Tim-3在頭頸部腫瘤免疫治療中的研究進(jìn)展

薛乙 陶磊

在頭頸部腫瘤中，頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)最常見，是全世界第6位最常見的惡性腫瘤類型[1]，在中國的發(fā)病率接近135.1/10萬人[2]，死亡率高達(dá)40%～50%。以程序性死亡受體(programmed death-1, PD-1)和細(xì)胞毒性T淋巴相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated protein-4, CTLA-4)為靶點(diǎn)的免疫治療，盡管在多種腫瘤的治療中取得了持久的客觀反應(yīng)率，pembrolizumab(抗PD-1藥物)也被美國食品和藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性HNSCC的治療[3]，但抗PD-1治療在復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性HNSCC的效果不到20%[4]。最近有研究[5]認(rèn)為使用抗PD-1/PD-L1藥物治療復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性HNSCC會(huì)加速疾病的進(jìn)展。目前研究認(rèn)為，抗PD-1免疫治療發(fā)生耐藥的主要機(jī)制是選擇性激活新的免疫檢查點(diǎn)(Tim-3)[6]以及T細(xì)胞功能耗竭所致的免疫逃逸，而靶向Tim-3治療可以恢復(fù)T細(xì)胞的功能，進(jìn)而更好地殺傷腫瘤細(xì)胞。因此，Tim-3可能是繼PD-1，CTLA-4之后的另一個(gè)最有希望的免疫治療靶點(diǎn)。

1 Tim-3的結(jié)構(gòu)及表達(dá)

Tim家族包括8個(gè)成員(Tims 1～8)[7]，其中Tim-1、Tim-3、Tim-4存在于人類5q33.2染色體上[8]。Tim-3又稱為甲型肝炎病毒細(xì)胞受體2(hepatitis A virus cellular receptor-2，HAVcr2)。人源Tim-3由302個(gè)氨基酸殘基組成，與鼠Tim-3有63%同源[9]。Tim-3是Tim基因家族的第1個(gè)基因成員，屬于免疫球蛋白超家族的Ⅰ型跨膜蛋白，由免疫球蛋白可變區(qū)、黏蛋白區(qū)、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)組成[10]。Tim-3包括跨膜型Tim-3(full-length membrane-anchored form of Tim-3, flTim-3)和可溶型Tim-3(soluble form of Tim-3, sTim-3)2種形式[11]。Tim-3的胞質(zhì)區(qū)缺乏免疫受體酪氨酸抑制基序及酪氨酸轉(zhuǎn)化基序區(qū)域，但包含5個(gè)保守的酪氨酸殘基，其中2個(gè)(鼠源Tyr256、263和人源Tyr265、272)對下游信號的結(jié)合非常重要[12]。Tim-3在自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)、單核-巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)以及Th17細(xì)胞等[13]免疫細(xì)胞中廣泛表達(dá)，參與機(jī)體的免疫應(yīng)答。

2 Tim-3的配體

目前發(fā)現(xiàn)Tim-3的配體主要有4種，分別是半乳凝素9(galectin 9，Gal-9)、癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子1(carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule-1, Ceacam1)、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PtdSer)以及高遷移率蛋白1(high mobility group protein-1, HMGB1)，Tim-3與不同配體結(jié)合產(chǎn)生的作用不同。

Gal-9由Zhu等[14]鑒定為Tim-3的配體,是Tim-3的主要相關(guān)配體，屬于內(nèi)源性半乳糖苷結(jié)合凝集素蛋白家族。Gal-9由2個(gè)糖識別結(jié)構(gòu)域(carbohydrate recognition domain,CRD)串聯(lián)融合而成，并通過1條肽鏈相連，具有β-半乳糖結(jié)合活性。將Gal-9加入培養(yǎng)的Tim-3+Th1型CD4T(Th1)細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和壞死，而將Gal-9注射小鼠，可以鈍化由抗原特異性Th1細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的免疫應(yīng)答，Gal-9與Tim-3相互作用可以抑制T細(xì)胞的反應(yīng)[15]。 ceacam1又稱為CD66a[16]，屬于癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)家族的一員，與Tim-3的細(xì)胞膜遠(yuǎn)端IgV區(qū)有相似的結(jié)構(gòu)，并沿FG-CC'界面相互作用，F(xiàn)G-CC'為配體結(jié)合位點(diǎn)的高度保守結(jié)構(gòu)[12]。Ceacam1-Tim-3相互作用與Gal-9-Tim-3相互作用產(chǎn)生類似的下游事件，即抑制Tim-3信號通路[12]。HMGB1是Tim-3的配體之一[17]，Tim-3和HMGB1相互作用可以抑制腫瘤相關(guān)樹突狀細(xì)胞的激活[18]，在T細(xì)胞上的相互作用還沒有相關(guān)報(bào)道。在惡性腫瘤中，HMGB1在產(chǎn)生促炎微環(huán)境中促進(jìn)腫瘤生長、調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫反應(yīng)、血管生成和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[19]。 PtdSer是Tim-3的另一配體，并與Ca2+配位結(jié)合在N末端IgV結(jié)構(gòu)域。與其他配體不同之處在于，PtdSer不是一種蛋白[20]，而是一種重要的膜磷脂。Tim-3與PtdSer在T細(xì)胞上的相互作用目前還不清楚，可能導(dǎo)致T細(xì)胞誘導(dǎo)IL-10的產(chǎn)生，參與細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)[12]。

