TIM3与血液系统肿瘤关系的研究进展

陈碧琪，陈宝安，程坚

(1.东南大学 医学院，江苏 南京 210009； 2.东南大学附属中大医院 血液科，江苏 南京 210009)

肿瘤是严重威胁人类生命健康的一类疾病，肿瘤免疫治疗领域在近几年备受关注，免疫检查点抑制剂亦成为肿瘤研究的热点。免疫检查点是一类免疫抑制性分子，它的高表达可以引起T细胞的耗竭，从而降低肿瘤细胞的免疫监视和杀伤作用，进一步导致肿瘤细胞发生免疫逃逸。T细胞免疫球蛋白黏蛋白分子3(T cell immunoglobulin domainand mucin domain protein- 3, TIM3)作为近年来研究较热门的检查点分子，在血液系统肿瘤中作用的研究，包括与血液系统肿瘤发生、发展及预后之间关系的研究也逐渐增多。

1 TIM3的分子生物学特征

TIM3也称甲型肝炎病毒细胞受体2(human hepatitis a virus cellular recptor 2, HAVCR2)，属于TIM基因家族的成员。在人体内，TIM家族包括TIM1、TIM3及TIM4，位于5号染色体上；在小鼠体内，TIM家族包括TIM1～TIM8共8种，位于染色体11B1.1.7上[1]。TIM3由信号肽、胞外的IgV结构域、黏蛋白结构域、跨膜结构以及含有磷酸化位点的胞浆内尾区构成[2]。TIM3有半乳糖凝集素- 9(galectin- 9，Gal- 9)、癌胚抗原细胞黏附分子1(carcino- embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM1)、高迁移率族蛋白B1(high mobility group B1，HMGB1)和磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PtdSer)4个配体[1]。

1.1 TIM3/Gal- 9信号通路

Gal- 9可以特异性地识别TIM3的IgV结构域，引起TIM3胞浆内尾区在酪氨酸256(Tyr256)和263(Tyr263)的磷酸化[3]，并从尾区释放出人白细胞抗原B相关转录物(Bat3)和无活性Lac(在酪氨酸505位点磷酸化，Tyr505位点)，形成负性调节信号，从而抑制辅助性T细胞1(Th1细胞)的增殖，进而引起细胞的死亡。Kikushige等[4]在2015年证实，在髓系白血病干细胞中，通过自分泌TIM3/Gal- 9信号通路激活典型的wnt信号通路，他们在研究中发现TIM3是白血病干细胞(LSCs)的特异性表面标记物，并且在急性髓系白血病(AML)患者的血清中检测到高表达的Gal- 9，因此他们认为TIM3/Gal- 9通路是LSCs的重要刺激环路。

1.2 TIM3/CEACAM1信号通路

CEACAM1是最近发现的TIM3的配体，研究发现CEACAM1可以与TIM3的CC′片段及FG片段结合，两者的结合可以引发TIM3释放Bat3，从而引起TIM3介导的TCR信号的抑制。CEACAM1不仅在T细胞上表达，也在单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞(DC细胞)上表达，TIM3- CEACAM1信号通路可能引起T细胞的抑制和髓样细胞中的顺式及反式的免疫应答。顺式作用促进成熟TIM3在细胞表面的稳定性，顺式和反式作用均可介导TIM3的抑制功能[5]。Zhang等[6]的研究证实，在结直肠癌患者体内，TIM3和CEACAM1的共表达可以介导T细胞衰竭，因此TIM3/CEACAM1信号通路可能成为癌症免疫治疗的重要靶点。

1.3 TIM3/PtdSer信号通路

PtdSer是一种阴离子磷脂，存在于所有哺乳动物细胞中，它是目前已知的唯一一个可以与TIM受体家族结合的非蛋白。有研究证实PtdSer与TIM3结合后可以诱导吞噬细胞的胞外增殖[7]。因为PtdSer参与免疫细胞的耐受，所以有学者提出PtdSer与TIM3相互作用促进免疫细胞的衰竭。由于PtdSer位于凋亡小体的表面，在诱导肿瘤细胞死亡后，其可能会刺激自然杀伤细胞(NK细胞)引起它的衰竭；另外TIM3+抗原呈递细胞(APC)吞噬凋亡小体，而T细胞上表达的TIM3所形成的复合物是没有吞噬作用的，但此复合物可以提供免疫刺激信号[8]。

