聯(lián)合阻斷PD-1及TIM-3分子抗腫瘤相關(guān)研究進(jìn)展

韓得婷，宋魯成

[1.山東中醫(yī)藥大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，濟(jì)南 250014；2.山東省千佛山醫(yī)院(山東第一醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院) 山東省名老中醫(yī)傳承工作室，濟(jì)南 250014]

腫瘤是全球范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅人類健康的重大疾病之一，隨著相關(guān)研究的不斷深入，除傳統(tǒng)的放療、化療、手術(shù)等治療方法，近些年也出現(xiàn)了包括免疫治療在內(nèi)的新療法。近年來，免疫檢查點(diǎn)在腫瘤領(lǐng)域的重要性得到普遍重視。盡管機(jī)體內(nèi)存在細(xì)胞免疫、體液免疫等免疫機(jī)制，仍然有少量的腫瘤細(xì)胞可逃避其監(jiān)視，發(fā)生“逃逸”，進(jìn)而不斷增殖和侵襲。因此，免疫逃逸在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[1]。國(guó)內(nèi)外諸多專家發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞通過干擾正常免疫檢查點(diǎn)信號(hào)，削弱機(jī)體免疫反應(yīng)進(jìn)而利于自身免疫逃逸[2]。免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitor， ICI)通過阻斷免疫負(fù)調(diào)節(jié)信號(hào)激活宿主的抗腫瘤免疫應(yīng)答，從而減少腫瘤的免疫逃逸，是很有前景的腫瘤免疫治療方式。但單一的ICI治療在一段時(shí)間后可能出現(xiàn)耐藥性，因此，為增強(qiáng)療效，使更多患者受益，探索聯(lián)合療法迫在眉睫[3]。本文嘗試從免疫學(xué)角度闡釋檢查點(diǎn)PD-1及T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白3(T-cell immunoglo-bulin mucin 3，TIM-3)在各類腫瘤組織中的表達(dá)及作用機(jī)制，同時(shí)對(duì)未來聯(lián)合應(yīng)用PD-1及TIM-3抗體治療腫瘤作展望。

1 PD-1及TIM-3分子的結(jié)構(gòu)與作用機(jī)制

PD-1為CD28超家族成員，主要表達(dá)于T細(xì)胞、B細(xì)胞和骨髓細(xì)胞表面，可抑制T細(xì)胞活化并下調(diào)效應(yīng)期淋巴細(xì)胞的功能。另外，已有6種抗PD-1抗體獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市[4]。TIM-3是TIM家族成員，高表達(dá)于T細(xì)胞、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞、Th1和CTL表面，能產(chǎn)生抑制性信號(hào)導(dǎo)致Th1、CTL凋亡。PD-1及TIM-3是協(xié)同刺激分子家族重要成員，均屬負(fù)調(diào)控因子，不僅參與調(diào)節(jié)自身免疫過程，而且在腫瘤免疫中也發(fā)揮重要作用。PD-1和/或TIM-3在實(shí)體瘤組織T細(xì)胞表面高表達(dá)，抗體阻斷PD-1和/或TIM-3信號(hào)通路能使腫瘤特異性T細(xì)胞的抗腫瘤活性恢復(fù)；沉默PD-1和/或TIM-3可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，促進(jìn)其凋亡。因此，PD-1及TIM-3分子在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、增殖及凋亡中發(fā)揮重要作用[5]。

2 PD-1及TIM-3分子在CD4+和CD8+T細(xì)胞表面的表達(dá)

PD-L1陽(yáng)性腫瘤組織中CD8+T細(xì)胞增殖率明顯提高，CD4+Foxp3+Treg百分比更高，CD4+和CD8+T細(xì)胞表面PD-1及TIM-3分子表達(dá)增加[6]。此外，TIM-3分子在Foxp3+Treg亞群表面被證明是上調(diào)的[7]。

