TIM3與血液系統(tǒng)腫瘤關(guān)系的研究進展

陳碧琪，陳寶安，程堅

(1.東南大學 醫(yī)學院，江蘇 南京 210009； 2.東南大學附屬中大醫(yī)院 血液科，江蘇 南京 210009)

腫瘤是嚴重威脅人類生命健康的一類疾病，腫瘤免疫治療領(lǐng)域在近幾年備受關(guān)注，免疫檢查點抑制劑亦成為腫瘤研究的熱點。免疫檢查點是一類免疫抑制性分子，它的高表達可以引起T細胞的耗竭，從而降低腫瘤細胞的免疫監(jiān)視和殺傷作用，進一步導致腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸。T細胞免疫球蛋白黏蛋白分子3(T cell immunoglobulin domainand mucin domain protein- 3, TIM3)作為近年來研究較熱門的檢查點分子，在血液系統(tǒng)腫瘤中作用的研究，包括與血液系統(tǒng)腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后之間關(guān)系的研究也逐漸增多。

1 TIM3的分子生物學特征

TIM3也稱甲型肝炎病毒細胞受體2(human hepatitis a virus cellular recptor 2, HAVCR2)，屬于TIM基因家族的成員。在人體內(nèi)，TIM家族包括TIM1、TIM3及TIM4，位于5號染色體上；在小鼠體內(nèi)，TIM家族包括TIM1～TIM8共8種，位于染色體11B1.1.7上[1]。TIM3由信號肽、胞外的IgV結(jié)構(gòu)域、黏蛋白結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)以及含有磷酸化位點的胞漿內(nèi)尾區(qū)構(gòu)成[2]。TIM3有半乳糖凝集素- 9(galectin- 9，Gal- 9)、癌胚抗原細胞黏附分子1(carcino- embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM1)、高遷移率族蛋白B1(high mobility group B1，HMGB1)和磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PtdSer)4個配體[1]。

1.1 TIM3/Gal- 9信號通路

Gal- 9可以特異性地識別TIM3的IgV結(jié)構(gòu)域，引起TIM3胞漿內(nèi)尾區(qū)在酪氨酸256(Tyr256)和263(Tyr263)的磷酸化[3]，并從尾區(qū)釋放出人白細胞抗原B相關(guān)轉(zhuǎn)錄物(Bat3)和無活性Lac(在酪氨酸505位點磷酸化，Tyr505位點)，形成負性調(diào)節(jié)信號，從而抑制輔助性T細胞1(Th1細胞)的增殖，進而引起細胞的死亡。Kikushige等[4]在2015年證實，在髓系白血病干細胞中，通過自分泌TIM3/Gal- 9信號通路激活典型的wnt信號通路，他們在研究中發(fā)現(xiàn)TIM3是白血病干細胞(LSCs)的特異性表面標記物，并且在急性髓系白血病(AML)患者的血清中檢測到高表達的Gal- 9，因此他們認為TIM3/Gal- 9通路是LSCs的重要刺激環(huán)路。

1.2 TIM3/CEACAM1信號通路

CEACAM1是最近發(fā)現(xiàn)的TIM3的配體，研究發(fā)現(xiàn)CEACAM1可以與TIM3的CC′片段及FG片段結(jié)合，兩者的結(jié)合可以引發(fā)TIM3釋放Bat3，從而引起TIM3介導的TCR信號的抑制。CEACAM1不僅在T細胞上表達，也在單核細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞(DC細胞)上表達，TIM3- CEACAM1信號通路可能引起T細胞的抑制和髓樣細胞中的順式及反式的免疫應(yīng)答。順式作用促進成熟TIM3在細胞表面的穩(wěn)定性，順式和反式作用均可介導TIM3的抑制功能[5]。Zhang等[6]的研究證實，在結(jié)直腸癌患者體內(nèi)，TIM3和CEACAM1的共表達可以介導T細胞衰竭，因此TIM3/CEACAM1信號通路可能成為癌癥免疫治療的重要靶點。

1.3 TIM3/PtdSer信號通路

PtdSer是一種陰離子磷脂，存在于所有哺乳動物細胞中，它是目前已知的唯一一個可以與TIM受體家族結(jié)合的非蛋白。有研究證實PtdSer與TIM3結(jié)合后可以誘導吞噬細胞的胞外增殖[7]。因為PtdSer參與免疫細胞的耐受，所以有學者提出PtdSer與TIM3相互作用促進免疫細胞的衰竭。由于PtdSer位于凋亡小體的表面，在誘導腫瘤細胞死亡后，其可能會刺激自然殺傷細胞(NK細胞)引起它的衰竭；另外TIM3+抗原呈遞細胞(APC)吞噬凋亡小體，而T細胞上表達的TIM3所形成的復(fù)合物是沒有吞噬作用的，但此復(fù)合物可以提供免疫刺激信號[8]。