3 Tim-3與腫瘤形成的機(jī)制

Tim-3與PD-1類似，都是免疫負(fù)性調(diào)控分子。Tim-3可以通過不同的機(jī)制參與腫瘤形成：①Tim-3的表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，在體外抑制Tim-3的表達(dá)可以抑制HeLa細(xì)胞侵襲。Tim-3可以作為預(yù)測宮頸癌預(yù)后的獨(dú)立因素[21]。②Tim-3(+)的淋巴瘤源性內(nèi)皮細(xì)胞可以直接抑制CD4(+)T細(xì)胞，通過激活I(lǐng)L-6-STAT3通路，抑制Th1分化，調(diào)節(jié)T細(xì)胞對抗原的反應(yīng)，并提供免疫性保護(hù)[22]。③Tim-3廣泛表達(dá)在急性髓性白血病細(xì)胞上，Tim-3激動(dòng)劑抗體和配體Gal-9可以顯著上調(diào)哺乳動(dòng)物西羅莫司(雷帕霉素)靶蛋白(mTOR)通路的活性，使P70 S6K1(T389)和eIF4E-BP1 (S65)蛋白磷酸化，增加缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducible factors-1α，HIF-1α)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 的分泌；④在抗PD-1治療后出現(xiàn)適應(yīng)性抵抗的頭頸部腫瘤，通過增強(qiáng)TCR近端信號介導(dǎo)的磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K) /蛋白激酶 B( Akt) /哺乳動(dòng)物mTOR信號通路(PI3K/IAKt/mTOR)上調(diào)Tim-3[23]，參與免疫負(fù)性調(diào)控作用。Tim-3在功能耗竭的腫瘤浸潤性淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocyte，TIL)高表達(dá)，可能是頭頸部腫瘤免疫治療的另一靶點(diǎn)。

目前研究認(rèn)為，Tim-3在頭頸部腫瘤主要通過PI3K/IAKt/mTOR通路參與腫瘤免疫的負(fù)性調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用；但是Tim-3在頭頸部腫瘤形成過程中的機(jī)制并沒有完全闡明，是否也通過其他旁路進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，仍需要進(jìn)一步的研究。

4 Tim-3與頭頸部腫瘤

Tim-3在多種腫瘤的TIL上高表達(dá)，并且其表達(dá)與腫瘤預(yù)后相關(guān)。Tim-3在喉癌、鼻咽癌、口腔鱗癌以及甲狀腺癌的表達(dá)都有相應(yīng)的研究。盡管頭頸部腫瘤的治療方法很多，但是總體生存率并沒有明顯提升。最近研究發(fā)現(xiàn)，Tim-3和PD-1在HNSCC患者CD8(+)TIL上高表達(dá)，而阻斷Tim-3和PD-1受體可以逆轉(zhuǎn)基于西妥昔單抗(抗EGF受體的抗體)治療癌癥而導(dǎo)致的CD8(+)TIL功能障礙(使用西妥昔單抗治療HNSCC時(shí)可以上調(diào)免疫抑制性受體，治療的同時(shí)導(dǎo)致T細(xì)胞功能障礙)[24]。Tim-3在HNSCC的TIL高表達(dá)，在抗PD-1治療后的HNSCC也表現(xiàn)出Tim-3的高表達(dá)。在一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)阻斷Tim-3的治療能有效提高小鼠的生存時(shí)間。由此可見，Tim-3/Tim-3L通路在頭頸部腫瘤的治療中具有重要的作用，靶向Tim-3阻斷這一通路或有助于改善頭頸部腫瘤的預(yù)后。

4.2 Tim-3與鼻咽癌 Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)，Tim-3在HNSCC患者的CD8、CD11b細(xì)胞和HNSCC組織中的CD33上表達(dá)顯著增加，并且Tim-3的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)；另外，Tim-3表達(dá)可以在復(fù)發(fā)性HNSCC和化療前或放療前的HNSCC患者表達(dá)增加。在Tgfbr1/Pten 2cKO鼠頭頸部腫瘤模型上，進(jìn)行抗Tim-3治療通過靶向Tim-3(+)CD4(+)T細(xì)胞和Tim-3(+)CD8(+)T細(xì)胞可以恢復(fù)效應(yīng)T細(xì)胞的功能，減少骨髓源性抑制性細(xì)胞的數(shù)量。Klibi等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Tim-3的配體Gal-9，在鼻咽癌細(xì)胞體內(nèi)分泌外泌體高表達(dá)，Gal-9嵌入外泌體中，可以防止酶促降解；鼻咽癌的外泌體能夠通過Tim-3/Gal-9通路誘導(dǎo)EBV-特異性CD4(+)T細(xì)胞凋亡，從C17鼻咽癌細(xì)胞純化的外泌體在不到5 h誘導(dǎo)，幾乎35%的GB3C和JM1H2 CD4(+)T細(xì)胞凋亡；應(yīng)用阻斷Tim-3的抗體或直接使用阻斷Gal-9的抗體9M1-3可以提高CD4(+)T細(xì)胞的長期存活期；同時(shí)證明阻斷 Tim-3/Gal-9 通路，能夠減輕 Th1 細(xì)胞的抑制效應(yīng)，增強(qiáng)抗腫瘤免疫應(yīng)答。雖然Tim-3/Gal-9通路在鼻咽癌的作用機(jī)制尚不清楚，但阻斷Tim-3/Gal-9通路有助于增強(qiáng)其抗腫瘤免疫應(yīng)答，對改善鼻咽癌患者的預(yù)后可能有一定的幫助。