PD-1及TIM-3在CD4+T細(xì)胞表面共表達(dá)是CD4+T細(xì)胞特異性效應(yīng)/記憶亞群的特征，這些細(xì)胞優(yōu)先分泌Th2型細(xì)胞因子并在母胎界面表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制增殖能力，幫助維持正常妊娠[8]。PD-1+CD244+或PD-1+及TIM-3+CD57+CD8+T細(xì)胞水平的升高可能是導(dǎo)致多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma， MM)組織中T細(xì)胞活化及其免疫功能低下的主要原因之一。此外，檢測(cè)MM細(xì)胞中PD-L1和Gal-9的表達(dá)水平可能為MM患者制定精準(zhǔn)的檢查點(diǎn)阻斷治療策略提供依據(jù)[9]。HBV感染后，PD-1、TIM-3、CD160和CTLA-4抑制性受體持續(xù)高表達(dá)，出現(xiàn)CD8+T細(xì)胞功能障礙[10]。在T細(xì)胞激活過程中，TIM-3和PD-1能有效促進(jìn)紐約食管鱗狀細(xì)胞癌抗原1(New York esophageal squamous cell carcinoma 1， NY-ESO-1)特異性CD8+T細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子產(chǎn)生，提示NY-ESO-1特異性CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤作用可能通過針對(duì)這些抑制性受體的靶向治療得到改善[11]。聯(lián)合阻斷PD-1/PD-L1和TIM-3/Gal-9互作可能有助于預(yù)防晚期急性髓細(xì)胞性白血病(acute myelogenous leukemia， AML)等惡性血液病患者CD4+、CD8+T細(xì)胞耗竭[12-13]，減少免疫抑制及化療耐藥[12]。PD-1+TIM-3+和PD-1hiTIM-3-腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocyte, TIL)功能十分紊亂，而PD-1intTIM-3-TIL在增殖能力和細(xì)胞因子產(chǎn)生方面更活躍，這些結(jié)果更好地解釋了TIL亞群的功能狀態(tài)以及PD-1和TIM-3在腫瘤免疫治療中調(diào)節(jié)抗腫瘤TIL反應(yīng)的作用機(jī)制[14]。

3 PD-1及TIM-3信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞因子分泌的調(diào)控

聯(lián)合靶向TIM-3及PD-1通路不僅促進(jìn)了CD8+T細(xì)胞IFN-γ和TNF-α的分泌，而且促進(jìn)了其增殖[15]?？傊?，TIM-3/Gal-9和PD-1/PD-L1阻斷治療能逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌患者腫瘤誘導(dǎo)的T細(xì)胞耗竭和功能障礙[15]。PD-1+TIM-3+CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ水平顯著低于PD-1-TIM-3-、PD-1+TIM-3-CD8+T細(xì)胞。胃癌患者PD-1+CD8+和TIM-3+CD8+T細(xì)胞數(shù)量的增多與CD8+T細(xì)胞功能受損密切相關(guān)[16]。

核受體第4亞族A組成員1(nuclear receptor subfamily 4 group A member 1， NR4A1)的識(shí)別為T細(xì)胞功能障礙誘導(dǎo)的關(guān)鍵，是可用于腫瘤免疫治療的潛在靶點(diǎn)[17]。PI3K和MAPK信號(hào)通路均參與PD-L1表達(dá)的調(diào)控。PD-L1啟動(dòng)子含有針對(duì)IRF1、HIF-1α和STAT3的調(diào)控元件。miR-570、miR-513、miR-34a和miR-200等miRNA都參與PD-L1表達(dá)的負(fù)向調(diào)控。腫瘤微環(huán)境中的炎癥活動(dòng)被認(rèn)為是一個(gè)中心驅(qū)動(dòng)因子，轉(zhuǎn)錄因子IRF1主要負(fù)責(zé)組成型和IFN-γ誘導(dǎo)型PD-L1表達(dá)的調(diào)控[18]。

4 PD-1及TIM-3分子與腫瘤的關(guān)系

許多腫瘤相關(guān)抗原被確認(rèn)為自身免疫系統(tǒng)的抗原成分，因此腫瘤免疫在某種程度上即是自身免疫，而自身免疫耐受可能阻礙抗腫瘤免疫過程。目前的研究發(fā)現(xiàn)，Treg在自身免疫耐受的建立中扮演著重要角色，它的缺陷和功能失調(diào)將直接引起自身免疫性疾病[19]。

在對(duì)抗PD-1治療產(chǎn)生耐藥性患者的T細(xì)胞中檢測(cè)到較高水平的TIM-3，這表明，在抗PD-1治療過程中，治療失敗與免疫檢查點(diǎn)TIM-3表達(dá)的上調(diào)有關(guān)，其可限制抗腫瘤免疫應(yīng)答水平[20]。

4.1 PD-1及TIM-3分子在黑色素瘤、腎癌、肺癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)組織中的表達(dá)CTLA-4和PD-1等免疫檢查點(diǎn)分子的阻斷治療已在黑色素瘤、腎癌、霍奇金淋巴瘤和肺癌中取得了持久的療效，然而治療的成功率一直很低，包括結(jié)直腸癌在內(nèi)的多種腫瘤仍在很大程度上對(duì)CTLA-4和PD-1阻斷治療耐受。TIM-3是一種共抑制性受體，在IFN-γ+T細(xì)胞、Foxp3+Treg和固有免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞和DC)表面表達(dá)?？筎IM-3抗體作為一種潛在的腫瘤免疫治療候選藥物地位關(guān)鍵[21]。