1.4 TIM3/HMGB1信號通路

HMGB1是存在于真核細胞核內(nèi)的非組蛋白染色體結(jié)合蛋白，是一個含有215個氨基酸殘基的單鏈多肽，它可以與核酸形成復(fù)合物，與腫瘤浸潤的DC細胞所表達的各種模式識別受體相結(jié)合，從而在腫瘤患者體內(nèi)產(chǎn)生保護性的免疫應(yīng)答[3]。腫瘤浸潤DC細胞表達的TIM3可以與HMGB1相結(jié)合，通過阻斷Toll樣受體3(TLR3)、TLR7、TLR9及細胞質(zhì)中DNA、RNA相關(guān)的免疫反應(yīng)，抑制HMGB1與核酸形成復(fù)合物，從而核酸無法被TLR所識別，相關(guān)的信號通路被阻斷，進而阻斷轉(zhuǎn)錄因子干擾素(IFN)、調(diào)節(jié)因子3(IRF3)等的激活，引起免疫抑制及免疫逃逸。TIM3/HMGB1信號通路在核酸介導的固有免疫中起著重要作用[9- 10]。

2 TIM3與髓系腫瘤關(guān)系的研究進展

2.1 TIM3與骨髓增生異常綜合征(MDS)

MDS是一組源于骨髓造血干細胞/祖細胞的惡性克隆增殖性疾病。惡性克隆增多，免疫缺陷可能是MDS的發(fā)病機制之一。細胞毒性T淋巴(CTL)細胞是清除惡性克隆的主要效應(yīng)細胞之一。在惡性腫瘤和慢性病毒感染的環(huán)境中，因為TIM3、PD- 1、CTLA- 4、LAG3及骨髓來源的抑制性細胞(marrow derived suppressor cells，MDSCs)等的存在，CD8+T細胞常表現(xiàn)出凋亡增加和細胞因子產(chǎn)生減少的細胞功能衰竭狀態(tài)[11- 12]。Tao等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，TIM3的配體Gal- 9在MDSCs中過表達，在MDS患者骨髓及血清中表達升高。MDS患者或正常對照組的CD8+T細胞與MDS患者的MDSCs共培養(yǎng)后，產(chǎn)生較少的穿孔素(Per)和顆粒酶B(GB)，且早期凋亡增加。同時，使用TIM3/Gal- 9通路抑制劑可以恢復(fù)CD8+T細胞產(chǎn)生的部分細胞因子。此外，CD8+T細胞與過量的外源性Gal- 9共培養(yǎng)后產(chǎn)生較少的Per和GB，而TIM3/Gal- 9通路抑制劑同樣可以恢復(fù)CD8+T細胞的功能。過量外源性Gal- 9與MDS CD8+T細胞共培養(yǎng)后，Notch1、EOMES(與Per及GB分泌相關(guān))、p- mTOR和p- AKT(與細胞增殖相關(guān))表達降低。這些結(jié)果提示，MDSCs可能是Gal- 9的供體，TIM3/Gal- 9通路可能參與MDS中CD8+T細胞的衰竭，負性調(diào)控T細胞免疫，導致MDS惡性克隆免疫逃逸及過度增殖。

2.2 TIM3與AML

AML是起源于骨髓的非淋巴系造血祖細胞的惡性腫瘤，其病因及發(fā)病機制尚不明確。AML微環(huán)境具有免疫抑制和抗凋亡作用，促進惡性腫瘤的生存。徐良靜等[14]研究發(fā)現(xiàn)，AML患者的白血病細胞上表達TIM3，且TIM3 mRNA高表達于非M3型的急性白血病患者體內(nèi)。TIM3作為炎癥受體和生長因子，通過激活磷脂酰肌醇- 3(Phosphatidylinositol- 3，PI- 3)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途徑和缺氧誘導因子1(hypoxia- inducing factor，HIF- 1)途徑，上調(diào)AML患者體內(nèi)的糖酵解途徑和引起血管生成反應(yīng)[15]。若T淋巴細胞表達TIM3將會是AML患者預(yù)后不良的一個指標，根據(jù)Zahran等[16]的研究，AML患者中輔助性T淋巴細胞(TIM3/CD4+)和細胞毒性T淋巴細胞(TIM3/CD8+)上TIM3的表達明顯高于對照組，且與持續(xù)性白血病患者相比，完全緩解(CR)患者中TIM3/CD4+和Tim3/CD8+的水平要低。有研究[17]表明，阻斷TIM3/GAL- 9和PD- 1通路后，白血病干細胞惡性分化程度會顯著降低，因此TIM3抑制劑可以作為AML治療的特異性靶點。TIM3在AML的發(fā)病機制與預(yù)后中起著重要作用，通過研究TIM3的靶向作用將會為AML患者帶來新的生機。