1.4 TIM3/HMGB1信号通路

HMGB1是存在于真核细胞核内的非组蛋白染色体结合蛋白，是一个含有215个氨基酸残基的单链多肽，它可以与核酸形成复合物，与肿瘤浸润的DC细胞所表达的各种模式识别受体相结合，从而在肿瘤患者体内产生保护性的免疫应答[3]。肿瘤浸润DC细胞表达的TIM3可以与HMGB1相结合，通过阻断Toll样受体3(TLR3)、TLR7、TLR9及细胞质中DNA、RNA相关的免疫反应，抑制HMGB1与核酸形成复合物，从而核酸无法被TLR所识别，相关的信号通路被阻断，进而阻断转录因子干扰素(IFN)、调节因子3(IRF3)等的激活，引起免疫抑制及免疫逃逸。TIM3/HMGB1信号通路在核酸介导的固有免疫中起着重要作用[9- 10]。

2 TIM3与髓系肿瘤关系的研究进展

2.1 TIM3与骨髓增生异常综合征(MDS)

MDS是一组源于骨髓造血干细胞/祖细胞的恶性克隆增殖性疾病。恶性克隆增多，免疫缺陷可能是MDS的发病机制之一。细胞毒性T淋巴(CTL)细胞是清除恶性克隆的主要效应细胞之一。在恶性肿瘤和慢性病毒感染的环境中，因为TIM3、PD- 1、CTLA- 4、LAG3及骨髓来源的抑制性细胞(marrow derived suppressor cells，MDSCs)等的存在，CD8+T细胞常表现出凋亡增加和细胞因子产生减少的细胞功能衰竭状态[11- 12]。Tao等[13]的研究发现，TIM3的配体Gal- 9在MDSCs中过表达，在MDS患者骨髓及血清中表达升高。MDS患者或正常对照组的CD8+T细胞与MDS患者的MDSCs共培养后，产生较少的穿孔素(Per)和颗粒酶B(GB)，且早期凋亡增加。同时，使用TIM3/Gal- 9通路抑制剂可以恢复CD8+T细胞产生的部分细胞因子。此外，CD8+T细胞与过量的外源性Gal- 9共培养后产生较少的Per和GB，而TIM3/Gal- 9通路抑制剂同样可以恢复CD8+T细胞的功能。过量外源性Gal- 9与MDS CD8+T细胞共培养后，Notch1、EOMES(与Per及GB分泌相关)、p- mTOR和p- AKT(与细胞增殖相关)表达降低。这些结果提示，MDSCs可能是Gal- 9的供体，TIM3/Gal- 9通路可能参与MDS中CD8+T细胞的衰竭，负性调控T细胞免疫，导致MDS恶性克隆免疫逃逸及过度增殖。

2.2 TIM3与AML

AML是起源于骨髓的非淋巴系造血祖细胞的恶性肿瘤，其病因及发病机制尚不明确。AML微环境具有免疫抑制和抗凋亡作用，促进恶性肿瘤的生存。徐良静等[14]研究发现，AML患者的白血病细胞上表达TIM3，且TIM3 mRNA高表达于非M3型的急性白血病患者体内。TIM3作为炎症受体和生长因子，通过激活磷脂酰肌醇- 3(Phosphatidylinositol- 3，PI- 3)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途径和缺氧诱导因子1(hypoxia- inducing factor，HIF- 1)途径，上调AML患者体内的糖酵解途径和引起血管生成反应[15]。若T淋巴细胞表达TIM3将会是AML患者预后不良的一个指标，根据Zahran等[16]的研究，AML患者中辅助性T淋巴细胞(TIM3/CD4+)和细胞毒性T淋巴细胞(TIM3/CD8+)上TIM3的表达明显高于对照组，且与持续性白血病患者相比，完全缓解(CR)患者中TIM3/CD4+和Tim3/CD8+的水平要低。有研究[17]表明，阻断TIM3/GAL- 9和PD- 1通路后，白血病干细胞恶性分化程度会显著降低，因此TIM3抑制剂可以作为AML治疗的特异性靶点。TIM3在AML的发病机制与预后中起着重要作用，通过研究TIM3的靶向作用将会为AML患者带来新的生机。

