TIM-3在腫瘤免疫中的研究進(jìn)展

張?zhí)╅?，高波，潘?/p>

大理大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，大理大學(xué)第一附屬醫(yī)院 病理科，云南 大理 671000

T細(xì)胞是抗腫瘤的主要效應(yīng)細(xì)胞。在人體的免疫過程中，正常組織利用T細(xì)胞上的免疫檢查點(diǎn)避免被自身的免疫細(xì)胞攻擊，從而避免正常組織的損傷和破壞。然而在腫瘤患者，腫瘤細(xì)胞利用該機(jī)制可造成免疫逃逸。阻斷免疫檢查點(diǎn)可恢復(fù)T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別、殺傷能力。免疫檢查點(diǎn)抑制劑已顯示出對多種腫瘤有效，尤其是非小細(xì)胞肺癌和黑色素瘤。目前研究最多的免疫檢查點(diǎn)是程序性細(xì)胞死亡受體1及其配體（programmed cell death 1/programmed cell death 1 ligand，PD-1/PD-L1）和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4（cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA-4）。然而，臨床上只有部分患者從單免疫檢查點(diǎn)抑制劑中獲益，這可能由于其他免疫檢查點(diǎn)的參與，抑或腫瘤本身的異質(zhì)性。T細(xì)胞免疫球蛋白和黏蛋白 3（T cell immunoglobulin and mucin-3，TIM-3）也是免疫檢查點(diǎn)家族的一員，在多種腫瘤中與其他檢查點(diǎn)共表達(dá)，并與不良預(yù)后相關(guān)，靶向TIM-3的藥物正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

1 TIM-3的結(jié)構(gòu)、配體和功能

TIM-3屬于免疫球蛋白超家族，是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，由1個(gè)膜遠(yuǎn)端可變免疫球蛋白區(qū)域（immunoglobulin variable region，IgV）和1個(gè)膜近端黏蛋白區(qū)域組成，前者是TIM-3發(fā)揮抑制性功能的主要結(jié)構(gòu)[1]。其最初見于輔助性T細(xì)胞（helper T cell 1，Th1）的表面，后來在 CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）、調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）、腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）、單核/巨噬細(xì)胞、自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）上亦被發(fā)現(xiàn)。TIM-3過往又被稱為甲肝病毒細(xì)胞受 體 2（hepatitis A virus cellularreceptor2，HAVCR2），其基因位于人類基因組5q33.2和小鼠基因組11B1.1，兩者有63%的氨基酸同源性[2]。小鼠的TIM基因有8個(gè)，人類有3個(gè)，人與小鼠的TIM-1、TIM-3和TIM-4最為相似。

目前已知TIM-3的配體包括半乳糖凝集素9（galectin-9，GAL-9）、磷脂酰絲氨酸（PtdSer，PS）、高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1），以及癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子1（carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM-1）。

作為一種免疫抑制分子，TIM-3通過與配體結(jié)合，誘導(dǎo)Th1和CTL的凋亡。TIM-3在抑制先天性免疫和適應(yīng)性免疫中均產(chǎn)生抑制免疫的作用。最初發(fā)現(xiàn)TIM-3與哮喘、過敏相關(guān)，后來發(fā)現(xiàn)其在多種腫瘤中表達(dá)上調(diào)，并與預(yù)后不良相關(guān)，提示TIM-3在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起抑制T細(xì)胞免疫的作用。

