Tim-3在頭頸部鱗癌中的研究進展

王健行，姚 瑤綜述，張 園審校

0 引 言

頭頸部鱗癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)是主要包括口腔、口咽、喉和下咽的鱗狀上皮引起的異質性腫瘤[1]。全球每年有超過70萬人被診斷為HNSCC，并導致超過38萬人死亡[2]，在2020年新發(fā)HNSCC約74萬例，占所有新發(fā)癌癥的3.9%[3]。近年來，免疫治療在HNSCC的運用得到了一定的發(fā)展，主要對程序性死亡蛋白1(programmed death 1,PD-1)和程序性死亡蛋白1配體(programmed death ligand-1,PD-L1)這些免疫檢查點進行抑制，且經(jīng)證實可提高患者的總生存期[4]。然而，只有不到15%的患者對于免疫治療有反應[5]。通過尋求新的免疫檢查抑制點及相應的阻斷措施可能會改善免疫治療在HNSCC患者的療效及預后。T細胞免疫球蛋白黏蛋白3(T-cell immunoglobulin mucin 3,Tim-3)作為新發(fā)現(xiàn)的免疫檢查抑制點，可在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment TME)中多種免疫細胞表達，造成免疫抑制。下面對Tim-3在HNSCC微環(huán)境的作用及研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 Tim-3 結構和功能

1.1 Tim-3 編碼基因和蛋白結構Tim-3是Ⅰ型細胞表面的糖蛋白，屬于Tim免疫調節(jié)蛋白家族的成員之一，首次發(fā)現(xiàn)于2002年，其編碼基因HAVCR2位于人類基因組中的5q33.2，該區(qū)域與哮喘、過敏和自身免疫有關[6]。其蛋白結構包括一個N-末端免疫球蛋白樣結構區(qū)、一個O-連接糖基化和N-連接糖基化的粘蛋白結構區(qū)、一個跨膜結構區(qū)和一個具有酪氨酸磷酸化基序的細胞質區(qū)。與PD-1等其他免疫抑制點相比不同的是，Tim-3在其細胞質尾部缺乏經(jīng)典的抑制性免疫受體酪氨酸抑制結構或免疫受體酪氨酸的開關信號基序[7]。位于Tim-3細胞質尾部的酪氨酸殘基Y256和Y263可促進人類白細胞抗原B關聯(lián)轉錄因子3(human leukocyte antigen-B associated transcript 3,BAT3)和Src激酶家族成員中的Fyn相互作用。當Tim-3不與配體結合時，BAT-3可附著在Tim-3的細胞質尾部并招募酪氨酸激酶Lck，抑制Fyn與其結合并維持T細胞的激活。反之，則會引起免疫功能抑制[8]。

1.2Tim-3 配體和功能介紹Tim-3廣泛表達于腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrates lymphocytes,TILs)、樹突狀細胞(dendritic cells,DCs)、腫瘤相關巨噬細胞(tumour-associated macrophages TAMs)和自然殺傷細胞(natural Killer Cells,NKs)等，通過結合不同的配體發(fā)揮免疫抑制作用，其配體包括半乳糖凝集素-9(galectin9,Gal-9)，磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine,PtdSer)，高遷移率族蛋白B1(high mobility group box1protein,HMGB1)和癌胚抗原相關細胞粘附分子1(carcino-embryonic antigen related cellular adhesionmolecule1,CEACAM-1)[9]。

Gal-9是一種可溶性蛋白，可識別Tim-3結構區(qū)中N連接糖鏈的結構，兩者相互作用可介導效應T細胞凋亡[10]。PtdSer是一種暴露在凋亡細胞表面的磷脂，與Tim-3結合是體內處理凋亡細胞的重要機制[11]。HMGB1作為檢測內源性危險信號的損傷相關分子模式蛋白，和Tim-3在DCs上相互作用可以抑制模式識別受體介導的對腫瘤核酸的天然免疫反應[12]。CEACAM-1是一種在抗病毒反應中起著調節(jié)作用的糖蛋白，分布于多種免疫細胞和腫瘤細胞[13]。Tim-3和CEACAM-1結合可以觸發(fā)Tim-3的BAT-3釋放，從而允許Tim-3介導的抑制T細胞抗原受體反應[14]。最新研究表明，Tim-3和CEACAM-1等共信號蛋白可在效應T細胞反應的不同階段改變其對再刺激誘導細胞死亡機制的敏感性，影響人類自身免疫環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[15]。

