Tim-3在头颈部肿瘤免疫治疗中的研究进展

薛乙 陶磊

在头颈部肿瘤中，头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)最常见，是全世界第6位最常见的恶性肿瘤类型[1]，在中国的发病率接近135.1/10万人[2]，死亡率高达40%～50%。以程序性死亡受体(programmed death-1, PD-1)和细胞毒性T淋巴相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated protein-4, CTLA-4)为靶点的免疫治疗，尽管在多种肿瘤的治疗中取得了持久的客观反应率，pembrolizumab(抗PD-1药物)也被美国食品和药品监督管理局批准用于复发或转移性HNSCC的治疗[3]，但抗PD-1治疗在复发或转移性HNSCC的效果不到20%[4]。最近有研究[5]认为使用抗PD-1/PD-L1药物治疗复发或转移性HNSCC会加速疾病的进展。目前研究认为，抗PD-1免疫治疗发生耐药的主要机制是选择性激活新的免疫检查点(Tim-3)[6]以及T细胞功能耗竭所致的免疫逃逸，而靶向Tim-3治疗可以恢复T细胞的功能，进而更好地杀伤肿瘤细胞。因此，Tim-3可能是继PD-1，CTLA-4之后的另一个最有希望的免疫治疗靶点。

1 Tim-3的结构及表达

Tim家族包括8个成员(Tims 1～8)[7]，其中Tim-1、Tim-3、Tim-4存在于人类5q33.2染色体上[8]。Tim-3又称为甲型肝炎病毒细胞受体2(hepatitis A virus cellular receptor-2，HAVcr2)。人源Tim-3由302个氨基酸残基组成，与鼠Tim-3有63%同源[9]。Tim-3是Tim基因家族的第1个基因成员，属于免疫球蛋白超家族的Ⅰ型跨膜蛋白，由免疫球蛋白可变区、黏蛋白区、跨膜区和胞质区组成[10]。Tim-3包括跨膜型Tim-3(full-length membrane-anchored form of Tim-3, flTim-3)和可溶型Tim-3(soluble form of Tim-3, sTim-3)2种形式[11]。Tim-3的胞质区缺乏免疫受体酪氨酸抑制基序及酪氨酸转化基序区域，但包含5个保守的酪氨酸残基，其中2个(鼠源Tyr256、263和人源Tyr265、272)对下游信号的结合非常重要[12]。Tim-3在自然杀伤细胞(NK细胞)、单核-巨噬细胞、树突状细胞(DC)以及Th17细胞等[13]免疫细胞中广泛表达，参与机体的免疫应答。

2 Tim-3的配体

目前发现Tim-3的配体主要有4种，分别是半乳凝素9(galectin 9，Gal-9)、癌胚抗原相关细胞黏附分子1(carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule-1, Ceacam1)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PtdSer)以及高迁移率蛋白1(high mobility group protein-1, HMGB1)，Tim-3与不同配体结合产生的作用不同。

Gal-9由Zhu等[14]鉴定为Tim-3的配体,是Tim-3的主要相关配体，属于内源性半乳糖苷结合凝集素蛋白家族。Gal-9由2个糖识别结构域(carbohydrate recognition domain,CRD)串联融合而成，并通过1条肽链相连，具有β-半乳糖结合活性。将Gal-9加入培养的Tim-3+Th1型CD4T(Th1)细胞中诱导细胞凋亡和坏死，而将Gal-9注射小鼠，可以钝化由抗原特异性Th1细胞驱动的免疫应答，Gal-9与Tim-3相互作用可以抑制T细胞的反应[15]。 ceacam1又称为CD66a[16]，属于癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)家族的一员，与Tim-3的细胞膜远端IgV区有相似的结构，并沿FG-CC'界面相互作用，FG-CC'为配体结合位点的高度保守结构[12]。Ceacam1-Tim-3相互作用与Gal-9-Tim-3相互作用产生类似的下游事件，即抑制Tim-3信号通路[12]。HMGB1是Tim-3的配体之一[17]，Tim-3和HMGB1相互作用可以抑制肿瘤相关树突状细胞的激活[18]，在T细胞上的相互作用还没有相关报道。在恶性肿瘤中，HMGB1在产生促炎微环境中促进肿瘤生长、调节抗肿瘤免疫反应、血管生成和转移中发挥重要作用[19]。 PtdSer是Tim-3的另一配体，并与Ca2+配位结合在N末端IgV结构域。与其他配体不同之处在于，PtdSer不是一种蛋白[20]，而是一种重要的膜磷脂。Tim-3与PtdSer在T细胞上的相互作用目前还不清楚，可能导致T细胞诱导IL-10的产生，参与细胞的免疫调节[12]。

