淋巴細(xì)胞激活基因-3在頭頸部腫瘤免疫治療的研究進(jìn)展

朱曉可 陶磊

(復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科 上海 200031)

頭頸部腫瘤是全球第6常見(jiàn)的惡性腫瘤類(lèi)型，其中頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)占90%，全球范圍內(nèi)，每年有超過(guò)55萬(wàn)例新發(fā)病例和38萬(wàn)例死亡病例[1-2]。根據(jù)腫瘤的生長(zhǎng)部位和TNM分期，目前頭頸部腫瘤的治療方式主要為手術(shù)治療和放射及化學(xué)治療，但治療效果仍不盡理想。近年來(lái)，以免疫檢查點(diǎn)程序性死亡蛋白-1(programmed death-1，PD-1)和程序性死亡受體-1(programmed cell death ligand-1，PD-L1)為靶點(diǎn)的腫瘤免疫治療在頭頸部腫瘤治療中取得了突破性的進(jìn)展，但在治療晚期復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的HNSCC患者中，其客觀(guān)有效率僅19%，中位總體生存期僅11.6個(gè)月[3]。淋巴細(xì)胞激活基因-3(lymphocyte activating gene-3，LAG-3)是另一個(gè)重要的負(fù)性免疫檢查點(diǎn)，它與PD-1/PD-L1在免疫抑制上具有協(xié)同作用，因此LAG-3有望成為頭頸部腫瘤治療的一個(gè)新免疫靶點(diǎn)。

1 LAG-3的基因定位和結(jié)構(gòu)

LAG-3最早由Triebel等[4]在1990年發(fā)現(xiàn)，屬于免疫球蛋白家族的跨膜糖蛋白。LAG-3編碼基因包含8個(gè)外顯子，跨度為6 kb，定位于12號(hào)染色體短臂末端(12p13.3)。

成熟的LAG-3分子由470個(gè)氨基酸組成，分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū)3個(gè)部分。胞外區(qū)含有4個(gè)免疫球蛋白超家族(IgSF)結(jié)構(gòu)域，即D1、D2、D3和D4，其中D1和D3、D2和D4之間具有高度同源性，因此編碼LAG-3基因可能是由編碼2個(gè)IgSF結(jié)構(gòu)域的基因復(fù)制進(jìn)化而來(lái)[4]。這些特征與CD4分子高度相似，說(shuō)明LAG-3和CD4之間存在緊密聯(lián)系，但在蛋白質(zhì)水平，2個(gè)分子的同源性<20%。LAG-3分子的胞內(nèi)區(qū)由3個(gè)特殊的蛋白質(zhì)基序組成，這也區(qū)別于CD4分子，包括：①絲氨酸磷酸化位點(diǎn)；②在小鼠和人類(lèi)都高度保守的KIEELE基序；③谷氨酸-脯氨酸重復(fù)序列。

2 LAG-3的表達(dá)與配體結(jié)合

Triebel等[4]最早發(fā)現(xiàn)LAG-3在激活的自然殺傷細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞(CD4+和CD8+)上選擇性表達(dá)，在HNSCC微環(huán)境中的腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocyte，TIL)也可發(fā)現(xiàn)LAG-3的表達(dá)[5]。LAG-3還可表達(dá)在其他多種血細(xì)胞中，包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)[6]，活化的B細(xì)胞、yδ T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞[7]。大部分LAG-3分子保留在細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)T細(xì)胞被激活后，LAG-3可以通過(guò)源自微管組織中心(MTOC)的分泌型溶酶體途徑被迅速傳遞到細(xì)胞表面表達(dá)[8]。表達(dá)到T細(xì)胞表面的LAG-3分子以二聚體形式存在，可以抑制T細(xì)胞增殖和激活。凝膠過(guò)濾分析發(fā)現(xiàn)脫落的sLAG-3分子以單體形式存在，天然的sLAG-3無(wú)法與主要組織相容性復(fù)合體MHCⅡ類(lèi)分子結(jié)合，發(fā)揮的生物學(xué)功能有限并在體內(nèi)很快被降解或被排泄出去[9]；但Casati等[10]發(fā)現(xiàn)在體外試驗(yàn)中，可溶性人重組LAG-3蛋白激活抗原呈遞細(xì)胞和增加CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用。