2 Tim-3在TME的作用

2.1 Tim-3和T淋巴細胞TME是腫瘤存在的細胞環(huán)境，包括基質細胞、成纖維細胞、免疫細胞等。在TME中，腫瘤細胞可以通過上調 T 細胞抑制受體和凋亡受體(Gal-9、PD-L1等)來直接抑制 T淋巴細胞的功能[16]。Tim-3主要影響CD8+和CD4+T細胞的功能實現(xiàn)免疫抑制[17]。CD8+細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocytes,CTLs)是TME中殺傷腫瘤的重要淋巴細胞，可以通過穿孔素和顆粒酶直接接觸并裂解靶細胞，或通過Fas/Fas L(Fas Ligand,Fas配體)信號通路以及Ⅱ型干擾素(interferon γ,IFN-γ)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)的分泌誘導靶細胞凋亡。細胞功能試驗表明Tim-3+CD8+TILs具有降低細胞增殖和細胞活性，以及抑制效應細胞因子(IFN-γ和TNF-α)產生的作用，降低抗腫瘤的活性，說明Tim-3表達的上調標志著CTLs功能的失活[18]。這可能是因為Tim-3拮抗了T細胞特異性轉錄因子(T-cell-specific transcription factor 1， TCF-1)，影響CD8+T淋巴干細胞的功能[19]。CD4+輔助性T細胞1型(helper T cells，Th1)細胞在抗原刺激后產生高水平的IFN-γ和TNF-α，并對細胞內病原體和腫瘤細胞進行殺傷作用。白細胞介素-12(interleukin,IL-12)可以促進Tim-3在Th1細胞上的表達，抑制細胞因子如TNF和INF-γ的分泌，造成免疫功能的下降[20]。在肝癌和人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)陽性的宮頸癌中，阻斷Gal-9與Tim-3的相互作用，可以恢復Th1和CD8+T淋巴細胞分泌IL-2 和 IFN-γ的功能，提高抗腫瘤療效[21-22]。調節(jié)性T細胞(regulatory T cells,Tregs)是CD4+T細胞的一個子集，作為抗腫瘤免疫反應的抑制劑，通過釋放細胞因子來抑制免疫效應細胞。在腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)Tim-3和PD-1在CD4+Tregs上共表達，促進Tregs分泌更多的IL-10，造成免疫抑制[23]。

2.2Tim-3 和其他免疫細胞TAMs可以分為經(jīng)典活化 (M1) 型和替代活化 (M2) 型2種，M2型具有抑制效應T細胞介導的抗腫瘤免疫反應，促進腫瘤細胞生長和轉移的功能[24]。在一項結腸炎相關癌癥的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，Tim-3通過和信號轉導與轉錄激活子1(signal transducerand activator of transcription 1,STAT1)結合并抑制STAT1-miR-155信號通路來促進M2型巨噬細胞極化[25]。Tim-3可能也是NKs功能失調的標記物。在黑色素瘤患者的外周血液中阻斷NKs中Tim-3的表達可以恢復殺傷功能[26]。同樣的，在對肺癌患者的NKs進行Tim-3的抑制會恢復其細胞毒性和增加IFN-γ的產生，發(fā)揮抑癌作用[27]。在DCs中，有研究證實布魯頓酪氨酸蛋白激酶作為Tim-3信號的近端成分，通過c-Src阻斷抑制核因子κB通路，從而抑制DCs的激活，干擾抗腫瘤療效[28]。

