肿瘤免疫微环境中的TIGIT①

臧超然 张永宏（首都医科大学附属北京佑安医院生物医学信息中心，北京 100069）

通过免疫检查点严格控制T细胞反应对于维持免疫系统正常工作至关重要，因为T细胞反应失调会导致病理反应发生，控制不当会造成过度的免疫激活和自身免疫，过度抑制也会为肿瘤发生和抗原持续感染准备条件［1-2］。因此，免疫检查点在肿瘤发生和慢性病毒感染中发挥重要作用，并且可以作为临床治疗的靶点来调节和增强抗肿瘤T细胞免疫反应［3］。T细胞表面表达多种免疫检查点，这由T细胞的活化状态和所处环境决定［4］。在特定微环境下，免疫检查点调节T细胞反应不仅依赖于表达模式，还受配体表达情况的影响。目前，PD1/CTLA4/TIGIT/Tim3/LAG3等免疫检查点备受关注，本文将重点介绍TIGIT及其在肿瘤免疫微环境中的作用和临床应用。

1 T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域（T cell immunoglobulin and ITIM domain，TIGIT)的结构和表达

TIGIT，也称WUCAM、Vstm3、VSIG9，属于脊髓灰质炎病毒受体（poliovirus receptor，PVR）/连接蛋白家族，该家族属于免疫球蛋白超家族。TIGIT主要表达于淋巴细胞上，在效应和调节性CD4+T细胞、滤泡辅助CD4+T细胞、效应CD8+T细胞和NK细胞上表达最高［5-10］。TIGIT由胞外的IgV结构域（Ⅰ型跨膜区域）、胞内的免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif，ITIM）和免疫球蛋白尾酪氨酸基序（immunoglobulin tail tyrosine，ITT）样结构域的尾部组成［5-7，11］。ITT样结构域在介导抑制性信号的过程中具有重要作用，ITT样结构域在Tyr225位点磷酸化并与生长因子受体结合蛋白2（growth factor receptor-bound protein 2，Grb2）结合，招募含有肌醇-5'-磷酸酶1的Src同源物2（Src homology 2-containing inositol-5'-phosphatase 1,SHIP1）SHIP1终止NK细胞 中的PI3K和MAPK信号［12-13］。CD155（也 称 为PVR、Necl5或Tage4）是TIGIT的高亲和力同源受体，CD112（也称为PVRL2/nectin 2）和PVRL3也与TIGIT结合，但亲和力较弱［5］。这两种配体在APC和多种非造血细胞（包括肿瘤细胞）上均有表达，并与共刺激受体CD226（DNAM-1）竞争性结合［14-16］，TIGIT结合这两种配体的亲和力约是CD226的10倍，从而能以剂量依赖的方式抑制CD226和CD155之间的相互作用［5，7-8，11］。TIGIT还可以直接与CD226顺式结合并破坏其同源二聚化，从而破坏CD226的共刺激功能［10］。

2 TIGIT在免疫生物学中的作用

TIGIT与PD1、CTLA-4类似，在自身免疫方面发挥重要作用。但小鼠实验研究显示，未受到免疫攻击的TIGIT-/-小鼠不会出现免疫病理现象，表明TIGIT在急性T细胞起始过程中的作用可能不像CTLA-4那样重要［7］。TIGIT与CD226的关系类似于CTLA-4/CD28受体对之间，TIGIT作为抑制性受体来平衡CD226的共刺激作用。CD226/TIGIT的表达也与CD28/CTLA-4相似，共刺激分子表达于naïve和静止T细胞上，而共抑制分子则表达于活化T细胞上。TIGIT在naïve T细胞上不表达或表达十分微弱，但可以被抗原和其他炎症刺激迅速诱导［5，7-8，10］，因此，TIGIT有望成为免疫治疗的另一靶点。