2 TIM-3在腫瘤免疫中的研究現(xiàn)狀

2.1 消化道腫瘤

2.1.1 結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌位居我國惡性腫瘤發(fā)病率第三位，同時(shí)是全球第四大癌癥死因。2020年6月美國FDA批準(zhǔn)PD-1抑制劑帕博利珠單抗用于一線治療不可切除、或伴有微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（microsatellite instability-high，MSI-H）或錯(cuò)配修復(fù)缺陷（different mismatch repair，dMMR）的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者，然而只有部分患者獲益。TIM-3和PD-1同屬免疫檢查點(diǎn)，近年研究發(fā)現(xiàn)兩者在結(jié)直腸癌中存在共表達(dá)現(xiàn)象，且共表達(dá)者的5年生存期明顯縮短，提示預(yù)后不良[3]。Sarah等對大腸癌患者外周血和腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）中不同免疫細(xì)胞上的表達(dá)差異研究發(fā)現(xiàn)，在外周血TIM-3主要表達(dá)在單核髓樣細(xì)胞（monocytic myeloid cell，MMC）和抗原提呈細(xì)胞（antigen-presenting cell，APC），而在 TME中主要表達(dá)在T細(xì)胞和APC上，有趣的是TME中TIM-3+T細(xì)胞共表達(dá)PD-1的水平高于TIM-3-T細(xì)胞，而在正常組織中TIM-3-T細(xì)胞共表達(dá)PD-1的水平高于TIM-3+T細(xì)胞。然而，TME中TIM-3+T細(xì)胞水平隨著臨床分期的增加而降低[4]。上述研究證實(shí)結(jié)直腸癌患者的T細(xì)胞上TIM-3和PD-1存在共表達(dá)，或許是部分患者生存期短的原因。Varun等發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者的TME中，CD4+TIM-3+TIL上調(diào)OGA、EFNA4、SATB1、CRNDE、NF-κB等5條增殖/侵襲通路,下調(diào) TCR、IL-2、JAK/STAT、cAMP介導(dǎo)的4條信號通路和JunB、SMARCA4等2條抑制細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移通路，揭示了TIM-3+TIL促進(jìn)結(jié)直腸癌增殖轉(zhuǎn)移的復(fù)雜機(jī)制[5]。

2.1.2 食管癌 TIM-3在食管癌中的研究較少。目前研究發(fā)現(xiàn)TNF-α經(jīng)NF-κB信號通路誘導(dǎo)NK細(xì)胞TIM-3表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致食管癌患者NK細(xì)胞功能障礙，提示TIM-3是食管癌不良預(yù)后的潛在標(biāo)志物[6]。另一研究在食管鱗癌患者中發(fā)現(xiàn)，TIM-3陽性表達(dá)與PD-1陽性和高CD8+TIL密度相關(guān)，是食管癌無復(fù)發(fā)生存期（relapse-free survival，RFS）和總生存期（overall survival，OS）的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[7]。上述研究提示根據(jù)TIM-3表達(dá)情況對食管癌患者進(jìn)行分組，不同組別間具有不同的預(yù)后意義。

2.1.3 胃癌 胃癌是全球第二大癌癥死因，傳統(tǒng)治療并未顯著改善患者預(yù)后，而近年來對于TIM-3如何影響胃癌進(jìn)展及臨床轉(zhuǎn)歸的研究尚少。目前已知TIM-3在胃癌患者的腫瘤細(xì)胞、TIL、NK細(xì)胞、外周血單核細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，于江濤等在胃癌裸鼠模型中觀察到激活TIM-3信號通路可降低T細(xì)胞對腫瘤生長的抑制作用[8]，提示T細(xì)胞上TIM-3的高表達(dá)可能參與了胃癌的發(fā)生發(fā)展，具體機(jī)制仍待探討。

2.1.4 肝癌 肝細(xì)胞癌是全球第五大常見惡性腫瘤和第三大癌癥死因。近年來關(guān)于TIM-3在肝癌發(fā)展中的確切機(jī)制并不統(tǒng)一。Zhang等發(fā)現(xiàn)TIM-3通過NF-κB/IL-6/Stat3軸促進(jìn)肝癌細(xì)胞生長，并在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中觀察到干擾TIM-3可發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)[9]。最新研究首次證實(shí)TIM-3通過PI3K/AKT/mTORC1通路抑制肝內(nèi)傳統(tǒng)的NK細(xì)胞和肝臟駐留NK細(xì)胞從而參與肝癌的發(fā)生發(fā)展，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中敲除TIM-3顯示出顯著的抑癌效果[10]。上述研究均證明TIM-3有望成為肝癌免疫治療的新靶點(diǎn)。TIM-3可能通過多種機(jī)制參與肝癌的發(fā)生發(fā)展，但尚須進(jìn)一步研究。

