靶向TIGIT肿瘤免疫治疗的研究进展

王彩红,高 春,于晓辉 综述 张久聪 审校

近年来,免疫疗法在肿瘤治疗领域取得了重大突破,通过阻断免疫细胞表达的抑制性受体与肿瘤细胞表达的抑制性配体的相互作用,刺激宿主自身免疫系统对肿瘤抗原的反应能力来增强抗肿瘤活性。这种肿瘤靶向疗法又称免疫检查点靶向治疗[1]。该疗法是当前肿瘤治疗领域研究的热点,如靶向程序性死亡受体1(programmed cell death-1,PD-1)/程序性死亡配体1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)或细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)在肿瘤免疫治疗中取得了显著的临床疗效,但整体应答率有限[2]。因此,寻找整体应答率高的新型免疫检查点抑制剂迫在眉睫。2009年,YU等[3]首次发现T细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制性基序结构(T cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain,TIGIT),它是一种新型免疫检查点分子。研究发现,在大多数肿瘤模型及癌症患者中高表达TIGIT,并与疾病的预后有关[4]。靶向TIGIT或联合阻断TIGIT与PD-1/PD-L1可逆转T细胞耗竭,表现为增殖、分泌细胞因子、细胞毒性的能力增强,进而抑制肿瘤的生长,有望成为肿瘤免疫治疗的潜在靶点。本文就TIGIT的生物学特征、免疫抑制机制及靶向治疗研究进展进行综述,以期为肿瘤免疫治疗提供新思路。

1 生物学特征

TIGIT也称华盛顿细胞黏附分子(Washington cell adhesion molecule,WUCAM)、V-set和跨膜结构域蛋白3(V-set and transmembrane domain-containing protein 3,Vstm3)、V-set和含免疫球蛋白结构域蛋白9(V-set and immunoglobulin domain-containing protein 9,Vsig9),是近年来备受瞩目的新型免疫抑制性受体之一。TIGIT由细胞外IgV结构域、Ⅰ型跨膜蛋白区和基于免疫受体酪氨酸的抑制性基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)、免疫球蛋白尾部酪氨酸样基序(immunoglobulin tail tyrosine,ITT)的细胞质尾部组成,表达于活化的T细胞、自然杀伤细胞(natural killer cell, NK)、调节性T细胞(T regulatory, Treg)和CD4辅助性T细胞(T helper cell,Th)表面[3]。连接蛋白和Necl家族中的CD155、CD112和CD113均为TIGIT的配体,其中CD155与TIGIT具有高亲和力,是TIGIT的主要配体,配体-受体相互作用,调节T细胞、NK细胞的免疫应答[5]。

2 免疫抑制机制

2.1 细胞外机制 众所周知,T细胞在抗肿瘤免疫反应过程中起核心作用。研究发现,TIGIT与树突状细胞(dendritic cell,DC)上的CD155相互作用可使DC成为耐受性DC,表现为抗原呈递能力减弱、分泌抑炎因子IL-10增多、促炎因子IL-12减少,进而下调T细胞反应[6]。TIGIT还可诱导Treg分泌IL-10和纤维蛋白样蛋白2(fibrinogen-like protein 2,Fgl2),借助Fgl2,TIGIT+Treg选择性抑制Th1和Th17细胞反应,但不能抑制Th2细胞反应[7]。此外,NK细胞在肿瘤免疫监视中也发挥着举足轻重的作用,特别是在控制血液系统恶性肿瘤转移方面[8]。Sarhan等[9]研究发现,CD155+髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)作用于TIGIT+NK细胞,使得非受体型蛋白酪氨酸激酶(ZAP70/Syk)和细胞外信号调节蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1 and 2,ERK1/2)磷酸化显著降低,进而抑制NK细胞增殖、脱颗粒和细胞因子IFN-γ的产生。

2.2 细胞内机制 TIGIT与CD155结合后,其胞内段ITT样基序磷酸化,并募集生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor bound protein 2,Grb2)和β-抑制蛋白2(β-arrestin 2),Grb2招募含有SH2的肌醇磷酸酶-1(SH2-containing inositol phosphatase-1,SHIP-1)抑制磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路,进而直接抑制NK细胞杀伤能力[10]。β-arrestin2通过招募SHIP-1,并损害肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor associated factor 6,TRAF6)的泛素化,使核因子NF-κB的活化终止,继而抑制细胞因子IFN-γ的产生[11]。此外,TIGIT还可与共刺激受体CD226顺式作用并破坏CD226同源二聚体,降低CD226传递刺激信号的能力,从而直接发挥免疫抑制效应[12]。