3 Tim-3与肿瘤形成的机制

Tim-3与PD-1类似，都是免疫负性调控分子。Tim-3可以通过不同的机制参与肿瘤形成：①Tim-3的表达可以促进肿瘤细胞的转移和侵袭，在体外抑制Tim-3的表达可以抑制HeLa细胞侵袭。Tim-3可以作为预测宫颈癌预后的独立因素[21]。②Tim-3(+)的淋巴瘤源性内皮细胞可以直接抑制CD4(+)T细胞，通过激活IL-6-STAT3通路，抑制Th1分化，调节T细胞对抗原的反应，并提供免疫性保护[22]。③Tim-3广泛表达在急性髓性白血病细胞上，Tim-3激动剂抗体和配体Gal-9可以显著上调哺乳动物西罗莫司(雷帕霉素)靶蛋白(mTOR)通路的活性，使P70 S6K1(T389)和eIF4E-BP1 (S65)蛋白磷酸化，增加缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factors-1α，HIF-1α)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 的分泌；④在抗PD-1治疗后出现适应性抵抗的头颈部肿瘤，通过增强TCR近端信号介导的磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K) /蛋白激酶 B( Akt) /哺乳动物mTOR信号通路(PI3K/IAKt/mTOR)上调Tim-3[23]，参与免疫负性调控作用。Tim-3在功能耗竭的肿瘤浸润性淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte，TIL)高表达，可能是头颈部肿瘤免疫治疗的另一靶点。

目前研究认为，Tim-3在头颈部肿瘤主要通过PI3K/IAKt/mTOR通路参与肿瘤免疫的负性调控，在肿瘤的发生、发展过程中起着重要作用；但是Tim-3在头颈部肿瘤形成过程中的机制并没有完全阐明，是否也通过其他旁路进行免疫调节，仍需要进一步的研究。

4 Tim-3与头颈部肿瘤

Tim-3在多种肿瘤的TIL上高表达，并且其表达与肿瘤预后相关。Tim-3在喉癌、鼻咽癌、口腔鳞癌以及甲状腺癌的表达都有相应的研究。尽管头颈部肿瘤的治疗方法很多，但是总体生存率并没有明显提升。最近研究发现，Tim-3和PD-1在HNSCC患者CD8(+)TIL上高表达，而阻断Tim-3和PD-1受体可以逆转基于西妥昔单抗(抗EGF受体的抗体)治疗癌症而导致的CD8(+)TIL功能障碍(使用西妥昔单抗治疗HNSCC时可以上调免疫抑制性受体，治疗的同时导致T细胞功能障碍)[24]。Tim-3在HNSCC的TIL高表达，在抗PD-1治疗后的HNSCC也表现出Tim-3的高表达。在一些动物实验研究中发现阻断Tim-3的治疗能有效提高小鼠的生存时间。由此可见，Tim-3/Tim-3L通路在头颈部肿瘤的治疗中具有重要的作用，靶向Tim-3阻断这一通路或有助于改善头颈部肿瘤的预后。