4.3 Tim-3與口腔鱗癌 Quan等[29]在研究口腔鱗癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)微環(huán)境中淋巴細(xì)胞浸潤的免疫應(yīng)答時(shí)發(fā)現(xiàn)，與外周血單核細(xì)胞相比，Tim-3和PD-1在OSCC的CD4(+)T和CD8(+)T的TIL高表達(dá)，而Tim-3和PD-1的高表達(dá)與耗竭T細(xì)胞的表型密切相關(guān)。具有耗竭標(biāo)志的TIL比例越高，表明機(jī)體抗腫瘤免疫功能的損害越大。Dong等[30]研究認(rèn)為，Gal-9在HPV(+)的OSCC患者中的CD4(+)T細(xì)胞表達(dá)增加，阻斷Tim-3和Gal-9可以增強(qiáng)CD8(+)T細(xì)胞干擾素-γ的產(chǎn)生和單核細(xì)胞分泌IL-10和IL-12,通過阻斷Tim-3/ Gal-9通路，可以進(jìn)一步改善HPV(+)OSCC患者的預(yù)后。OSCC患者在免疫治療方面面臨新的挑戰(zhàn)，在進(jìn)行其他治療的同時(shí)可能要阻斷Tim-3和Gal-9以提升療效，抗Tim-3治療在OSCC患者治療過程中具有一定的協(xié)同作用。

4.4 Tim-3與甲狀腺癌 在多種病毒和腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)，共表達(dá)抑制性受體Tim-3和PD-1與較高程度的T細(xì)胞無能相關(guān)。Severson等[31]在區(qū)域轉(zhuǎn)移性分化型甲狀腺癌(regional metastatic differentiated thyroid cancer ，mDTC)發(fā)現(xiàn)，Gal-9高表達(dá)，Tim-3(+)PD-1(+)CD8(+)T細(xì)胞有不同程度的功能耗竭。體外實(shí)驗(yàn)中盡管在培養(yǎng)物短期活化，但與離子霉素刺激后的PD-1(lo)Tim-3(-)腫瘤相關(guān)的淋巴結(jié)(tumor-involved lymph nodes，TILN)相比，來自TILN的Tim-3(+)PD-1(+)CD8 (+)T細(xì)胞產(chǎn)生IL-2和TNF-α的能力通常受損。盡管PD-1(+)Tim-3(+)CD8(+)T細(xì)胞能脫顆粒，但其細(xì)胞毒性潛力可能會(huì)減弱。上述研究認(rèn)為，阻斷Tim-3/Gal-9的免疫療法是持續(xù)性疾病患者的可行選擇，針對Tim-3的靶向治療可能是治療甲狀腺癌的新療法。

5 展望

關(guān)于Tim-3進(jìn)行的臨床試驗(yàn)相對較少，目前開展的主要是針對實(shí)質(zhì)性腫瘤的試驗(yàn)。在進(jìn)行的Ⅰ-Ⅰb/Ⅱ期安全性和有效性的研究中，MBG453作為單一藥物或與PDR001聯(lián)合用于晚期惡性腫瘤患者的臨床試驗(yàn)(NCT02608268)正在進(jìn)行[27]?？筎im-3的另一個(gè)Ⅰ期臨床試驗(yàn)也正在進(jìn)行，即TSR-022單獨(dú)或聯(lián)合抗PD-1抗體在晚期惡性腫瘤患者相關(guān)療效研究(NCTO2817633)[32]。這些臨床試驗(yàn)研究突顯了免疫治療在頭頸部腫瘤的重要性。有關(guān)Tim-3的研究至少表明2點(diǎn)：①Tim-3有望成為頭頸部腫瘤免疫治療的新靶點(diǎn)；②抗Tim-3治療可能作為HNSCC患者進(jìn)行抗PD-1治療出現(xiàn)適應(yīng)性抵抗的后續(xù)療法。而頭頸部腫瘤的免疫治療研究尚缺乏單獨(dú)靶向Tim-3安全性和療效評估性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，阻斷Tim-3在腫瘤治療中的作用機(jī)制以及Tim在頭頸部腫瘤形成的作用，仍需要進(jìn)一步的研究。