3 TIGIT在肿瘤免疫微环境中的作用

TIGIT可以表达于多种细胞，包括树突状细胞（dendritic cell，DC）、T细胞、NK细胞、肿瘤细胞，根据TIGIT表达的不同，其发挥作用的机制也不尽相同。在肿瘤的发生发展过程中，肿瘤细胞坏死释放肿瘤抗原，抗原被DC摄取，迁移至淋巴结，通过MHC—抗原肽分子复合物将信号传递给T细胞以起始T细胞的活化，之后T细胞迁移至表达相应抗原的部位发挥效应功能。这是理想状态下的抗肿瘤免疫过程。但是，在肿瘤发生发展过程中，肿瘤细胞会产生并诱导产生一系列的相应变化而逃避免疫杀伤。

3.1 TIGIT与NK细胞肿瘤产生时，NK细胞在清除肿瘤细胞的过程中发挥重要作用。TIGIT的直接抑制功能首先在NK细胞上被发现［11］。TIGIT优先表达于NK细胞，但在健康人群中的表达水平有较大差异，这一差异与NK细胞的表型和功能异质性有关。表达低水平TIGIT的NK细胞的细胞因子分泌功能、脱颗粒活性和细胞毒性较强［17］。CD96同样与CD226分子竞争性结合CD155而发挥抑制性作用，但CD226介导的NK细胞活化必须要TIGIT和CD96两者的抑制作用才能抵消，可能是由于二者在控制NK细胞效应功能的过程中发挥互补作用——TIGIT主要调节细胞毒性，而CD96主要控制IFN-γ的产生［18］。

NK细胞通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用活化进而引起TIGIT上调［19］。肿瘤细胞上表达的CD155与TIGIT+NK细胞相互作用，TIGIT可抑制NK细胞的脱颗粒、细胞因子的分泌以及NK细胞介导的细胞毒作用［11］；还可以进一步通过诱导CD226的内化和降解而抑制NK细胞的功能［20］。另外，NK细胞的功能也受到髓源性抑制细胞（myeloid derived suppressor cell，MDSC）的抑制，该抑制作用可以被TIGIT阻断剂完全消除［21］。与MDSC共培养后，NK细胞上的TIGIT信号导致ZAP70/Syk和ERK1/2的磷酸化减低，通过阻断NK细胞上的TIGIT或抑制MDSC活性氧的产生可以逆转这一效应［21］。TIGIT阻断剂能够显著增强高表达TIGIT的NK细胞的功能［17，22］。在荷瘤小鼠和结肠癌患者中发现TIGIT与NK细胞的耗竭相关，而非CTLA-4和PD1分子［23］。在血液肿瘤中观察到NK细胞上TIGIT的高表达，并且促进了肿瘤的免疫逃逸［24-25］。在多种荷瘤小鼠模型中，TIGIT阻断抑制了NK细胞的耗竭，促进了NK细胞依赖的肿瘤免疫，并且进一步以NK细胞依赖的方式促进肿瘤特异性的T细胞免疫功能［23］。同样TIGIT阻断也能够增强患者NK细胞的抗肿瘤活性［24］。

3.2 TIGIT与T细胞T细胞功能耗竭的程度似乎与免疫抑制性受体的表达数量有关——当单独一种免疫抑制性受体的表达不足以代表功能耗竭状况，而多种免疫抑制性受体的共表达则是T细胞耗竭的标志。然而，这些免疫抑制性受体究竟是同时表达在同一功能紊乱的T细胞上？还是被逐渐获得性地表达？从而导致T细胞效应功能的丧失，目前还不清楚。