3 Tim-3在HNSCC的免疫抑制作用

HNSCC的TME中，Tim-3可通過結合Gal-9抑制效應T細胞功能[29]，且較PD-1有更強的免疫抑制作用。Liu等[30]發(fā)現(xiàn)盡管PD-1在HNSCC中表達較高，但Tim-3+Tregs表達更高的Ⅰ型效應細胞因子和趨化因子基因，因而較PD-1+Tregs更能表現(xiàn)出抑制幼稚T細胞增殖的能力，同時也驗證了在PD-1抗體治療期間IFN-γ的增加有利于逆轉Tim-3+Tregs的抑制功能。另外，有研究證實HPV+口咽癌患者Tim-3+CD8+TILs分泌 IFN-γ的功能明顯受抑制，Tim-3抗體聯(lián)合PD-1抗體和HPV疫苗更能提高免疫治療的客觀反應率[31]。在別的免疫細胞類型中，Tim-3與HNSCC的相關機制研究仍較少。雖然Tim-3已被證實促進M2型巨噬細胞形成[25]，但有研究在HNSCC老鼠模型中抑制Tim-3的表達，并沒有發(fā)現(xiàn)M2巨噬細胞標記物的減少，這可能是由于Tim-3在老鼠巨噬細胞上表達有限[32]。Yang等[33]在轉基因HNSCC小鼠模型中發(fā)現(xiàn)漿細胞樣DCs耗竭后可以增加TME中CD4+和CD8+T細胞的增殖，降低Tim-3的表達。在人類HNSCC中，漿細胞樣DCs表達程度與Tim-3呈正相關，且表達越高預后越差。然而，HNSCC中Tim-3與NKs的表達情況和免疫抑制作用尚沒有相應的文獻報導?？傊?，Tim-3在HNSCC的免疫調節(jié)機制的研究尚不完善。目前可針對的靶點只局限于Tim-3高表達的TILs。在別的免疫細胞群中，仍需要更多的基礎研究來驗證其可行性。

關于Tim-3在HNSCC治療中的免疫抑制作用也有相應文獻報導。Liu等[29]發(fā)現(xiàn)HNSCC中Tim-3在CD8+T淋巴細胞和CD11b+CD33+骨髓來源的抑制性細胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)上高表達以及與淋巴結轉移程度呈正相關，且免疫組化顯示Tim-3在放化療后復發(fā)的HNSCC患者中表達明顯增加。在尼妥珠單抗作為新輔助治療口腔鱗癌期間，臨床無應答者中可以檢測到更多的Tim-3，PD-1等免疫抑制檢查點的表達[34]。Shayan等[35]在HNSCC老鼠模型中發(fā)現(xiàn)PD-1抗體治療期間，TILs可以通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白[phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K)/protein kinase B(Akt)/the mammalian target of Rapamycin(mTOR),PI3K/Akt/mTOR]信號通路上調Tim-3的表達，形成適應性抵抗，影響免疫治療的療效。這些研究結果表明，Tim-3影響著HNSCC患者的治療效果，使TME處于更強的免疫抑制狀態(tài)。因而，HNSCC綜合治療聯(lián)合Tim-3的免疫治療是否可以提高療效、改善預后，可作為未來研究的方向。

4 Tim-3在HNSCC可行的應用方式

4.1 Tim-3抗體目前，Curigliano等[36]已經(jīng)證實Tim-3抗體在Ⅰ期臨床試驗中具有抗腫瘤的作用且耐受性良好。Jie等[37]認為阻斷Tim-3和PD-1可能會增強基于西妥昔單抗的HNSCC免疫治療，以改善CD8+TILs功能障礙，從而提高療效。鑒于Tim-3在PD-1免疫治療中表達的增加[35]，臨床上如PD-1抗體與Tim-3抗體聯(lián)合應用可能比單獨應用療效更好。多個免疫檢查抑制點抗體的聯(lián)合應用在HNSCC中的治療效果尚需臨床試驗去進一步驗證。

