淋巴细胞激活基因-3在头颈部肿瘤免疫治疗的研究进展

朱晓可 陶磊

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科 上海 200031)

头颈部肿瘤是全球第6常见的恶性肿瘤类型，其中头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)占90%，全球范围内，每年有超过55万例新发病例和38万例死亡病例[1-2]。根据肿瘤的生长部位和TNM分期，目前头颈部肿瘤的治疗方式主要为手术治疗和放射及化学治疗，但治疗效果仍不尽理想。近年来，以免疫检查点程序性死亡蛋白-1(programmed death-1，PD-1)和程序性死亡受体-1(programmed cell death ligand-1，PD-L1)为靶点的肿瘤免疫治疗在头颈部肿瘤治疗中取得了突破性的进展，但在治疗晚期复发转移的HNSCC患者中，其客观有效率仅19%，中位总体生存期仅11.6个月[3]。淋巴细胞激活基因-3(lymphocyte activating gene-3，LAG-3)是另一个重要的负性免疫检查点，它与PD-1/PD-L1在免疫抑制上具有协同作用，因此LAG-3有望成为头颈部肿瘤治疗的一个新免疫靶点。

1 LAG-3的基因定位和结构

LAG-3最早由Triebel等[4]在1990年发现，属于免疫球蛋白家族的跨膜糖蛋白。LAG-3编码基因包含8个外显子，跨度为6 kb，定位于12号染色体短臂末端(12p13.3)。

成熟的LAG-3分子由470个氨基酸组成，分为胞外区、跨膜区、胞内区3个部分。胞外区含有4个免疫球蛋白超家族(IgSF)结构域，即D1、D2、D3和D4，其中D1和D3、D2和D4之间具有高度同源性，因此编码LAG-3基因可能是由编码2个IgSF结构域的基因复制进化而来[4]。这些特征与CD4分子高度相似，说明LAG-3和CD4之间存在紧密联系，但在蛋白质水平，2个分子的同源性<20%。LAG-3分子的胞内区由3个特殊的蛋白质基序组成，这也区别于CD4分子，包括：①丝氨酸磷酸化位点；②在小鼠和人类都高度保守的KIEELE基序；③谷氨酸-脯氨酸重复序列。

2 LAG-3的表达与配体结合

Triebel等[4]最早发现LAG-3在激活的自然杀伤细胞和T淋巴细胞(CD4+和CD8+)上选择性表达，在HNSCC微环境中的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte，TIL)也可发现LAG-3的表达[5]。LAG-3还可表达在其他多种血细胞中，包括调节性T细胞(Tregs)[6]，活化的B细胞、yδ T细胞和自然杀伤细胞[7]。大部分LAG-3分子保留在细胞内，当T细胞被激活后，LAG-3可以通过源自微管组织中心(MTOC)的分泌型溶酶体途径被迅速传递到细胞表面表达[8]。表达到T细胞表面的LAG-3分子以二聚体形式存在，可以抑制T细胞增殖和激活。凝胶过滤分析发现脱落的sLAG-3分子以单体形式存在，天然的sLAG-3无法与主要组织相容性复合体MHCⅡ类分子结合，发挥的生物学功能有限并在体内很快被降解或被排泄出去[9]；但Casati等[10]发现在体外试验中，可溶性人重组LAG-3蛋白激活抗原呈递细胞和增加CD8+T细胞的细胞毒性作用。

二聚体LAG-3分子通过D1V样结构域顶端与MHCⅡ类分子结合，它的亲和力远大于CD4分子，对人体免疫系统起抑制作用[11]。但由于LAG-3还可以抑制其他CD4-细胞的激活，Okazaki等[12]认为LAG-3的免疫抑制作用并不完全归因于其竞争性结合MHCⅡ类分子，可能还通过传导一种独特的抑制性信号起作用。近年来，Weber等[13]发现在肿瘤微环境中CD8+T细胞的表面，LAG-3可以与半乳糖凝集素-3(Galectin-3)结合从而抑制T细胞的功能。Wang等[14]发现LAG-3还可与纤维蛋白原样蛋白-1(FGL-1)结合，对T细胞的杀伤功能起抑制作用。

3 LAG-3与其他免疫检查点

3.1 PD-1/PD-L1 PD-1在肿瘤免疫抑制微环境的形成中起了重要的作用，抗PD-1/PD-L1免疫治疗在多种肿瘤中取得了显著的临床效果，然而仍有很大一部分患者对PD-1/PD-L1抗体耐药，或在治疗过程逐渐产生耐药性[15]。在抗PD-1/PD-L1单药治疗过程中，少数肿瘤的药物应答率>40%，且其中大部分患者仅为部分应答[16]。Thommen等[17]发现LAG-3、白细胞分化抗原4(CTLA4)等共抑制分子的表达与非小细胞肺癌患者对抗PD-1/PD-L1抗体的耐药性产生有关。