2.3 TIM3与慢性粒细胞白血病(CML)

CML是骨髓造血干细胞克隆性增殖形成的恶性肿瘤。越来越多的证据表明，免疫系统的改变影响着CML患者的预后，随着酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors, TKI)的研发，CML的预后已经得到改善[18]。尽管TKI对许多患者有着长期缓解的作用，但免疫检查点抑制剂在CML中的治疗潜力尚未得到充分的评估。Bruck等[19]研究了免疫抑制检查点分子TIM3、PD1、CTLA4、LAG3和免疫激动检查点分子OX40在T细胞中的表达。与正常对照组相比，CML组的T细胞中TIM3、PD1，特别是CTLA4表达水平更高；LAG3在CD4+CD8+T细胞上表达较低，OX40在CD8+T细胞中表达较低。这表明CD8+T细胞的细胞毒性和活化能力降低。虽然这些结果表明CML患者骨髓中存在明显的免疫抑制，但其是否能够反映对白血病细胞的直接适应性免疫反应还有待研究。总之，免疫检查点抑制剂的治疗可能使CML患者达到分子缓解甚至治愈，研究TIM3等检查点抑制剂意义重大。

3 TIM3与淋巴系统肿瘤关系的研究进展

3.1 TIM3与慢性淋巴细胞白血病(CLL)

CLL是一种成熟B细胞克隆增殖性肿瘤，以小淋巴细胞在外周血、骨髓、脾脏和淋巴结聚集为特征。目前CLL的治疗方案有多种，包括化疗、免疫疗法、靶向药物治疗以及骨髓移植，但治疗后的短期受益和疾病高复发率仍困扰着众多患者及研究者。近年来NK细胞在CLL中的作用受到越来越多的关注。在Rezazadeh等[20]的研究中可以看出，CLL患者外周血NK细胞中TIM3表达显著升高，NKp30受体表达显著下调；且他们通过实验发现TIM3的表达与CLL患者低血红蛋白水平、高淋巴细胞绝对计数、高血清C反应蛋白(CRP)水平等不良预后因素显著相关，NK细胞的活性依赖于激活和抑制信号分子之间的平衡，而CLL患者体内TIM3及NKp30的异常表达说明了CLL患者体内NK细胞的衰竭状态。Rezazadeh等[20]试图通过使用PD- 1和TIM3的阻断抗体来逆转早期CLL患者体内耗竭的CD8+T细胞，但发现这些阻断抗体并不能重新激活CD8+T细胞。这可能与实验对象为早期CLL患者有关，TIM3和PD- 1阻断剂可能更适用于更具侵袭性的CLL患者。虽然TIM3抑制剂在CLL诊治中效果尚不明朗，但TIM3在CLL患者体内的高表达提示我们，它是一个有研究前景的免疫检查点和未来CLL免疫治疗的一个靶点。

3.2 TIM3与弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)

DLBCL是成人最常见的淋巴瘤，是B淋巴细胞发育异常的结果。60%～70%的患者在使用R- CHOP联合免疫化疗后可以达到长期缓解，但仍存在30%～40%的复发率。因此寻找新的免疫治疗对难治性DLBCL十分重要。Autio等[21]通过相应抗体检测DLBCL患者体内CD4+T细胞的免疫检查点分子CD3、CD4、TIM3、LAG3和CD8+T细胞CD8、TIM3、LAG3、PD1发现，在免疫检查点分子中，TIM3表达最高，且是影响疾病预后的一个重要指标。在疱疹病毒相关性的DLBCL患者体内，Keane等[22]证实了高表达的LAG3与高侵袭性有关，并会导致不良的预后；他们在研究中发现，LAG3在CD41调节性T细胞和CD81肿瘤浸润性淋巴细胞上表达最多，其通常与PD- 1及TIM3共表达。TIM3和(或) LAG3抑制剂联合治疗能否进一步改善DLBCL患者的预后仍有待进一步研究。

