Tim-3在头颈部鳞癌中的研究进展

王健行，姚 瑶综述，张 园审校

0 引 言

头颈部鳞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)是主要包括口腔、口咽、喉和下咽的鳞状上皮引起的异质性肿瘤[1]。全球每年有超过70万人被诊断为HNSCC，并导致超过38万人死亡[2]，在2020年新发HNSCC约74万例，占所有新发癌症的3.9%[3]。近年来，免疫治疗在HNSCC的运用得到了一定的发展，主要对程序性死亡蛋白1(programmed death 1,PD-1)和程序性死亡蛋白1配体(programmed death ligand-1,PD-L1)这些免疫检查点进行抑制，且经证实可提高患者的总生存期[4]。然而，只有不到15%的患者对于免疫治疗有反应[5]。通过寻求新的免疫检查抑制点及相应的阻断措施可能会改善免疫治疗在HNSCC患者的疗效及预后。T细胞免疫球蛋白黏蛋白3(T-cell immunoglobulin mucin 3,Tim-3)作为新发现的免疫检查抑制点，可在肿瘤微环境(tumor microenvironment TME)中多种免疫细胞表达，造成免疫抑制。下面对Tim-3在HNSCC微环境的作用及研究现状进行综述。

1 Tim-3 结构和功能

1.1 Tim-3 编码基因和蛋白结构Tim-3是Ⅰ型细胞表面的糖蛋白，属于Tim免疫调节蛋白家族的成员之一，首次发现于2002年，其编码基因HAVCR2位于人类基因组中的5q33.2，该区域与哮喘、过敏和自身免疫有关[6]。其蛋白结构包括一个N-末端免疫球蛋白样结构区、一个O-连接糖基化和N-连接糖基化的粘蛋白结构区、一个跨膜结构区和一个具有酪氨酸磷酸化基序的细胞质区。与PD-1等其他免疫抑制点相比不同的是，Tim-3在其细胞质尾部缺乏经典的抑制性免疫受体酪氨酸抑制结构或免疫受体酪氨酸的开关信号基序[7]。位于Tim-3细胞质尾部的酪氨酸残基Y256和Y263可促进人类白细胞抗原B关联转录因子3(human leukocyte antigen-B associated transcript 3,BAT3)和Src激酶家族成员中的Fyn相互作用。当Tim-3不与配体结合时，BAT-3可附着在Tim-3的细胞质尾部并招募酪氨酸激酶Lck，抑制Fyn与其结合并维持T细胞的激活。反之，则会引起免疫功能抑制[8]。

1.2Tim-3 配体和功能介绍Tim-3广泛表达于肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrates lymphocytes,TILs)、树突状细胞(dendritic cells,DCs)、肿瘤相关巨噬细胞(tumour-associated macrophages TAMs)和自然杀伤细胞(natural Killer Cells,NKs)等，通过结合不同的配体发挥免疫抑制作用，其配体包括半乳糖凝集素-9(galectin9,Gal-9)，磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine,PtdSer)，高迁移率族蛋白B1(high mobility group box1protein,HMGB1)和癌胚抗原相关细胞粘附分子1(carcino-embryonic antigen related cellular adhesionmolecule1,CEACAM-1)[9]。

Gal-9是一种可溶性蛋白，可识别Tim-3结构区中N连接糖链的结构，两者相互作用可介导效应T细胞凋亡[10]。PtdSer是一种暴露在凋亡细胞表面的磷脂，与Tim-3结合是体内处理凋亡细胞的重要机制[11]。HMGB1作为检测内源性危险信号的损伤相关分子模式蛋白，和Tim-3在DCs上相互作用可以抑制模式识别受体介导的对肿瘤核酸的天然免疫反应[12]。CEACAM-1是一种在抗病毒反应中起着调节作用的糖蛋白，分布于多种免疫细胞和肿瘤细胞[13]。Tim-3和CEACAM-1结合可以触发Tim-3的BAT-3释放，从而允许Tim-3介导的抑制T细胞抗原受体反应[14]。最新研究表明，Tim-3和CEACAM-1等共信号蛋白可在效应T细胞反应的不同阶段改变其对再刺激诱导细胞死亡机制的敏感性，影响人类自身免疫环境的稳态[15]。