4.2適配體與Tim-3的結合適配體是與特定目標分子結合的單鏈或肽分子，具有低免疫原性、組織穿透力強、易于化學合成與修飾等優(yōu)勢，且與其靶標的結合具有較好親和力，可像抗體一樣實現(xiàn)腫瘤的免疫治療[38]。Gefen等[39]分離出一種與Tim-3具有高親和力的適配體，并在老鼠荷瘤模型中證實與PD-1抗體聯(lián)用具有抗腫瘤作用，且效果優(yōu)于Tim-3抗體。HNSCC中Tim-3與適配體的相關研究尚無文獻報導，但適配體作為一種新型的腫瘤治療分子，在免疫治療方面克服了抗體治療價格昂貴，易引發(fā)副作用的缺點[38]，是否也可以作為HNSCC免疫治療應用的一個更好的選擇值得期待。

4.3結合Tim-3的CAR-T細胞療法嵌合抗原受體T細胞療法(chimeric antigen receptor T-Cell immunotherapy,CAR-T)是一種治療腫瘤的新型精準靶向療法，是指收集患者外周血中的T細胞，在體外進行刺激擴增并通過病毒載體轉入特定的CAR基因，隨后再回輸給患者，在體內發(fā)揮設定的腫瘤殺傷作用[40-42]。將免疫檢查點與CAR-T細胞療法技術相結合運用到腫瘤治療中，可以更有效地殺死腫瘤細胞。已經(jīng)有研究證實在肝癌和胃癌中PD-1與CAR-T治療的聯(lián)合應用可以提高抗腫瘤的療效[43-45]。Tim-3與CAR-T細胞療法結合能否達到更好的臨床效果，需要得到進一步驗證。

4.4聯(lián)合Tim-3的癌癥疫苗癌癥疫苗接種的作用是促進抗原呈遞細胞呈現(xiàn)的腫瘤相關抗原通過主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ類分子和MHCⅡ類分子遞呈給CD8+T細胞和CD4+T細胞，進而激活T細胞，使其增殖，分化，成為效應T細胞，最終產生抗腫瘤免疫[45]。已經(jīng)有臨床試驗報導，個體化的癌癥疫苗可潛在地用于治療多種類型的腫瘤，預防復發(fā)和轉移[46]。HPV+口咽癌患者在接種HPV疫苗后，引起IFN-γ分泌的增加，提高對病毒相關腫瘤抗原的免疫力[47]。有研究研制出了一種新的PD-1 B細胞肽表位疫苗，并將其運用于人表皮生長因子受體2表達的結腸癌小鼠模型中，起到類似納武利尤單抗(PD-1單克隆抗體)的作用，阻斷了PD-1信號通路，恢復了免疫細胞的功能從而促進對腫瘤的清除能力，避免了相關的不良免疫反應[48]。Tim-3能否和PD-1一樣用于癌癥疫苗，需要進一步的基礎和臨床研究。

5 展 望

盡管抗PD-1、PD-L1的免疫治療在HNSCC中已經(jīng)有了一定的進展，但治療效果仍不理想[5]。找到新的免疫抑制點，進行多個靶點的聯(lián)合免疫治療，提高治療療效，減少副作用是未來免疫治療需要解決的主要問題。在目前腫瘤的綜合治療時代，免疫治療如何與手術、放療、化療、靶向和生物治療等手段聯(lián)合以提高療效值得進一步基礎與臨床研究。

Tim-3作為TME中免疫抑制的標志物，有望成為HNSCC新的免疫治療靶點，其在HNSCC中是否促進M2型巨噬細胞極化，在DCs和NKs中的免疫功能調節(jié)機制如何等都是未知的。關于Tim-3在免疫治療中的應用方式，如抗體、適配體、CAR-T和癌癥疫苗等，尚沒有HNSCC方面的研究和臨床試驗。這些將是Tim-3在HNSCC免疫治療應用中的研究方向，需要科研人員和臨床醫(yī)生共同面對。相信在未來，免疫治療技術的成熟能夠為HNSCC患者帶來更多的福音。