越来越多的证据表明，LAG-3和PD-1/PD-L1在功能上存在密切的合作，两者共同介导免疫稳态和增强肿瘤的耐受性[18]。效应T细胞介导的抗肿瘤免疫应答对于机体有效清除肿瘤组织和防止肿瘤转移至关重要[19]。一项小鼠转移性卵巢癌模型研究发现，PD-1是主要的免疫抑制性受体，而LAG-3等共抑制分子主要起辅助作用，同时应用PD-1和LAG-3的抗体可有效增加卵巢癌微环境中CD8+T细胞的数量，增加效应T细胞分泌γ-IFN、TNF-α等细胞因子，减少Tregs和髓源抑制性细胞。此外还发现，若仅应用单药可使另一免疫抑制分子的表达增加[20]。Burugu等[21]发现，肿瘤细胞中PD-1/PD-L1+细胞所占的比例越高，LAG-3+TILs的比例也会增高。最近一项研究发现，在人类非小细胞肺癌中，TILs上LAG-3过表达与PD-1/PD-L1的表达显著相关，而LAG-3和PD-1都低表达的患者预后好[22]。总的来说，这些临床前数据表明联合应用PD-1/PD-L1抗体和LAG-3抗体治疗肿瘤的可行性和必要性[23]。

3.2 CTLA-4 细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen -4，CTLA-4)与LAG-3在调节抗肿瘤免疫反应的方式相似， 两者都是通过与TCR结合抑制TCR的正常信号通路，负向调节T细胞稳态，触发Tregs的免疫抑制功能发挥作用[24]。一项评估CTLA-4抗体伊匹单抗(ipilimumab)对治疗转移性黑色素瘤的临床研究发现，伊匹单抗可增加TIL表达LAG-3的频率,从而削弱了TIL的肿瘤杀伤功能[25]。因此联合运用CTLA-4抗体和LAG-3抗体可能增加肿瘤治疗的效果。

4 LAG-3和头颈部肿瘤免疫治疗

头颈部肿瘤以HNSCC最多见。Deng等[5]分析人HNSCC标本组织发现：LAG-3在TIL表面高表达，并且它的高表达与肿瘤病理分级高、肿瘤体积巨大和淋巴结阳性有关；TIL上LAG-3的表达可能与HNSCC的肿瘤复发和转移相关，靶向LAG-3可能是治疗复发、转移HNSCC的有效靶点；生存分析发现，在淋巴结阴性的HNSCC患者中，LAG-3的高表达提示患者的预后较差；小鼠HNSCC模型中，体内注射LAG-3的特异性抗体可以通过显著增强CD8+T细胞的抗肿瘤应答，减少Tregs和髓源性抑制性细胞等免疫抑制细胞的数量来增强系统性抗肿瘤免疫应答，从而延缓肿瘤的生长。

Hanna等[26]发现，在抗PD-1/PD-L1不应答的头颈部肿瘤患者中LAG-3高表达，因此LAG-3高表达可用于预测抗PD-1/PD-L1的治疗效果。Mishra等[27]分析KrasG12D突变和Smad4基因缺失的小鼠鳞状细胞癌模型发现，肿瘤组织内CD8+TILs被过度激活而导致细胞耗竭，这可能与共抑制分子PD-1和LAG-3分子共表达增加有关；表达LAG-3分子的CD4+TILs数量也明显增加；同时应用抗PD-1抗体和抗LAG-3抗体可以明显抑制小鼠肿瘤的生长。

另有一项对20例HNSCC患者的研究发现[28]，经过放射及化学治疗后，这些患者肿瘤组织的免疫微环境中CD8+T细胞、CD4+ Tregs以及表达LAG-3、PD-1 T细胞的数量均较放射及化学治疗前增加，这提示免疫检查点抑制剂联合放射及化学治疗可提高HNSCC的治疗效果。但是值得一提的是，在此研究中，大多数患者为男性，伴有局部晚期人类乳头状瘤病毒相关疾病，且80%的肿瘤原发于口咽部，因此这些患者可能不能代表HNSCC全体患者。

目前针对LAG-3分子的在研治疗药物主要分为2大类，一类是可溶性LAG-3重组融合蛋白LAG-3Ig，可在体内激活抗原呈递细胞和T细胞，代表性药物是Immutep SA 公司生产的IMP321 (eftilagimod alpha)；另一类是靶向LAG-3单抗，包括LAG-525 (IMP701)、施贵宝公司生产的BMS-986016 (Relatlimab)以及默克公司生产的MK-4280等，还包括同时拮抗LAG-3和PD-1/PD-L1的双靶点药物MGD013和FS118。现有26项注册的靶向LAG-3临床试验研究正在进行(部分见表1)，其中有20项是研究与PD-1/PD-L1抗体的联合治疗。

表1 目前部分靶向LAG-3的临床试验研究

注：Pembrolizumab、Nivolumab为抗PD-1抗体

5 展望

随着肿瘤免疫研究的不断发展和靶向免疫治疗药物的不断出现，越来越多的肿瘤患者从中获益。目前头颈部肿瘤领域中对LAG-3分子的研究极少，但综合其他肿瘤的研究发现，LAG-3已展现出了不同于其他负性免疫检查导致肿瘤免疫抑制的作用机制，提示LAG-3分子有望成为头颈部肿瘤免疫治疗中一个重要靶点。LAG-3和PD-1抗体的联合治疗是目前的研究热点，其在头颈部免疫治疗中的效果和毒性反应仍需进一步探索和研究。