3 靶向免疫治疗

3.1 实验研究 研究表明,在广泛的恶性肿瘤中使用抗TIGIT单抗疗法具有巨大治疗潜力[13]。这些研究多使用患病的小鼠临床前模型进行或采用患者样本进行试验。Zhou等[14]使用敲除TIGIT的CT26和MC38皮下肿瘤小鼠模型发现NK细胞和CD8+T细胞分泌IFN-γ的能力增强、肿瘤生长减慢、生存期延长。在E0771乳腺癌和甲基胆碱诱导的纤维肉瘤模型中,发现仅使用抗TIGIT单抗可延缓肿瘤生长、减少转移、提高生存率并逆转肿瘤浸润性NK细胞和CD8+T细胞的耗竭。在头颈部鳞状细胞癌模型中,抗TIGIT单抗疗法通过增强CD8+T细胞反应及消除Treg和MDSC的免疫抑制能力来延缓肿瘤的生长[15]。在多发性骨髓瘤小鼠模型中,TIGIT在30%～40%的叉头状转录因子P3(fork-head transcription factor P3, FOXP3)Treg细胞上高表达,且TIGIT的表达与骨髓瘤负荷有关,靶向TIGIT可显著降低肿瘤负荷[16]。但也有一些研究显示,抗TIGIT单抗对皮下肿瘤的治疗是有限的,联合阻断其他免疫检查点分子可提高抗肿瘤活性。在MC38小鼠模型中,与单独阻断TIGIT相比,联合阻断TIGIT和PD-1的治愈率为100%。此外,抗TIGIT单抗与PD-1/PD-L1联合阻断可诱导CT26和EMT6小鼠肿瘤的消退,大多数小鼠出现完全缓解现象[17]。Raphael等[18]发现,在胶质母细胞瘤小鼠模型中,与仅阻断TIGIT相比,联合阻断TIGIT和PD-1免疫治疗显著增强了肿瘤浸润性T细胞中IFN-γ的产生,更重要的是,TIGIT和PD-1联合免疫疗法会影响肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中的MDSC,显著抑制肿瘤的生长,提高小鼠的存活率。

在急性髓系白血病中,TIGIT+NK细胞表达量增加,且表现为功能失调的表型即细胞因子IFN-γ和TNF-α产生减少、细胞脱颗粒及抗白血病作用减低,阻断TIGIT能够显著增强NK细胞的功能[19]。在胃癌中,TIGIT与CD155结合使CD8+T细胞中的蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信号通路去磷酸化,造成葡萄糖摄取和乳酸产生减少,阻断TIGIT可恢复AKT/mTOR途径磷酸化,刺激CD8+T细胞中的代谢和细胞因子的产生,提高患者的存活率[20]。在黑色素瘤中,抗TIGIT单抗被证明可以促进NY-ESO肿瘤肽体外刺激CD8+T细胞增殖和细胞因子IFN-γ和TNF-α产生[21]。在肝细胞癌中,TIGIT高表达在CD8+T细胞、CD4+T细胞和Treg表面,且TIGIT+PD-1+CD8+T细胞共表达与疾病进展及不良预后有关[22]。

此外,越来越多的研究表明,抗体的恒定区在肿瘤免疫治疗中起重要作用,其中大部分是通过抗体的Fc段与Fcγ受体(FcγRs)相互作用发挥抗肿瘤效应。为了进一步阐明TIGIT在抗肿瘤免疫反应中的作用机制。Chen等[23]使用CT26肿瘤模型鉴定了抗体的Fc段对抗肿瘤效应的影响,与无Fc段功能的小鼠相比,mIgG2a同种型小鼠无论是抗TIGIT抗体单药治疗还是联合抗PD-1抗体治疗都具有强烈的抗肿瘤活性,这表明Fc段介导的效应功能是抗TIGIT抗体发挥抗肿瘤作用所必需的。一项评估Fc段在抗TIGIT单抗介导的抗肿瘤活性中的临床前研究显示,新型的人源化IgG1抗TIGIT单抗奥西匹利单抗能够与人TIGIT细胞外结构域结合,并有效地阻断TIGIT与配体CD155/CD112的相互作用,显著增强T细胞效应。此外,奥西匹利单抗还可诱导针对Treg的抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell mediated cytotoxicity, ADCC),激活NK细胞和单核细胞,并以Fc依赖性方式从T细胞表面清除TIGIT[24]。表明TIGIT-Fc单药治疗或联合阻断其他免疫检查点受体都是一种潜在肿瘤免疫治疗策略。

阻断TIGIT或联合阻断其他免疫检查点分子均可抑制肿瘤生长,延长生存期。此外,具有FcγR同种型参与的抗TIGIT抗体在作为单药治疗或与PD-1阻断联合使用都会诱导强烈的抗肿瘤效应。为研究TIGIT作为癌症免疫治疗靶点的潜在机制提供了实验基础。

3.2 临床研究 迄今为止,已有十几种不同IgG亚型的抗TIGIT单抗进入临床试验阶段,目前批准的治疗型IgG抗体多数属于IgG1、IgG2、IgG4亚类。每种IgG同种型抗体的Fc段与各类FcγR相互作用可诱导不同的生物学功能,包括ADCC、补体依赖性细胞毒性(complement-dependent cytotoxcity,CDC)、抗体依赖性细胞吞噬作用(antibody-dependent cytophagocytosis,ADCP)、细胞因子或趋化因子的诱导和调理靶标的内吞作用[25]。目前,已有三种抗TIGIT单抗在Ia期临床试验中作为单药进行了试验,并在Ib期或Ⅱ/Ⅲ期临床试验中与抗PD-L1或抗PD-1抗体联合使用。

