(xì)胞發(fā)育和維持穩(wěn)定的關(guān)鍵分子,T細(xì)胞PD-1的缺失會(huì)導(dǎo)致記憶性T細(xì)胞數(shù)量下降,表明PD-1阻斷可能對再次免疫應(yīng)答造成損傷[50]。TIM-3可作為免疫檢查點(diǎn)治療組合策略中的一個(gè)重要靶點(diǎn),但仍有許多挑戰(zhàn),包括缺乏評估治療效果的標(biāo)志物、幾種免疫檢查點(diǎn)之間的相互代償?shù)取?/p>

TIM-3作用廣泛,除參與炎癥反應(yīng)、移植排斥反應(yīng)和自身免疫病外,也是腫瘤發(fā)生免疫逃逸的因素之一。根據(jù)目前TIM-3的相關(guān)研究,仍有許多方面存在爭議,如相關(guān)配體的確立、具體的下游信號通路等,仍需繼續(xù)深入研究?？傮w來說,研究TIM-3在腫瘤免疫中的作用機(jī)制,將有助于我們進(jìn)一步對腫瘤治療產(chǎn)生更多的可能性。目前,越來越多的TIM-3單抗進(jìn)入臨床研究階段,我們期許著令人興奮的結(jié)果。