2.3 TIM3與慢性粒細胞白血病(CML)

CML是骨髓造血干細胞克隆性增殖形成的惡性腫瘤。越來越多的證據(jù)表明，免疫系統(tǒng)的改變影響著CML患者的預(yù)后，隨著酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors, TKI)的研發(fā)，CML的預(yù)后已經(jīng)得到改善[18]。盡管TKI對許多患者有著長期緩解的作用，但免疫檢查點抑制劑在CML中的治療潛力尚未得到充分的評估。Bruck等[19]研究了免疫抑制檢查點分子TIM3、PD1、CTLA4、LAG3和免疫激動檢查點分子OX40在T細胞中的表達。與正常對照組相比，CML組的T細胞中TIM3、PD1，特別是CTLA4表達水平更高；LAG3在CD4+CD8+T細胞上表達較低，OX40在CD8+T細胞中表達較低。這表明CD8+T細胞的細胞毒性和活化能力降低。雖然這些結(jié)果表明CML患者骨髓中存在明顯的免疫抑制，但其是否能夠反映對白血病細胞的直接適應(yīng)性免疫反應(yīng)還有待研究?？傊?，免疫檢查點抑制劑的治療可能使CML患者達到分子緩解甚至治愈，研究TIM3等檢查點抑制劑意義重大。

3 TIM3與淋巴系統(tǒng)腫瘤關(guān)系的研究進展

3.1 TIM3與慢性淋巴細胞白血病(CLL)

CLL是一種成熟B細胞克隆增殖性腫瘤，以小淋巴細胞在外周血、骨髓、脾臟和淋巴結(jié)聚集為特征。目前CLL的治療方案有多種，包括化療、免疫療法、靶向藥物治療以及骨髓移植，但治療后的短期受益和疾病高復(fù)發(fā)率仍困擾著眾多患者及研究者。近年來NK細胞在CLL中的作用受到越來越多的關(guān)注。在Rezazadeh等[20]的研究中可以看出，CLL患者外周血NK細胞中TIM3表達顯著升高，NKp30受體表達顯著下調(diào)；且他們通過實驗發(fā)現(xiàn)TIM3的表達與CLL患者低血紅蛋白水平、高淋巴細胞絕對計數(shù)、高血清C反應(yīng)蛋白(CRP)水平等不良預(yù)后因素顯著相關(guān)，NK細胞的活性依賴于激活和抑制信號分子之間的平衡，而CLL患者體內(nèi)TIM3及NKp30的異常表達說明了CLL患者體內(nèi)NK細胞的衰竭狀態(tài)。Rezazadeh等[20]試圖通過使用PD- 1和TIM3的阻斷抗體來逆轉(zhuǎn)早期CLL患者體內(nèi)耗竭的CD8+T細胞，但發(fā)現(xiàn)這些阻斷抗體并不能重新激活CD8+T細胞。這可能與實驗對象為早期CLL患者有關(guān)，TIM3和PD- 1阻斷劑可能更適用于更具侵襲性的CLL患者。雖然TIM3抑制劑在CLL診治中效果尚不明朗，但TIM3在CLL患者體內(nèi)的高表達提示我們，它是一個有研究前景的免疫檢查點和未來CLL免疫治療的一個靶點。

3.2 TIM3與彌漫性大B細胞淋巴瘤(DLBCL)

DLBCL是成人最常見的淋巴瘤，是B淋巴細胞發(fā)育異常的結(jié)果。60%～70%的患者在使用R- CHOP聯(lián)合免疫化療后可以達到長期緩解，但仍存在30%～40%的復(fù)發(fā)率。因此尋找新的免疫治療對難治性DLBCL十分重要。Autio等[21]通過相應(yīng)抗體檢測DLBCL患者體內(nèi)CD4+T細胞的免疫檢查點分子CD3、CD4、TIM3、LAG3和CD8+T細胞CD8、TIM3、LAG3、PD1發(fā)現(xiàn)，在免疫檢查點分子中，TIM3表達最高，且是影響疾病預(yù)后的一個重要指標。在皰疹病毒相關(guān)性的DLBCL患者體內(nèi)，Keane等[22]證實了高表達的LAG3與高侵襲性有關(guān)，并會導致不良的預(yù)后；他們在研究中發(fā)現(xiàn)，LAG3在CD41調(diào)節(jié)性T細胞和CD81腫瘤浸潤性淋巴細胞上表達最多，其通常與PD- 1及TIM3共表達。TIM3和(或) LAG3抑制劑聯(lián)合治療能否進一步改善DLBCL患者的預(yù)后仍有待進一步研究。

