TIM-3在腫瘤免疫中的研究進展

張泰榕，高波，潘云

大理大學 基礎醫學院，大理大學第一附屬醫院 病理科，云南 大理 671000

T細胞是抗腫瘤的主要效應細胞。在人體的免疫過程中，正常組織利用T細胞上的免疫檢查點避免被自身的免疫細胞攻擊，從而避免正常組織的損傷和破壞。然而在腫瘤患者，腫瘤細胞利用該機制可造成免疫逃逸。阻斷免疫檢查點可恢復T細胞對腫瘤細胞的識別、殺傷能力。免疫檢查點抑制劑已顯示出對多種腫瘤有效，尤其是非小細胞肺癌和黑色素瘤。目前研究最多的免疫檢查點是程序性細胞死亡受體1及其配體（programmed cell death 1/programmed cell death 1 ligand，PD-1/PD-L1）和細胞毒性T淋巴細胞抗原4（cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA-4）。然而，臨床上只有部分患者從單免疫檢查點抑制劑中獲益，這可能由于其他免疫檢查點的參與，抑或腫瘤本身的異質性。T細胞免疫球蛋白和黏蛋白 3（T cell immunoglobulin and mucin-3，TIM-3）也是免疫檢查點家族的一員，在多種腫瘤中與其他檢查點共表達，并與不良預后相關，靶向TIM-3的藥物正在進行臨床試驗。

1 TIM-3的結構、配體和功能

TIM-3屬于免疫球蛋白超家族，是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，由1個膜遠端可變免疫球蛋白區域（immunoglobulin variable region，IgV）和1個膜近端黏蛋白區域組成，前者是TIM-3發揮抑制性功能的主要結構[1]。其最初見于輔助性T細胞（helper T cell 1，Th1）的表面，后來在 CD4+T細胞、CD8+T細胞、細胞毒性淋巴細胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）、調節性 T細胞（regulatory T cell，Treg）、腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）、單核/巨噬細胞、自然殺傷（natural killer，NK）細胞和樹突狀細胞（dendritic cell，DC）上亦被發現。TIM-3過往又被稱為甲肝病毒細胞受 體 2（hepatitis A virus cellularreceptor2，HAVCR2），其基因位于人類基因組5q33.2和小鼠基因組11B1.1，兩者有63%的氨基酸同源性[2]。小鼠的TIM基因有8個，人類有3個，人與小鼠的TIM-1、TIM-3和TIM-4最為相似。

目前已知TIM-3的配體包括半乳糖凝集素9（galectin-9，GAL-9）、磷脂酰絲氨酸（PtdSer，PS）、高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1），以及癌胚抗原相關細胞黏附分子1（carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM-1）。

作為一種免疫抑制分子，TIM-3通過與配體結合，誘導Th1和CTL的凋亡。TIM-3在抑制先天性免疫和適應性免疫中均產生抑制免疫的作用。最初發現TIM-3與哮喘、過敏相關，后來發現其在多種腫瘤中表達上調，并與預后不良相關，提示TIM-3在腫瘤的發生發展中起抑制T細胞免疫的作用。

2 TIM-3在腫瘤免疫中的研究現狀

2.1 消化道腫瘤

2.1.1 結直腸癌 結直腸癌位居我國惡性腫瘤發病率第三位，同時是全球第四大癌癥死因。2020年6月美國FDA批準PD-1抑制劑帕博利珠單抗用于一線治療不可切除、或伴有微衛星高度不穩定（microsatellite instability-high，MSI-H）或錯配修復缺陷（different mismatch repair，dMMR）的轉移性結直腸癌患者，然而只有部分患者獲益。TIM-3和PD-1同屬免疫檢查點，近年研究發現兩者在結直腸癌中存在共表達現象，且共表達者的5年生存期明顯縮短，提示預后不良[3]。Sarah等對大腸癌患者外周血和腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）中不同免疫細胞上的表達差異研究發現，在外周血TIM-3主要表達在單核髓樣細胞（monocytic myeloid cell，MMC）和抗原提呈細胞（antigen-presenting cell，APC），而在 TME中主要表達在T細胞和APC上，有趣的是TME中TIM-3+T細胞共表達PD-1的水平高于TIM-3-T細胞，而在正常組織中TIM-3-T細胞共表達PD-1的水平高于TIM-3+T細胞。然而，TME中TIM-3+T細胞水平隨著臨床分期的增加而降低[4]。上述研究證實結直腸癌患者的T細胞上TIM-3和PD-1存在共表達，或許是部分患者生存期短的原因。Varun等發現結直腸癌患者的TME中，CD4+TIM-3+TIL上調OGA、EFNA4、SATB1、CRNDE、NF-κB等5條增殖/侵襲通路,下調 TCR、IL-2、JAK/STAT、cAMP介導的4條信號通路和JunB、SMARCA4等2條抑制細胞增殖及轉移通路，揭示了TIM-3+TIL促進結直腸癌增殖轉移的復雜機制[5]。