2 Tim-3在TME的作用

2.1 Tim-3和T淋巴细胞TME是肿瘤存在的细胞环境，包括基质细胞、成纤维细胞、免疫细胞等。在TME中，肿瘤细胞可以通过上调 T 细胞抑制受体和凋亡受体(Gal-9、PD-L1等)来直接抑制 T淋巴细胞的功能[16]。Tim-3主要影响CD8+和CD4+T细胞的功能实现免疫抑制[17]。CD8+细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocytes,CTLs)是TME中杀伤肿瘤的重要淋巴细胞，可以通过穿孔素和颗粒酶直接接触并裂解靶细胞，或通过Fas/Fas L(Fas Ligand,Fas配体)信号通路以及Ⅱ型干扰素(interferon γ,IFN-γ)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)的分泌诱导靶细胞凋亡。细胞功能试验表明Tim-3+CD8+TILs具有降低细胞增殖和细胞活性，以及抑制效应细胞因子(IFN-γ和TNF-α)产生的作用，降低抗肿瘤的活性，说明Tim-3表达的上调标志着CTLs功能的失活[18]。这可能是因为Tim-3拮抗了T细胞特异性转录因子(T-cell-specific transcription factor 1， TCF-1)，影响CD8+T淋巴干细胞的功能[19]。CD4+辅助性T细胞1型(helper T cells，Th1)细胞在抗原刺激后产生高水平的IFN-γ和TNF-α，并对细胞内病原体和肿瘤细胞进行杀伤作用。白细胞介素-12(interleukin,IL-12)可以促进Tim-3在Th1细胞上的表达，抑制细胞因子如TNF和INF-γ的分泌，造成免疫功能的下降[20]。在肝癌和人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)阳性的宫颈癌中，阻断Gal-9与Tim-3的相互作用，可以恢复Th1和CD8+T淋巴细胞分泌IL-2 和 IFN-γ的功能，提高抗肿瘤疗效[21-22]。调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)是CD4+T细胞的一个子集，作为抗肿瘤免疫反应的抑制剂，通过释放细胞因子来抑制免疫效应细胞。在肿瘤组织中发现Tim-3和PD-1在CD4+Tregs上共表达，促进Tregs分泌更多的IL-10，造成免疫抑制[23]。

2.2Tim-3 和其他免疫细胞TAMs可以分为经典活化 (M1) 型和替代活化 (M2) 型2种，M2型具有抑制效应T细胞介导的抗肿瘤免疫反应，促进肿瘤细胞生长和转移的功能[24]。在一项结肠炎相关癌症的小鼠模型中发现，Tim-3通过和信号转导与转录激活子1(signal transducerand activator of transcription 1,STAT1)结合并抑制STAT1-miR-155信号通路来促进M2型巨噬细胞极化[25]。Tim-3可能也是NKs功能失调的标记物。在黑色素瘤患者的外周血液中阻断NKs中Tim-3的表达可以恢复杀伤功能[26]。同样的，在对肺癌患者的NKs进行Tim-3的抑制会恢复其细胞毒性和增加IFN-γ的产生，发挥抑癌作用[27]。在DCs中，有研究证实布鲁顿酪氨酸蛋白激酶作为Tim-3信号的近端成分，通过c-Src阻断抑制核因子κB通路，从而抑制DCs的激活，干扰抗肿瘤疗效[28]。

3 Tim-3在HNSCC的免疫抑制作用

HNSCC的TME中，Tim-3可通过结合Gal-9抑制效应T细胞功能[29]，且较PD-1有更强的免疫抑制作用。Liu等[30]发现尽管PD-1在HNSCC中表达较高，但Tim-3+Tregs表达更高的Ⅰ型效应细胞因子和趋化因子基因，因而较PD-1+Tregs更能表现出抑制幼稚T细胞增殖的能力，同时也验证了在PD-1抗体治疗期间IFN-γ的增加有利于逆转Tim-3+Tregs的抑制功能。另外，有研究证实HPV+口咽癌患者Tim-3+CD8+TILs分泌 IFN-γ的功能明显受抑制，Tim-3抗体联合PD-1抗体和HPV疫苗更能提高免疫治疗的客观反应率[31]。在别的免疫细胞类型中，Tim-3与HNSCC的相关机制研究仍较少。虽然Tim-3已被证实促进M2型巨噬细胞形成[25]，但有研究在HNSCC老鼠模型中抑制Tim-3的表达，并没有发现M2巨噬细胞标记物的减少，这可能是由于Tim-3在老鼠巨噬细胞上表达有限[32]。Yang等[33]在转基因HNSCC小鼠模型中发现浆细胞样DCs耗竭后可以增加TME中CD4+和CD8+T细胞的增殖，降低Tim-3的表达。在人类HNSCC中，浆细胞样DCs表达程度与Tim-3呈正相关，且表达越高预后越差。然而，HNSCC中Tim-3与NKs的表达情况和免疫抑制作用尚没有相应的文献报导。总之，Tim-3在HNSCC的免疫调节机制的研究尚不完善。目前可针对的靶点只局限于Tim-3高表达的TILs。在别的免疫细胞群中，仍需要更多的基础研究来验证其可行性。

关于Tim-3在HNSCC治疗中的免疫抑制作用也有相应文献报导。Liu等[29]发现HNSCC中Tim-3在CD8+T淋巴细胞和CD11b+CD33+骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)上高表达以及与淋巴结转移程度呈正相关，且免疫组化显示Tim-3在放化疗后复发的HNSCC患者中表达明显增加。在尼妥珠单抗作为新辅助治疗口腔鳞癌期间，临床无应答者中可以检测到更多的Tim-3，PD-1等免疫抑制检查点的表达[34]。Shayan等[35]在HNSCC老鼠模型中发现PD-1抗体治疗期间，TILs可以通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白[phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K)/protein kinase B(Akt)/the mammalian target of Rapamycin(mTOR),PI3K/Akt/mTOR]信号通路上调Tim-3的表达，形成适应性抵抗，影响免疫治疗的疗效。这些研究结果表明，Tim-3影响着HNSCC患者的治疗效果，使TME处于更强的免疫抑制状态。因而，HNSCC综合治疗联合Tim-3的免疫治疗是否可以提高疗效、改善预后，可作为未来研究的方向。