即使不存在抗原和APC，TIGIT也会影响T细胞的增殖［26］。最初研究者们认为TIGIT对T细胞的抑制效应是通过诱导DC间接介导的，与TIGIT结合后会触发表达于DC上的PVR的胞内区域磷酸化，增加IL-10的分泌，减少IL-12的分泌，从而间接抑制T细胞的功能［5，27］。研究表明，TIGIT还可以通过靶向TCR信号通路中的分子，如CD3ε和PLCγ，直接抑制T细胞的激活、增殖和效应功能的获得［7，28］。在高TIGIT表达者中，原发性难治性疾病发生率较高［29］。小鼠恶性胶质瘤脑组织样本中CD8+T细胞和Treg细胞中TIGIT的表达水平显著升高［30］；在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）患者中，随着肿瘤分化程度的降低，TIGIT和CD155的表达水平升高，TIGIT的增加水平与血浆AFP水平正相关，术后患者外周血中TIGIT+CD4+T细胞和TIGIT+Treg细胞显著减少，这一结果提示TIGIT与HCC的发病过程密切相关［31］。对HCC肿瘤组织的研究发现，相对于非肿瘤组织和外周血，ICOS+TIGIT+CD4+T细胞亚群优先向肿瘤组织聚集，表现为激活和增殖表型，但却没有效应功能［32］。胃癌患者CD8+T细胞中TIGIT+细胞的百分比显著增加，该细胞亚群表现为耗竭表型——活化、增殖、细胞因子分泌和代谢功能均受损，在急性髓系白血病患者也发现了相似的结果［30，33］。伴随着耗竭表型，PD1+TIGIT+CD8+T细胞更易于凋亡［34］。因此，TIGIT通过抑制效应细胞的激活，通过抑制它们的增殖从而限制效应细胞库，最终通过降低效应细胞功能和细胞因子的产生，成为细胞固有的抑制分子。

3.3 TIGIT与Treg免疫检查点除表达于效应细胞，还表达于Treg，以促进Treg的抑制功能，进而更好地控制免疫反应。免疫检查点抑制剂/阻断剂在肿瘤治疗中主要靶向于效应性免疫细胞，但是治疗后免疫的恢复是由于效应T细胞功能的直接调节还是Treg功能的调节尚不清楚。

有研究发现，TIGIT+CD4+T细胞表现为抑制作用，高表达Foxp3和IL-10［35］。TIGIT+Treg在体外表现出高表达已知的Treg效应分子和高抑制能力［9，36］。在健康人和黑色素瘤患者中，TIGIT+Treg比TIGIT-Treg的抑制性更强［37］。TIGIT+Treg细胞表达较高水平的Treg标签基因，如Foxp3、CD25和CTLA-4，并在Treg特异性去甲基化区域显示出去甲基化增强，导致谱系稳定性增高［9，36］。TIGIT+Treg表现出特异性功能，TIGIT与配体结合引起纤维蛋白原样蛋白2表达，导致Th1和Th17细胞分化受抑以及IL-10的产生，从而选择性抑制促炎Th1和Th17反应，但保留Th2反应，呈现出TIGIT在引导Treg细胞功能上的作用［9］。有研究表示，Treg中TIGIT信号引导其表型，TIGIT主要通过Treg，而非CD8+T细胞抑制抗肿瘤免疫。此外，TIGIT+Treg上调肿瘤组织中Tim3表达，Tim3与TIGIT协同抑制抗肿瘤免疫应答［38］。肿瘤组织中TIGIT+Treg高表达IL-10，不仅导致微环境中免疫抑制的产生，还促进了DC细胞免疫耐受表型的形成，这一机制与TIGIT-CD155对DC细胞的直接信号协同作用，促进IL-10超过IL-12p40，从而形成自放大回路来调控DC细胞表型［39］。另外，TIGIT+Treg细胞还可以减弱CD155、CD8+T细胞、NK细胞上的CD226的结合［39］。