3.2.1 替瑞利尤单抗(tiragolumab/MTIG7192A/RG-6058) 是由基因泰克公司研发的一种关注度最高、研究进展最快的具有Fc段功能的完全人源化IgG1型抗TIGIT单抗。旨在通过与TIGIT结合并阻碍与CD155的相互作用。在Ia期进行了单药试验,在Ib期与抗PD-L1抗体阿特珠单抗(atezolizumab)联合使用。PD-L1/TIGIT(atezolizumab/Tiragolumab)联合阻断在PD-L1表达阳性及先前未用肿瘤免疫治疗的癌症患者中取得显著的临床效益。在一项随机、双盲、安慰剂对照Ⅱ期研究中对PD-L1阳性的非小细胞肺癌患者(non small cell lung cancer,NSCLC)进行组合试验显示,将135例NSCLC患者随机分配接受替瑞利尤单抗联合阿特珠单抗或安慰剂联合阿特珠单抗治疗,其中替瑞利尤单抗联合阿特珠单抗的客观缓解率(objective response rate,ORR)为31.3%、无进展生存期(progression-free survival,PFS)为5.4个月,而安慰剂联合阿特珠单抗的ORR为16.2%、PFS为3.6个月。但无论那种组合治疗,其中只有3%的患者发生了不良反应,主要表现为脂肪酶的升高。证明替瑞利尤单抗联合阿特珠单抗耐受性良好,安全性通常与单独使用阿特珠单抗相似[26]。研究发现,单独使用阿特珠单抗只能恢复微卫星不稳定型结直肠癌中的T细胞功能,而替瑞利尤单抗和阿特珠单抗联合使用可恢复微卫星稳定型结直肠癌中CD4+和CD8+肿瘤浸润性T淋巴细胞功能[27]。目前,替瑞利尤单抗联合阿特珠单抗正在Ⅲ期临床试验的多个实体瘤中进行研究。

3.2.2 维博利单抗(vibostolimab/MK-7684) 是由默沙东公司开发的另一种具有Fc段功能的IgG1型人源化抗TIGIT单抗。在一项晚期实体肿瘤(包括转移性NSCLC)患者的I期研究中,评估了递增剂量的维博利单抗单药治疗或联合PD-1单抗帕姆单抗(pembrolizumab)治疗的安全性及有效性,结果发现在Ia期,无论是单药治疗或联合治疗均未观察到剂量限制性毒性,在Ib期,使用维博利单抗联合帕姆单抗治疗抗PD-1/PD-L1初治人群患者的ORR为26%[28]。因此,该抗体在所有剂量水平上均显示出良好耐受性,并能发挥抗肿瘤活性。总之,Ⅰ期研究表明,这种联合疗法在晚期实体瘤患者和PD-1/PD-L1抑制剂初治患者中具有潜在的抗肿瘤活性。还需进一步研究以继续评估其疗效。

3.2.3 艾替利单抗(etigilimab/OMP-313M32) 是由Onco Med Pharmaceuticals Inc开发的一种旨在阻断TIGIT与CD155结合的IgG1型抗TIGIT单抗。在一项Ⅰ期递增剂量研究中,对晚期实体瘤患者给予艾替利单抗单药治疗或与抗PD-1抗体纳武利尤单抗(nivolumab)联合治疗以评估其耐受性和安全性,结果发现艾替利单抗剂量增至20 mg/kg和(或)标准剂量的纳武利尤单抗时,艾替利单抗显示出良好的耐受性及安全性,该研究Ⅰb期的初步疗效数据显示,在先前免疫检查点治疗后的复发性、转移性实体瘤患者中具有潜在的抗肿瘤活性[29]。

综上所述,肿瘤免疫治疗改变了肿瘤的治疗前景,显著提高了肿瘤患者的生存率。目前,PD-1/PD-L1或CTLA-4免疫治疗已应用于临床,并取得了较好的临床疗效。TIGIT是近年来发现的表达于免疫细胞表面的新型免疫抑制性受体,与肿瘤细胞表达的配体CD155结合抑制效应细胞的抗肿瘤作用,介导肿瘤免疫逃逸。研究表明,TIGIT在多数肿瘤中高度表达,且与肿瘤的进展、疾病的预后密切相关,阻断TIGIT或联合阻断其他免疫检查点分子可显著增强抗肿瘤活性、抑制肿瘤生长、延长生存期。目前,已有十几种抗TIGIT单抗进入临床试验,在所有剂量水平上,无论是抗TIGIT单药治疗或联合抗PD-1抗体治疗均显示出良好的耐受性及安全性。因此,TIGIT有望成为肿瘤免疫治疗的潜在靶标及预测预后的新靶标。