2.2 呼吸系統(tǒng)腫瘤

2.2.1 肺癌 肺癌是頭號腫瘤殺手，雖然近年來PD-1/PD-L1阻斷劑已用于非小細(xì)胞肺癌，但僅有不到20%的晚期患者產(chǎn)生持久的免疫反應(yīng)[12-13]。因此，探究抗PD-1/PD-L1耐藥機(jī)制迫在眉睫。Emeric等觀察到阻斷TIM-3可逆轉(zhuǎn)肺癌患者對PD-1的耐藥性，提示TIM-3是抗PD-1耐藥的關(guān)鍵[11]。然而另一研究發(fā)現(xiàn)阻斷PD-1軸不敏感源于LAG-3表達(dá)上調(diào)，提示PD-1耐藥可能有多種途徑，為免疫檢查點(diǎn)阻斷劑的聯(lián)合用藥提供了理論依據(jù)[12]。同時(shí)該研究發(fā)現(xiàn)，在5.4%的CD3+TIL中PD-1、LAG-3和TIM-3同時(shí)共表達(dá)，在21%的細(xì)胞中PD-1和TIM-3共表達(dá)，在10.5%的TIL中LAG-3和TIM-3共表達(dá)。最新研究證實(shí)溶瘤病毒同時(shí)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞、T細(xì)胞和腫瘤相關(guān)免疫細(xì)胞PD-1和TIM-3表達(dá)，唯有同時(shí)阻斷PD-1和TIM-3可增強(qiáng)溶瘤病毒對肺癌細(xì)胞的直接溶瘤和間接殺傷作用，該發(fā)現(xiàn)對難治性肺癌和其他耐藥腫瘤的治療具有重要意義[13]。

2.2.2 鼻咽癌 鼻咽癌流行于我國南方和東南亞地區(qū)，已知其與EB病毒、亞硝酸鹽、吸煙、甲醛等因素密切相關(guān)。復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是鼻咽癌患者死亡的主要原因。因此，尋找控制鼻咽癌轉(zhuǎn)移的靶點(diǎn)至關(guān)重要。TIM-3在鼻咽癌細(xì)胞中的表達(dá)、在鼻咽癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移中的作用尚未闡明，其參與鼻咽癌發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制研究較少。最新研究發(fā)現(xiàn)TIM-3通過Smad7/Smad2/SNAIL1軸介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化參與鼻咽癌的侵襲轉(zhuǎn)移，這為鼻咽癌的發(fā)生機(jī)制提供了新方向[14]。

2.3 血液系統(tǒng)腫瘤

2.3.1 淋巴瘤 免疫檢查點(diǎn)抑制劑已獲準(zhǔn)用于霍奇金淋巴瘤的治療，但非霍奇金淋巴瘤的此方面研究尚無結(jié)果。作為一種新的免疫檢查點(diǎn)，TIM-3在淋巴瘤的研究尚少，目前集中于TIM-3在各類型淋巴瘤的蛋白表達(dá)。目前已知TIM-3在鼻型結(jié)外NK/T淋巴瘤中高表達(dá)，陽性比例95%[15]，與不良無進(jìn)展生存期（progression-free survival，PFS）相關(guān)；TIM-3在彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤的腫瘤細(xì)胞和TIL中表達(dá)上調(diào)，前者陽性比例39%，后者陽性比例76.2%，腫瘤細(xì)胞表達(dá)上調(diào)與不良PFS和OS相關(guān)[16]。有研究發(fā)現(xiàn)在外周T細(xì)胞淋巴瘤中TIM-3罕見表達(dá)[17]。由于TIM-3屬于T細(xì)胞受體，理論上在T細(xì)胞腫瘤中高表達(dá)，該研究的矛盾之處尚不明確其原因，需要進(jìn)一步探討。最新的研究是一起發(fā)生在腸系膜的皮下脂膜炎樣T細(xì)胞淋巴瘤的罕見病例，研究者發(fā)現(xiàn)患者攜帶TIM-3編碼基因HAVCR2突變[18]。由于淋巴瘤整體的發(fā)生率不高，對于TIM-3在淋巴瘤中的作用及機(jī)制仍需要更大樣本的研究。