3.4 TIGIT与肿瘤细胞通常，大多数对于免疫检查点的研究注重于其在免疫细胞上的表达情况。在黑色素瘤细胞中有关于PD1表达的报道，也只表达于小部分而非全部黑色素瘤细胞［40］。TIGIT在结肠腺癌、子宫内膜样癌、乳腺癌和肾透明细胞癌中均发现有表达［31］。有研究发现，在小鼠肿瘤细胞上发现了TIGIT的表达，体外TIGIT敲除对肿瘤细胞的增殖和集落形成并没有影响，实验研究认为可能是由于独立于CD8+T细胞的其他抗肿瘤免疫细胞受到了抑制，但TIGIT敲除对小鼠肿瘤生长有明显抑制，并且增加了NK细胞和CD8+T细胞IFN-γ的分泌水平，表明NK细胞和CD8+T细胞均参与了肿瘤细胞TIGIT介导的促肿瘤过程［41］。该研究还在NK和T细胞上发现了PVR的表达，提示肿瘤细胞可能是通过肿瘤-TIGIT与免疫细胞-PVR的相互作用来发挥免疫抑制作用。在体外，肿瘤细胞TIGIT的表达并未影响肿瘤细胞的增殖，也未抑制肿瘤细胞的功能，可能是由于在体外TIGIT-PVR的相互作用未引起抑制效果，也可能是因为存在其他的补偿机制。

3.5 TIGIT与PD-1的共表达 由于单一免疫治疗的总体反应率较低，进而对于免疫检查点共表达情况的基础研究和联合免疫治疗的临床研究也逐渐深入。对正常淋巴组织、炎症和多种癌组织的研究发现，TIGIT与PD-1平行表达，70%以上的PD-1+细胞表达TIGIT，超过90%的TIGIT+细胞也表现为PD-1+［42］。但也有 研究发现TIGIT的表 达水平显 著高于PD-1［43］。HCC患者外周血中CD4+和CD8+T细胞上PD-1和TIGIT的共表达显著增加，非小细胞肺癌和晚期黑色素瘤患者CD8+T细胞中也观察到PD-1和TIGIT的表达增加［44-45］。近期有研究发现抗原特异性的祖细胞分化为两种不同的分支细胞系，不表达PD-1和TIGIT的祖细胞可以分化为功能性细胞系，而表达PD-1和TIGIT的祖细胞则分化为功能紊乱、耗竭样的细胞系［46］。

这提示抗PD-1和TIGIT的联合治疗可能会提高治疗反应率。抗PD-1和TIGIT联合治疗对恶性胶质瘤的效果高于单药治疗，能够显著增强黑色素瘤患者肿瘤相关抗原特异性CD8+T细胞和CD8+TIL（tumor infiltrating lymphocyte）的功能［30，45］。最近，CHIU等［47］通过小鼠和临床研究发现，抗PD-1治疗会上调效应性CD8+TIL的TIGIT表达，HCC细胞通过PVRL1/PVR抑制TIGIT+CD8+T细胞，从而逃避免疫监视，可见阻断TIGIT可以增强抗PD-1治疗效应。总之，以上研究结果表明，TIGIT与PD-1的联合阻断治疗可能会对抗肿瘤免疫产生附加作用。但是在不同组织间PD-1和TIGIT表达的差异仍然突出了对于患者组织样本分析的重要性。

4 展望

TIGIT作为免疫调节必不可少的抑制性受体，在肿瘤进展的病理过程中发挥重要作用。在肿瘤免疫微环境中，由于Treg抑制能力增强与TIL效应功能受损并存，内源性免疫应答往往无法消除肿瘤。抑制活化T细胞的免疫检查点能够激发一定程度的抗肿瘤免疫反应。近年来，通过对T细胞免疫检查点（如PD-1/PD-L1或CTLA-4）阻断来重新激活免疫反应的研究取得了很大进展。以上结果吸引研究者寻找其他可能有助于抑制肿瘤免疫监测的免疫检查点。TIGIT在免疫抑制中具有重要作用，在动物研究或体外实验中通过阻断TIGIT可以成功增强免疫应答［48］，抗TIGIT的治疗效果并不是通过减少瘤内Treg细胞或表达TIGIT的任何细胞群而是通过骨髓细胞上FcγRs介导的“反向激活信号”，诱导细胞因子、趋化因子等多种介质的表达来实现的［49］。单独或联合其他免疫检查点的阻断治疗可以被认为是一种潜在的肿瘤治疗策略。