4.2 Tim-3与鼻咽癌 Liu等[27]研究发现，Tim-3在HNSCC患者的CD8、CD11b细胞和HNSCC组织中的CD33上表达显著增加，并且Tim-3的表达与淋巴结转移密切相关；另外，Tim-3表达可以在复发性HNSCC和化疗前或放疗前的HNSCC患者表达增加。在Tgfbr1/Pten 2cKO鼠头颈部肿瘤模型上，进行抗Tim-3治疗通过靶向Tim-3(+)CD4(+)T细胞和Tim-3(+)CD8(+)T细胞可以恢复效应T细胞的功能，减少骨髓源性抑制性细胞的数量。Klibi等[28]研究发现，Tim-3的配体Gal-9，在鼻咽癌细胞体内分泌外泌体高表达，Gal-9嵌入外泌体中，可以防止酶促降解；鼻咽癌的外泌体能够通过Tim-3/Gal-9通路诱导EBV-特异性CD4(+)T细胞凋亡，从C17鼻咽癌细胞纯化的外泌体在不到5 h诱导，几乎35%的GB3C和JM1H2 CD4(+)T细胞凋亡；应用阻断Tim-3的抗体或直接使用阻断Gal-9的抗体9M1-3可以提高CD4(+)T细胞的长期存活期；同时证明阻断 Tim-3/Gal-9 通路，能够减轻 Th1 细胞的抑制效应，增强抗肿瘤免疫应答。虽然Tim-3/Gal-9通路在鼻咽癌的作用机制尚不清楚，但阻断Tim-3/Gal-9通路有助于增强其抗肿瘤免疫应答，对改善鼻咽癌患者的预后可能有一定的帮助。

4.3 Tim-3与口腔鳞癌 Quan等[29]在研究口腔鳞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)微环境中淋巴细胞浸润的免疫应答时发现，与外周血单核细胞相比，Tim-3和PD-1在OSCC的CD4(+)T和CD8(+)T的TIL高表达，而Tim-3和PD-1的高表达与耗竭T细胞的表型密切相关。具有耗竭标志的TIL比例越高，表明机体抗肿瘤免疫功能的损害越大。Dong等[30]研究认为，Gal-9在HPV(+)的OSCC患者中的CD4(+)T细胞表达增加，阻断Tim-3和Gal-9可以增强CD8(+)T细胞干扰素-γ的产生和单核细胞分泌IL-10和IL-12,通过阻断Tim-3/ Gal-9通路，可以进一步改善HPV(+)OSCC患者的预后。OSCC患者在免疫治疗方面面临新的挑战，在进行其他治疗的同时可能要阻断Tim-3和Gal-9以提升疗效，抗Tim-3治疗在OSCC患者治疗过程中具有一定的协同作用。

4.4 Tim-3与甲状腺癌 在多种病毒和肿瘤模型中发现，共表达抑制性受体Tim-3和PD-1与较高程度的T细胞无能相关。Severson等[31]在区域转移性分化型甲状腺癌(regional metastatic differentiated thyroid cancer ，mDTC)发现，Gal-9高表达，Tim-3(+)PD-1(+)CD8(+)T细胞有不同程度的功能耗竭。体外实验中尽管在培养物短期活化，但与离子霉素刺激后的PD-1(lo)Tim-3(-)肿瘤相关的淋巴结(tumor-involved lymph nodes，TILN)相比，来自TILN的Tim-3(+)PD-1(+)CD8 (+)T细胞产生IL-2和TNF-α的能力通常受损。尽管PD-1(+)Tim-3(+)CD8(+)T细胞能脱颗粒，但其细胞毒性潜力可能会减弱。上述研究认为，阻断Tim-3/Gal-9的免疫疗法是持续性疾病患者的可行选择，针对Tim-3的靶向治疗可能是治疗甲状腺癌的新疗法。

5 展望

关于Tim-3进行的临床试验相对较少，目前开展的主要是针对实质性肿瘤的试验。在进行的Ⅰ-Ⅰb/Ⅱ期安全性和有效性的研究中，MBG453作为单一药物或与PDR001联合用于晚期恶性肿瘤患者的临床试验(NCT02608268)正在进行[27]。抗Tim-3的另一个Ⅰ期临床试验也正在进行，即TSR-022单独或联合抗PD-1抗体在晚期恶性肿瘤患者相关疗效研究(NCTO2817633)[32]。这些临床试验研究突显了免疫治疗在头颈部肿瘤的重要性。有关Tim-3的研究至少表明2点：①Tim-3有望成为头颈部肿瘤免疫治疗的新靶点；②抗Tim-3治疗可能作为HNSCC患者进行抗PD-1治疗出现适应性抵抗的后续疗法。而头颈部肿瘤的免疫治疗研究尚缺乏单独靶向Tim-3安全性和疗效评估性的实验数据，阻断Tim-3在肿瘤治疗中的作用机制以及Tim在头颈部肿瘤形成的作用，仍需要进一步的研究。