PD-1及TIM-3雙陽(yáng)性耗竭T細(xì)胞表型在抗PD-L1單獨(dú)治療3周腫瘤復(fù)發(fā)后出現(xiàn)，增加抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)抗體靶向治療后可被清除[22]。VEGF-A增強(qiáng)了T細(xì)胞表面抑制性受體TIM-3的共同表達(dá)，提示VEGF在小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer， SCLC)患者抗PD-1靶向治療中發(fā)揮抗免疫抑制作用?？筕EGF和抗PD-L1抗體聯(lián)合應(yīng)用或可成為SCLC有效的治療策略[22]。PD-1或TIM-3的單一阻斷，特別是與溶瘤病毒(oncolytic virus，OV)治療結(jié)合時(shí)，會(huì)相應(yīng)增加T細(xì)胞表面TIM-3或PD-1的表達(dá)，表明肺癌對(duì)OV免疫治療聯(lián)合抗PD-1或抗TIM-3抗體單一阻斷治療產(chǎn)生了耐藥性。然而，OV治療聯(lián)合PD-1或TIM-3阻斷劑在腫瘤動(dòng)物模型中有顯著療效，這為難治性及其他類型肺癌，特別是產(chǎn)生耐藥性的肺癌患者治療提供了強(qiáng)有力的依據(jù)[3]。絕大多數(shù)黑色素瘤疫苗可誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞表面PD-1的表達(dá)上調(diào)，少數(shù)也上調(diào)TIM-3的表達(dá)。PD-1及TIM-3的雙重阻斷促進(jìn)了疫苗誘導(dǎo)的CD8+T細(xì)胞的體外擴(kuò)增和細(xì)胞因子產(chǎn)生。因此，聯(lián)合黑色素瘤疫苗及PD-1和TIM-3阻斷劑可刺激有效的抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)，并增加晚期黑色素瘤患者出現(xiàn)臨床治療反應(yīng)的可能性[23]。VEGF能誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞表面PD-1及TIM-3分子的表達(dá)，TIM-3在腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell carcinoma， ccRCC)組織中高表達(dá)，TIM-3、PD-1分子共表達(dá)對(duì)腎癌患者TIL的功能發(fā)揮有重要生物學(xué)及臨床意義[24]。TIM-3通過影響GATA3，在促進(jìn)SLE或ccRCC致病細(xì)胞侵襲潛能方面發(fā)揮作用，提示TIM-3可能是治療SLE或ccRCC的潛在靶點(diǎn)[25]。阻斷PD-1及TIM-3可能會(huì)增強(qiáng)基于西妥昔單抗的抗腫瘤免疫治療，逆轉(zhuǎn)TIL功能障礙，從而改善HNSCC患者的臨床預(yù)后[26]。

4.2 PD-1及TIM-3分子在肝癌組織中的表達(dá)在體外直接阻斷TIM-3和PD-1能顯著增強(qiáng)TIL 的增殖能力及IFN-γ和TNF-α釋放量。TIL表面TIM-3和/或PD-1的表達(dá)破壞了其正常功能，與原發(fā)性肝癌(primary hepatic carcinoma， PHC)患者的無病生存率負(fù)相關(guān)[27]。直接阻斷TIM-3和PD-1分子可恢復(fù)TIL的抗腫瘤作用，為HBV相關(guān)性肝癌新的免疫治療方法的探尋提供潛在靶點(diǎn)[27]。Gal-9對(duì)IFN-γ分泌的負(fù)性調(diào)節(jié)作用影響T細(xì)胞在人和小鼠體內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)能力。與正常肝組織或外周血T細(xì)胞相比，免疫檢查點(diǎn)PD-1、TIM-3和淋巴細(xì)胞活化基因3(lymphocyte activation gene 3, LAG-3)在人肝癌組織中腫瘤相關(guān)抗原(tumor-associated antigen， TAA)特異性T細(xì)胞表面表達(dá)上調(diào)，抗PD-L1、TIM-3或LAG-3抗體可恢復(fù)肝癌來源的T細(xì)胞針對(duì)腫瘤抗原的免疫應(yīng)答，且上述抗體的組合具有加強(qiáng)效應(yīng)，阻斷PD-L1、TIM-3和LAG-3的策略可被開發(fā)用于肝細(xì)胞肝癌(hepatic cell carcinoma, HCC)的治療[28]。免疫檢查點(diǎn)TIM-3、PD-1和T細(xì)胞表面CCR5的表達(dá)調(diào)控與PHC有一定關(guān)聯(lián)。CD8+T細(xì)胞表達(dá)的PD-1與PHC預(yù)后(總生存時(shí)間和治療反應(yīng))最相關(guān)，可能是一種很有前景的HCC免疫治療靶點(diǎn)。PD-1+B細(xì)胞和TIM-3+CD4+T細(xì)胞可能在HCC的發(fā)病過程中發(fā)揮了重要作用[29]。