4 TIM3抑制剂在肿瘤治疗中作用的研究进展

临床前癌症模型的体内数据和晚期癌症患者T细胞的体外数据都支持TIM3抑制剂在抗肿瘤免疫中的有效促进作用。因此针对TIM3免疫检查点抑制剂的癌症免疫治疗的临床研究引起了学者们相当大的兴趣。

在临床前小鼠肿瘤模型中，TIM3和PD- 1的协同抑制在增强肿瘤生长抑制方面显示出了显著的协同作用。在肺腺癌患者中，TIM3的表达与PD- 1表达相关，且与较差的无复发生存和总生存呈正相关[23- 24]。

在抗程序性细胞死亡受体1(PD- 1)治疗无效或抗PD- 1治疗后获得适应性耐药的小鼠肺癌模型和人类肺癌患者中，TIM3经常在抗PD- 1结合的T细胞上上调[25]。在小鼠模型中，抗PD- 1失效时加入抗TIM3抗体增加了中位生存率和IFN的表达量[26]，提示PD- 1/程序性细胞死亡受体配体1(PD- L1)阻断可能是抗TIM3的一种有前景的联合治疗药物。评估抗TIM3和抗PD- 1联合应用疗效的研究正在进行Ⅰ/Ⅱ期临床试验，试验第一阶段由Eli Lilly公司(LY3321367+LY3300054, NCT03099109)[27]、Tesaro(TSR- 022+ TSR- 042, NCT02817633)[28]和Novartis制药公司(MBG453+ spartalizumab, NCT03099109)[29]进行，研究结果显示，抗TIM3和抗PD- 1组合具有良好的耐受性和可管理的安全性，并且表现出临床活性。

目前国内外均没有已经上市的针对TIM3这个免疫检查点的抑制剂，但对TSR- 022药物的研究正在深入进行。TSR- 022是TIM3单克隆抗体，它正作为一种单一抑制剂和PD- 1抑制剂联合应用于晚期实体肿瘤患者。Friedlaender等[2]的研究中选择了39例使用抗PD- 1治疗的非小细胞肺癌患者，每3周给予500 mg固定量的TSR- 042和100 mg(14例患者)或300 mg(25例患者)的TSR- 022。在100 mg剂量组中，1例患者部分缓解(PR)，3例患者疾病趋于稳定(SD)；而在300 mg剂量组中，3例患者PR，8例SD。药代动力学分析显示，300 mg剂量不足以维持最大的药效学，而900 mg剂量组的研究正在进行中。尽管目前结果来看，肿瘤缓解率较低，但还是可以证明TIM3抗体TSR- 022对疾病有控制作用。

基于实体肿瘤的TIM3抑制剂近几年被研究较多，而对血液系统肿瘤的特效TIM3抑制剂还处于前期基础研究阶段。目前已经被报道的TIM3单克隆抗体Sym023[30]正处于临床试验中。主要是研究Sym023对恶性肿瘤、淋巴瘤患者是否具有疗效、是否安全。诺华公司的MBG- 453药物单独或者与PD- 1抗体PDR001联用治疗AML及高危MDS等恶性髓系肿瘤安全性及有效性的临床试验也正在进行中[31]。

5 TIM3抑制剂在血液系统肿瘤治疗中应用的展望

TIM3的多配体给了解TIM3生物学特征带来了挑战，TIM3作为肿瘤免疫治疗的免疫检查点，了解TIM3的结构在介导其抑制功能中的作用十分重要。具有功能效力的TIM3抗体是因为阻断了某一个特定配体发挥作用，还是因为它们耗尽了TIM3的排出细胞，需要进一步的研究来佐证。

TIM3抑制剂能够有效提高固有免疫，有望成为血液系统肿瘤治疗的新方法之一。但血液系统疾病生物学特性多种多样，发病机制及病因错综复杂，TIM3检查点及其配体结合所形成的免疫信号通路在不同肿瘤中发挥的作用可能也不尽相同；在某种血液系统疾病中何种信号通路起着主导作用仍有待研究；在治疗过程中何时使用TIM3抑制剂及单用TIM3抑制剂和(或)联合使用多种抑制剂才能达到更好的预期疗效也需进一步研究。尽管还有众多问题需要解决，但TIM3抑制剂仍是目前最有前景的肿瘤免疫治疗的靶向药之一。