2.1.2 食管癌 TIM-3在食管癌中的研究較少。目前研究發現TNF-α經NF-κB信號通路誘導NK細胞TIM-3表達，進而導致食管癌患者NK細胞功能障礙，提示TIM-3是食管癌不良預后的潛在標志物[6]。另一研究在食管鱗癌患者中發現，TIM-3陽性表達與PD-1陽性和高CD8+TIL密度相關，是食管癌無復發生存期（relapse-free survival，RFS）和總生存期（overall survival，OS）的獨立危險因素[7]。上述研究提示根據TIM-3表達情況對食管癌患者進行分組，不同組別間具有不同的預后意義。

2.1.3 胃癌 胃癌是全球第二大癌癥死因，傳統治療并未顯著改善患者預后，而近年來對于TIM-3如何影響胃癌進展及臨床轉歸的研究尚少。目前已知TIM-3在胃癌患者的腫瘤細胞、TIL、NK細胞、外周血單核細胞中表達上調，于江濤等在胃癌裸鼠模型中觀察到激活TIM-3信號通路可降低T細胞對腫瘤生長的抑制作用[8]，提示T細胞上TIM-3的高表達可能參與了胃癌的發生發展，具體機制仍待探討。

2.1.4 肝癌 肝細胞癌是全球第五大常見惡性腫瘤和第三大癌癥死因。近年來關于TIM-3在肝癌發展中的確切機制并不統一。Zhang等發現TIM-3通過NF-κB/IL-6/Stat3軸促進肝癌細胞生長，并在體內和體外實驗中觀察到干擾TIM-3可發揮抗腫瘤效應[9]。最新研究首次證實TIM-3通過PI3K/AKT/mTORC1通路抑制肝內傳統的NK細胞和肝臟駐留NK細胞從而參與肝癌的發生發展，在體內實驗中敲除TIM-3顯示出顯著的抑癌效果[10]。上述研究均證明TIM-3有望成為肝癌免疫治療的新靶點。TIM-3可能通過多種機制參與肝癌的發生發展，但尚須進一步研究。

2.2 呼吸系統腫瘤

2.2.1 肺癌 肺癌是頭號腫瘤殺手，雖然近年來PD-1/PD-L1阻斷劑已用于非小細胞肺癌，但僅有不到20%的晚期患者產生持久的免疫反應[12-13]。因此，探究抗PD-1/PD-L1耐藥機制迫在眉睫。Emeric等觀察到阻斷TIM-3可逆轉肺癌患者對PD-1的耐藥性，提示TIM-3是抗PD-1耐藥的關鍵[11]。然而另一研究發現阻斷PD-1軸不敏感源于LAG-3表達上調，提示PD-1耐藥可能有多種途徑，為免疫檢查點阻斷劑的聯合用藥提供了理論依據[12]。同時該研究發現，在5.4%的CD3+TIL中PD-1、LAG-3和TIM-3同時共表達，在21%的細胞中PD-1和TIM-3共表達，在10.5%的TIL中LAG-3和TIM-3共表達。最新研究證實溶瘤病毒同時誘導腫瘤細胞、T細胞和腫瘤相關免疫細胞PD-1和TIM-3表達，唯有同時阻斷PD-1和TIM-3可增強溶瘤病毒對肺癌細胞的直接溶瘤和間接殺傷作用，該發現對難治性肺癌和其他耐藥腫瘤的治療具有重要意義[13]。

2.2.2 鼻咽癌 鼻咽癌流行于我國南方和東南亞地區，已知其與EB病毒、亞硝酸鹽、吸煙、甲醛等因素密切相關。復發和轉移是鼻咽癌患者死亡的主要原因。因此，尋找控制鼻咽癌轉移的靶點至關重要。TIM-3在鼻咽癌細胞中的表達、在鼻咽癌發生和轉移中的作用尚未闡明，其參與鼻咽癌發生發展的確切機制研究較少。最新研究發現TIM-3通過Smad7/Smad2/SNAIL1軸介導的上皮-間質轉化參與鼻咽癌的侵襲轉移，這為鼻咽癌的發生機制提供了新方向[14]。