2.3.2 急性髓系白血病 急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）是成人常見的白血病類型，起源于造血干細(xì)胞，進(jìn)展迅速，治療措施有限，唯有M3型預(yù)后良好。近年研究多采用流式細(xì)胞術(shù)檢測患者外周血和骨髓樣本多種細(xì)胞中蛋白的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，與其他亞型相比，M3型患者的TIM-3+T細(xì)胞水平有降低的趨勢，或許是M3型預(yù)后良好的原因之一。而完全緩解者較高的TIM-3+T細(xì)胞水平預(yù)示其免疫抑制[19]。Paola則發(fā)現(xiàn)化療失敗的AML患者TIM-3表達(dá)水平較高，提示靶向TIM-3可能增加化療緩解幾率[20]。最新報(bào)道稱AML患者的骨髓微環(huán)境中，耗竭的T細(xì)胞高表達(dá)PD-1和TIM-3，提示AML的免疫逃逸與PD-1和TIM-3相關(guān)[21]。

2.3.3 急性淋巴細(xì)胞白血病 急性淋巴細(xì)胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia，ALL）好發(fā)于青少年。馬麗等對兒童ALL的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)發(fā)組的骨髓原始細(xì)胞TIM-3水平顯著高于非復(fù)發(fā)組[22]，提示TIM-3可作為評估ALL患者預(yù)后的潛在標(biāo)記。然而Zhang的結(jié)論與馬麗不同，Zhang證實(shí)成人B系A(chǔ)LL患者T細(xì)胞中TIGIT表達(dá)上調(diào)并導(dǎo)致T細(xì)胞耗竭[23]，二者的矛盾或許是成人ALL和兒童ALL的差別之一，因?yàn)榍罢叩?年生存率為30%～40%，而后者是90%。最新的一項(xiàng)研究觀察到CD200/TIM-3介導(dǎo)的骨髓T細(xì)胞功能障礙可增加兒童B前體ALL患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[24],提示靶向CD200/TIM-3可能是改進(jìn)ALL治療方式的方向。

2.3.4 慢性淋巴細(xì)胞白血病 慢性淋巴細(xì)胞白血?。╟hronic lymphocytic leukemia，CLL）多見于老年人，早期癥狀的出現(xiàn)晚于血象變化，目前的治療手段尚不能治愈該病。治療無效的原因之一是患者的免疫系統(tǒng)喪失對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生有效且持久的免疫反應(yīng)。Leila等首次報(bào)道CLL患者外周血NK細(xì)胞上TIM-3表達(dá)上調(diào)、NKp30表達(dá)下調(diào)，證實(shí)了CLL患者NK細(xì)胞的耗竭[25]。然而該研究缺乏對兩者間調(diào)控機(jī)制的研究。另一研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合阻斷PD-1和TIM-3仍未能逆轉(zhuǎn)CLL患者CD8+T細(xì)胞的耗竭狀態(tài)[26]。上述研究提示，CLL患者的腫瘤免疫抑制狀況復(fù)雜，可能需要研究更多的免疫檢查點(diǎn)。