4.3 PD-1及TIM-3分子在其他腫瘤組織中的表達(dá)與正常結(jié)腸組織相比，包括PD-1、CTLA-4、TIM-3和T細(xì)胞免疫球蛋白和ITIM結(jié)構(gòu)域蛋白(T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains， TIGIT)在內(nèi)的免疫檢查點(diǎn)和包括PD-L1和Gal-9 在內(nèi)的配體在結(jié)直腸癌組織中的表達(dá)均顯著升高[30]。PD-1和TIM-3在Ⅰ～Ⅲ期結(jié)直腸癌組織中高表達(dá)可能與預(yù)后不良有關(guān)，兩者共表達(dá)時(shí)，患者預(yù)后明顯較差，主要原因可能是T細(xì)胞耗竭導(dǎo)致的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[31]。TIM-3和癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子1(carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1， CEACAM1)在CD8+T細(xì)胞表面的共同高表達(dá)標(biāo)志著T細(xì)胞的高度功能失調(diào)，進(jìn)而引起T細(xì)胞耗竭，它們的高表達(dá)是結(jié)直腸癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可成為該病免疫治療的潛在靶點(diǎn)[32]。研究表明，抗PD-1單克隆抗體上調(diào)了抗腫瘤免疫基因和誘導(dǎo)腫瘤抑制/凋亡基因的表達(dá)水平，上調(diào)的基因通過MAPK信號(hào)通路參與免疫細(xì)胞增殖，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)參與免疫細(xì)胞激活、遷移過程，控制乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[33]?？筎IM-3抗體通過上調(diào)免疫細(xì)胞增殖/激活和T細(xì)胞毒性基因的表達(dá)以增強(qiáng)機(jī)體抗乳腺癌免疫功能，并通過下調(diào)JAK-STAT、Wnt信號(hào)通路相關(guān)基因抑制乳腺癌血管生成及腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移[33]。T細(xì)胞經(jīng)常聚集在神經(jīng)組織周圍的鱗狀細(xì)胞癌(squamous cell carcinoma，SCC)中，其中一部分細(xì)胞表達(dá)PD-1/CTLA-4/TIM-3，在相應(yīng)的血源性T細(xì)胞中未見表達(dá)，因此，神經(jīng)組織周圍的SCC病灶可采用抗體阻斷療法進(jìn)行治療[34]。下調(diào)TIM-3蛋白的表達(dá)抑制了HeLa細(xì)胞的遷移和侵襲，促進(jìn)了宮頸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能[35]。TIM-3分子在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)可能是宮頸癌患者的獨(dú)立預(yù)后因素[35]。TIM-3在卵巢癌組織中表達(dá)上調(diào)，與M2型巨噬細(xì)胞密切相關(guān)。阻斷TIM-3信號(hào)可增強(qiáng)細(xì)胞毒性，還可導(dǎo)致外周血NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ對(duì)抗腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)，PD-1過表達(dá)抑制了卵巢癌的生長(zhǎng)，促進(jìn)了順鉑誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡，從而增強(qiáng)了卵巢癌對(duì)順鉑的敏感性[36]。TIM-3常與PD-1共表達(dá)，與慢性病毒感染病灶和腫瘤組織的T細(xì)胞耗竭有關(guān)，阻斷TIM-3或聯(lián)合阻斷TIM-3和PD-1可逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞耗竭，抑制腫瘤生長(zhǎng)[27]。研究表明，TIM-3可作為評(píng)估腫瘤患者預(yù)后的生物標(biāo)志物，是恢復(fù)NK細(xì)胞抗腫瘤反應(yīng)性的潛在治療靶點(diǎn)。然而，TIM-3的阻斷降低了NK細(xì)胞介導(dǎo)的對(duì)胰腺癌細(xì)胞株的殺傷作用，阻斷Gal-9 使與健康供者原代AML細(xì)胞共培養(yǎng)后的NK細(xì)胞的IFN-γ分泌減少[37]。TIM-3+、CTLA-4+和PD-1+PD-L1+可能是腫瘤復(fù)發(fā)的相關(guān)免疫訊號(hào)。在晚期甲狀腺髓樣癌組織中，抗TIM-3、PD-1/PD-L1或CTLA-4抗體聯(lián)合阻斷治療可能是潛在的治療策略[38]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PD-1與TIM-3均參與了腫瘤的免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)，圍繞免疫檢查點(diǎn)在腫瘤治療方面的研究較多，已有6種PD-1相關(guān)單抗藥物用于國(guó)內(nèi)外腫瘤臨床治療，但并未收到令人滿意的療效。在研究抗PD-1產(chǎn)生免疫耐受的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)TIM-3分子高表達(dá)，因此，聯(lián)合靶向TIM-3和PD-1途徑比靶向單一途徑更有效[39]。進(jìn)一步研究ICI的作用機(jī)制以及如何開發(fā)有效的免疫檢查點(diǎn)聯(lián)合療法以提高臨床療效及減少副作用，是未來研究的方向。