二聚體LAG-3分子通過(guò)D1V樣結(jié)構(gòu)域頂端與MHCⅡ類(lèi)分子結(jié)合，它的親和力遠(yuǎn)大于CD4分子，對(duì)人體免疫系統(tǒng)起抑制作用[11]。但由于LAG-3還可以抑制其他CD4-細(xì)胞的激活，Okazaki等[12]認(rèn)為L(zhǎng)AG-3的免疫抑制作用并不完全歸因于其競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合MHCⅡ類(lèi)分子，可能還通過(guò)傳導(dǎo)一種獨(dú)特的抑制性信號(hào)起作用。近年來(lái)，Weber等[13]發(fā)現(xiàn)在腫瘤微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞的表面，LAG-3可以與半乳糖凝集素-3(Galectin-3)結(jié)合從而抑制T細(xì)胞的功能。Wang等[14]發(fā)現(xiàn)LAG-3還可與纖維蛋白原樣蛋白-1(FGL-1)結(jié)合，對(duì)T細(xì)胞的殺傷功能起抑制作用。

3 LAG-3與其他免疫檢查點(diǎn)

3.1 PD-1/PD-L1 PD-1在腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成中起了重要的作用，抗PD-1/PD-L1免疫治療在多種腫瘤中取得了顯著的臨床效果，然而仍有很大一部分患者對(duì)PD-1/PD-L1抗體耐藥，或在治療過(guò)程逐漸產(chǎn)生耐藥性[15]。在抗PD-1/PD-L1單藥治療過(guò)程中，少數(shù)腫瘤的藥物應(yīng)答率>40%，且其中大部分患者僅為部分應(yīng)答[16]。Thommen等[17]發(fā)現(xiàn)LAG-3、白細(xì)胞分化抗原4(CTLA4)等共抑制分子的表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌患者對(duì)抗PD-1/PD-L1抗體的耐藥性產(chǎn)生有關(guān)。

越來(lái)越多的證據(jù)表明，LAG-3和PD-1/PD-L1在功能上存在密切的合作，兩者共同介導(dǎo)免疫穩(wěn)態(tài)和增強(qiáng)腫瘤的耐受性[18]。效應(yīng)T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)答對(duì)于機(jī)體有效清除腫瘤組織和防止腫瘤轉(zhuǎn)移至關(guān)重要[19]。一項(xiàng)小鼠轉(zhuǎn)移性卵巢癌模型研究發(fā)現(xiàn)，PD-1是主要的免疫抑制性受體，而LAG-3等共抑制分子主要起輔助作用，同時(shí)應(yīng)用PD-1和LAG-3的抗體可有效增加卵巢癌微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，增加效應(yīng)T細(xì)胞分泌γ-IFN、TNF-α等細(xì)胞因子，減少Tregs和髓源抑制性細(xì)胞。此外還發(fā)現(xiàn)，若僅應(yīng)用單藥可使另一免疫抑制分子的表達(dá)增加[20]。Burugu等[21]發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中PD-1/PD-L1+細(xì)胞所占的比例越高，LAG-3+TILs的比例也會(huì)增高。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)非小細(xì)胞肺癌中，TILs上LAG-3過(guò)表達(dá)與PD-1/PD-L1的表達(dá)顯著相關(guān)，而LAG-3和PD-1都低表達(dá)的患者預(yù)后好[22]?？偟膩?lái)說(shuō)，這些臨床前數(shù)據(jù)表明聯(lián)合應(yīng)用PD-1/PD-L1抗體和LAG-3抗體治療腫瘤的可行性和必要性[23]。

3.2 CTLA-4 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)與LAG-3在調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫反應(yīng)的方式相似， 兩者都是通過(guò)與TCR結(jié)合抑制TCR的正常信號(hào)通路，負(fù)向調(diào)節(jié)T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，觸發(fā)Tregs的免疫抑制功能發(fā)揮作用[24]。一項(xiàng)評(píng)估CTLA-4抗體伊匹單抗(ipilimumab)對(duì)治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的臨床研究發(fā)現(xiàn)，伊匹單抗可增加TIL表達(dá)LAG-3的頻率,從而削弱了TIL的腫瘤殺傷功能[25]。因此聯(lián)合運(yùn)用CTLA-4抗體和LAG-3抗體可能增加腫瘤治療的效果。