2.3.5 多發(fā)性骨髓瘤 多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一種老年人多見的漿細(xì)胞惡性增殖的腫瘤，目前尚無法治愈。TIM-3在MM中的研究罕見。Tan等研究發(fā)現(xiàn)MM患者TIM-3+T細(xì)胞數(shù)量增加，而在緩解期數(shù)量減少，提示T細(xì)胞上TIM-3的表達(dá)可能是MM患者T細(xì)胞免疫缺陷的原因[27]。研究表明，MM患者外周血CD4+T細(xì)胞表面TIM-3表達(dá)上調(diào)會抑制T細(xì)胞功能，并進(jìn)一步抑制B細(xì)胞功能[28]。上述研究證實(shí)TIM-3抑制T、B細(xì)胞功能，現(xiàn)有研究局限于表達(dá)水平，對TIM-3的相關(guān)分子機(jī)制尚須深入探討。

2.4 女性常見惡性腫瘤

2.4.1 乳腺癌 乳腺癌的發(fā)病率位居女性惡性腫瘤首位，三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）是最具侵襲性的亞型，傳統(tǒng)治療效果不佳。目前已知乳腺癌細(xì)胞上PD-1、CTLA-4、TIM-3、LAG-3等多個(gè)免疫檢查點(diǎn)高表達(dá)，TNBC細(xì)胞模型中聯(lián)合阻斷PD-1和PD-L1可上調(diào)TIM-3和LAG-3的共表達(dá)，這或許是腫瘤細(xì)胞逃避抗腫瘤免疫的代償機(jī)制[29]。該研究提示TNBC的腫瘤免疫治療應(yīng)當(dāng)以多種檢查點(diǎn)的聯(lián)合阻斷為方向，有望最大程度發(fā)揮治療效果。最新研究探討了TIM-3在乳腺癌的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)阻斷TIM-3可上調(diào)免疫應(yīng)答、干擾素γ介導(dǎo)的信號通路、細(xì)胞凋亡、MARK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和乙?；嚓P(guān)基因的表達(dá)，下調(diào)腫瘤相關(guān)通路和JAK-STAT通路的表達(dá)[30]。據(jù)此推測阻斷TIM-3可以通過上調(diào)有利于免疫細(xì)胞增殖/激活和T細(xì)胞殺傷的基因來增強(qiáng)抗腫瘤免疫，也可以通過下調(diào)與JAK-STAT通路相關(guān)的基因來抑制腫瘤血管生成、生長、侵襲和轉(zhuǎn)移，為后續(xù)研究指明了方向。

2.4.2 宮頸癌 宮頸癌是女性最常見的生殖道惡性腫瘤，人乳頭瘤病毒（HPV）感染是已明確的病因。目前已知TIM-3在宮頸癌高表達(dá)，與啟動子區(qū)域低甲基化有關(guān)，最新研究發(fā)現(xiàn)組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SUV39H1通過DNMT3A下調(diào)TIM-3的表達(dá)，提示SUV39H1-DNMT3A-TIM-3軸在宮頸癌的進(jìn)展中發(fā)揮作用[31]。

3 結(jié)語

近年來，腫瘤免疫研究如火如荼，其中以免疫檢查點(diǎn)最為矚目。以PD-1/PD-L1/CTLA-4為靶點(diǎn)的藥物不斷獲準(zhǔn)上市并用于治療不同的腫瘤，然而只有部分患者獲益，作者認(rèn)為原因有三：患者沒有上述對應(yīng)靶點(diǎn)；有靶點(diǎn)但腫瘤耐藥；腫瘤異質(zhì)性和腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性。目前研究已證實(shí)TIM-3與其他檢查點(diǎn)共表達(dá)，如肺癌阻斷PD-1后出現(xiàn)其他免疫檢查點(diǎn)的上調(diào)，這或許是腫瘤新的耐藥機(jī)制之一。TIM-3作為免疫檢查點(diǎn)的一員，和其他檢查點(diǎn)共同參與腫瘤的免疫逃逸，同時(shí)阻斷多個(gè)檢查點(diǎn)或許是新的治療方向，相關(guān)的臨床試驗(yàn)尚在進(jìn)行。