4 Tim-3在HNSCC可行的应用方式

4.1 Tim-3抗体目前，Curigliano等[36]已经证实Tim-3抗体在Ⅰ期临床试验中具有抗肿瘤的作用且耐受性良好。Jie等[37]认为阻断Tim-3和PD-1可能会增强基于西妥昔单抗的HNSCC免疫治疗，以改善CD8+TILs功能障碍，从而提高疗效。鉴于Tim-3在PD-1免疫治疗中表达的增加[35]，临床上如PD-1抗体与Tim-3抗体联合应用可能比单独应用疗效更好。多个免疫检查抑制点抗体的联合应用在HNSCC中的治疗效果尚需临床试验去进一步验证。

4.2适配体与Tim-3的结合适配体是与特定目标分子结合的单链或肽分子，具有低免疫原性、组织穿透力强、易于化学合成与修饰等优势，且与其靶标的结合具有较好亲和力，可像抗体一样实现肿瘤的免疫治疗[38]。Gefen等[39]分离出一种与Tim-3具有高亲和力的适配体，并在老鼠荷瘤模型中证实与PD-1抗体联用具有抗肿瘤作用，且效果优于Tim-3抗体。HNSCC中Tim-3与适配体的相关研究尚无文献报导，但适配体作为一种新型的肿瘤治疗分子，在免疫治疗方面克服了抗体治疗价格昂贵，易引发副作用的缺点[38]，是否也可以作为HNSCC免疫治疗应用的一个更好的选择值得期待。

4.3结合Tim-3的CAR-T细胞疗法嵌合抗原受体T细胞疗法(chimeric antigen receptor T-Cell immunotherapy,CAR-T)是一种治疗肿瘤的新型精准靶向疗法，是指收集患者外周血中的T细胞，在体外进行刺激扩增并通过病毒载体转入特定的CAR基因，随后再回输给患者，在体内发挥设定的肿瘤杀伤作用[40-42]。将免疫检查点与CAR-T细胞疗法技术相结合运用到肿瘤治疗中，可以更有效地杀死肿瘤细胞。已经有研究证实在肝癌和胃癌中PD-1与CAR-T治疗的联合应用可以提高抗肿瘤的疗效[43-45]。Tim-3与CAR-T细胞疗法结合能否达到更好的临床效果，需要得到进一步验证。

4.4联合Tim-3的癌症疫苗癌症疫苗接种的作用是促进抗原呈递细胞呈现的肿瘤相关抗原通过主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ类分子和MHCⅡ类分子递呈给CD8+T细胞和CD4+T细胞，进而激活T细胞，使其增殖，分化，成为效应T细胞，最终产生抗肿瘤免疫[45]。已经有临床试验报导，个体化的癌症疫苗可潜在地用于治疗多种类型的肿瘤，预防复发和转移[46]。HPV+口咽癌患者在接种HPV疫苗后，引起IFN-γ分泌的增加，提高对病毒相关肿瘤抗原的免疫力[47]。有研究研制出了一种新的PD-1 B细胞肽表位疫苗，并将其运用于人表皮生长因子受体2表达的结肠癌小鼠模型中，起到类似纳武利尤单抗(PD-1单克隆抗体)的作用，阻断了PD-1信号通路，恢复了免疫细胞的功能从而促进对肿瘤的清除能力，避免了相关的不良免疫反应[48]。Tim-3能否和PD-1一样用于癌症疫苗，需要进一步的基础和临床研究。

5 展 望

尽管抗PD-1、PD-L1的免疫治疗在HNSCC中已经有了一定的进展，但治疗效果仍不理想[5]。找到新的免疫抑制点，进行多个靶点的联合免疫治疗，提高治疗疗效，减少副作用是未来免疫治疗需要解决的主要问题。在目前肿瘤的综合治疗时代，免疫治疗如何与手术、放疗、化疗、靶向和生物治疗等手段联合以提高疗效值得进一步基础与临床研究。

Tim-3作为TME中免疫抑制的标志物，有望成为HNSCC新的免疫治疗靶点，其在HNSCC中是否促进M2型巨噬细胞极化，在DCs和NKs中的免疫功能调节机制如何等都是未知的。关于Tim-3在免疫治疗中的应用方式，如抗体、适配体、CAR-T和癌症疫苗等，尚没有HNSCC方面的研究和临床试验。这些将是Tim-3在HNSCC免疫治疗应用中的研究方向，需要科研人员和临床医生共同面对。相信在未来，免疫治疗技术的成熟能够为HNSCC患者带来更多的福音。