4 LAG-3和頭頸部腫瘤免疫治療

頭頸部腫瘤以HNSCC最多見(jiàn)。Deng等[5]分析人HNSCC標(biāo)本組織發(fā)現(xiàn)：LAG-3在TIL表面高表達(dá)，并且它的高表達(dá)與腫瘤病理分級(jí)高、腫瘤體積巨大和淋巴結(jié)陽(yáng)性有關(guān)；TIL上LAG-3的表達(dá)可能與HNSCC的腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移相關(guān)，靶向LAG-3可能是治療復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移HNSCC的有效靶點(diǎn)；生存分析發(fā)現(xiàn)，在淋巴結(jié)陰性的HNSCC患者中，LAG-3的高表達(dá)提示患者的預(yù)后較差；小鼠HNSCC模型中，體內(nèi)注射LAG-3的特異性抗體可以通過(guò)顯著增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤應(yīng)答，減少Tregs和髓源性抑制性細(xì)胞等免疫抑制細(xì)胞的數(shù)量來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性抗腫瘤免疫應(yīng)答，從而延緩腫瘤的生長(zhǎng)。

Hanna等[26]發(fā)現(xiàn)，在抗PD-1/PD-L1不應(yīng)答的頭頸部腫瘤患者中LAG-3高表達(dá)，因此LAG-3高表達(dá)可用于預(yù)測(cè)抗PD-1/PD-L1的治療效果。Mishra等[27]分析KrasG12D突變和Smad4基因缺失的小鼠鱗狀細(xì)胞癌模型發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織內(nèi)CD8+TILs被過(guò)度激活而導(dǎo)致細(xì)胞耗竭，這可能與共抑制分子PD-1和LAG-3分子共表達(dá)增加有關(guān)；表達(dá)LAG-3分子的CD4+TILs數(shù)量也明顯增加；同時(shí)應(yīng)用抗PD-1抗體和抗LAG-3抗體可以明顯抑制小鼠腫瘤的生長(zhǎng)。

另有一項(xiàng)對(duì)20例HNSCC患者的研究發(fā)現(xiàn)[28]，經(jīng)過(guò)放射及化學(xué)治療后，這些患者腫瘤組織的免疫微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞、CD4+ Tregs以及表達(dá)LAG-3、PD-1 T細(xì)胞的數(shù)量均較放射及化學(xué)治療前增加，這提示免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合放射及化學(xué)治療可提高HNSCC的治療效果。但是值得一提的是，在此研究中，大多數(shù)患者為男性，伴有局部晚期人類(lèi)乳頭狀瘤病毒相關(guān)疾病，且80%的腫瘤原發(fā)于口咽部，因此這些患者可能不能代表HNSCC全體患者。

目前針對(duì)LAG-3分子的在研治療藥物主要分為2大類(lèi)，一類(lèi)是可溶性L(fǎng)AG-3重組融合蛋白LAG-3Ig，可在體內(nèi)激活抗原呈遞細(xì)胞和T細(xì)胞，代表性藥物是Immutep SA 公司生產(chǎn)的IMP321 (eftilagimod alpha)；另一類(lèi)是靶向LAG-3單抗，包括LAG-525 (IMP701)、施貴寶公司生產(chǎn)的BMS-986016 (Relatlimab)以及默克公司生產(chǎn)的MK-4280等，還包括同時(shí)拮抗LAG-3和PD-1/PD-L1的雙靶點(diǎn)藥物MGD013和FS118?，F(xiàn)有26項(xiàng)注冊(cè)的靶向LAG-3臨床試驗(yàn)研究正在進(jìn)行(部分見(jiàn)表1)，其中有20項(xiàng)是研究與PD-1/PD-L1抗體的聯(lián)合治療。

表1 目前部分靶向LAG-3的臨床試驗(yàn)研究

注：Pembrolizumab、Nivolumab為抗PD-1抗體

5 展望

隨著腫瘤免疫研究的不斷發(fā)展和靶向免疫治療藥物的不斷出現(xiàn)，越來(lái)越多的腫瘤患者從中獲益。目前頭頸部腫瘤領(lǐng)域中對(duì)LAG-3分子的研究極少，但綜合其他腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，LAG-3已展現(xiàn)出了不同于其他負(fù)性免疫檢查導(dǎo)致腫瘤免疫抑制的作用機(jī)制，提示LAG-3分子有望成為頭頸部腫瘤免疫治療中一個(gè)重要靶點(diǎn)。LAG-3和PD-1抗體的聯(lián)合治療是目前的研究熱點(diǎn)，其在頭頸部免疫治療中的效果和毒性反應(yīng)仍需進(jìn)一步探索和研究。