4 TIM3抑制劑在腫瘤治療中作用的研究進展

臨床前癌癥模型的體內(nèi)數(shù)據(jù)和晚期癌癥患者T細胞的體外數(shù)據(jù)都支持TIM3抑制劑在抗腫瘤免疫中的有效促進作用。因此針對TIM3免疫檢查點抑制劑的癌癥免疫治療的臨床研究引起了學者們相當大的興趣。

在臨床前小鼠腫瘤模型中，TIM3和PD- 1的協(xié)同抑制在增強腫瘤生長抑制方面顯示出了顯著的協(xié)同作用。在肺腺癌患者中，TIM3的表達與PD- 1表達相關(guān)，且與較差的無復(fù)發(fā)生存和總生存呈正相關(guān)[23- 24]。

在抗程序性細胞死亡受體1(PD- 1)治療無效或抗PD- 1治療后獲得適應(yīng)性耐藥的小鼠肺癌模型和人類肺癌患者中，TIM3經(jīng)常在抗PD- 1結(jié)合的T細胞上上調(diào)[25]。在小鼠模型中，抗PD- 1失效時加入抗TIM3抗體增加了中位生存率和IFN的表達量[26]，提示PD- 1/程序性細胞死亡受體配體1(PD- L1)阻斷可能是抗TIM3的一種有前景的聯(lián)合治療藥物。評估抗TIM3和抗PD- 1聯(lián)合應(yīng)用療效的研究正在進行Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗，試驗第一階段由Eli Lilly公司(LY3321367+LY3300054, NCT03099109)[27]、Tesaro(TSR- 022+ TSR- 042, NCT02817633)[28]和Novartis制藥公司(MBG453+ spartalizumab, NCT03099109)[29]進行，研究結(jié)果顯示，抗TIM3和抗PD- 1組合具有良好的耐受性和可管理的安全性，并且表現(xiàn)出臨床活性。

目前國內(nèi)外均沒有已經(jīng)上市的針對TIM3這個免疫檢查點的抑制劑，但對TSR- 022藥物的研究正在深入進行。TSR- 022是TIM3單克隆抗體，它正作為一種單一抑制劑和PD- 1抑制劑聯(lián)合應(yīng)用于晚期實體腫瘤患者。Friedlaender等[2]的研究中選擇了39例使用抗PD- 1治療的非小細胞肺癌患者，每3周給予500 mg固定量的TSR- 042和100 mg(14例患者)或300 mg(25例患者)的TSR- 022。在100 mg劑量組中，1例患者部分緩解(PR)，3例患者疾病趨于穩(wěn)定(SD)；而在300 mg劑量組中，3例患者PR，8例SD。藥代動力學分析顯示，300 mg劑量不足以維持最大的藥效學，而900 mg劑量組的研究正在進行中。盡管目前結(jié)果來看，腫瘤緩解率較低，但還是可以證明TIM3抗體TSR- 022對疾病有控制作用。

基于實體腫瘤的TIM3抑制劑近幾年被研究較多，而對血液系統(tǒng)腫瘤的特效TIM3抑制劑還處于前期基礎(chǔ)研究階段。目前已經(jīng)被報道的TIM3單克隆抗體Sym023[30]正處于臨床試驗中。主要是研究Sym023對惡性腫瘤、淋巴瘤患者是否具有療效、是否安全。諾華公司的MBG- 453藥物單獨或者與PD- 1抗體PDR001聯(lián)用治療AML及高危MDS等惡性髓系腫瘤安全性及有效性的臨床試驗也正在進行中[31]。

5 TIM3抑制劑在血液系統(tǒng)腫瘤治療中應(yīng)用的展望

TIM3的多配體給了解TIM3生物學特征帶來了挑戰(zhàn)，TIM3作為腫瘤免疫治療的免疫檢查點，了解TIM3的結(jié)構(gòu)在介導其抑制功能中的作用十分重要。具有功能效力的TIM3抗體是因為阻斷了某一個特定配體發(fā)揮作用，還是因為它們耗盡了TIM3的排出細胞，需要進一步的研究來佐證。

TIM3抑制劑能夠有效提高固有免疫，有望成為血液系統(tǒng)腫瘤治療的新方法之一。但血液系統(tǒng)疾病生物學特性多種多樣，發(fā)病機制及病因錯綜復(fù)雜，TIM3檢查點及其配體結(jié)合所形成的免疫信號通路在不同腫瘤中發(fā)揮的作用可能也不盡相同；在某種血液系統(tǒng)疾病中何種信號通路起著主導作用仍有待研究；在治療過程中何時使用TIM3抑制劑及單用TIM3抑制劑和(或)聯(lián)合使用多種抑制劑才能達到更好的預(yù)期療效也需進一步研究。盡管還有眾多問題需要解決，但TIM3抑制劑仍是目前最有前景的腫瘤免疫治療的靶向藥之一。