2.3 血液系統腫瘤

2.3.1 淋巴瘤 免疫檢查點抑制劑已獲準用于霍奇金淋巴瘤的治療，但非霍奇金淋巴瘤的此方面研究尚無結果。作為一種新的免疫檢查點，TIM-3在淋巴瘤的研究尚少，目前集中于TIM-3在各類型淋巴瘤的蛋白表達。目前已知TIM-3在鼻型結外NK/T淋巴瘤中高表達，陽性比例95%[15]，與不良無進展生存期（progression-free survival，PFS）相關；TIM-3在彌漫大B細胞淋巴瘤的腫瘤細胞和TIL中表達上調，前者陽性比例39%，后者陽性比例76.2%，腫瘤細胞表達上調與不良PFS和OS相關[16]。有研究發現在外周T細胞淋巴瘤中TIM-3罕見表達[17]。由于TIM-3屬于T細胞受體，理論上在T細胞腫瘤中高表達，該研究的矛盾之處尚不明確其原因，需要進一步探討。最新的研究是一起發生在腸系膜的皮下脂膜炎樣T細胞淋巴瘤的罕見病例，研究者發現患者攜帶TIM-3編碼基因HAVCR2突變[18]。由于淋巴瘤整體的發生率不高，對于TIM-3在淋巴瘤中的作用及機制仍需要更大樣本的研究。

2.3.2 急性髓系白血病 急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）是成人常見的白血病類型，起源于造血干細胞，進展迅速，治療措施有限，唯有M3型預后良好。近年研究多采用流式細胞術檢測患者外周血和骨髓樣本多種細胞中蛋白的表達。研究發現，與其他亞型相比，M3型患者的TIM-3+T細胞水平有降低的趨勢，或許是M3型預后良好的原因之一。而完全緩解者較高的TIM-3+T細胞水平預示其免疫抑制[19]。Paola則發現化療失敗的AML患者TIM-3表達水平較高，提示靶向TIM-3可能增加化療緩解幾率[20]。最新報道稱AML患者的骨髓微環境中，耗竭的T細胞高表達PD-1和TIM-3，提示AML的免疫逃逸與PD-1和TIM-3相關[21]。

2.3.3 急性淋巴細胞白血病 急性淋巴細胞白血?。╝cute lymphoblastic leukemia，ALL）好發于青少年。馬麗等對兒童ALL的研究發現，復發組的骨髓原始細胞TIM-3水平顯著高于非復發組[22]，提示TIM-3可作為評估ALL患者預后的潛在標記。然而Zhang的結論與馬麗不同，Zhang證實成人B系ALL患者T細胞中TIGIT表達上調并導致T細胞耗竭[23]，二者的矛盾或許是成人ALL和兒童ALL的差別之一，因為前者的5年生存率為30%～40%，而后者是90%。最新的一項研究觀察到CD200/TIM-3介導的骨髓T細胞功能障礙可增加兒童B前體ALL患者的復發風險[24],提示靶向CD200/TIM-3可能是改進ALL治療方式的方向。

2.3.4 慢性淋巴細胞白血病 慢性淋巴細胞白血?。╟hronic lymphocytic leukemia，CLL）多見于老年人，早期癥狀的出現晚于血象變化，目前的治療手段尚不能治愈該病。治療無效的原因之一是患者的免疫系統喪失對腫瘤細胞產生有效且持久的免疫反應。Leila等首次報道CLL患者外周血NK細胞上TIM-3表達上調、NKp30表達下調，證實了CLL患者NK細胞的耗竭[25]。然而該研究缺乏對兩者間調控機制的研究。另一研究進一步發現，聯合阻斷PD-1和TIM-3仍未能逆轉CLL患者CD8+T細胞的耗竭狀態[26]。上述研究提示，CLL患者的腫瘤免疫抑制狀況復雜，可能需要研究更多的免疫檢查點。

2.3.5 多發性骨髓瘤 多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一種老年人多見的漿細胞惡性增殖的腫瘤，目前尚無法治愈。TIM-3在MM中的研究罕見。Tan等研究發現MM患者TIM-3+T細胞數量增加，而在緩解期數量減少，提示T細胞上TIM-3的表達可能是MM患者T細胞免疫缺陷的原因[27]。研究表明，MM患者外周血CD4+T細胞表面TIM-3表達上調會抑制T細胞功能，并進一步抑制B細胞功能[28]。上述研究證實TIM-3抑制T、B細胞功能，現有研究局限于表達水平，對TIM-3的相關分子機制尚須深入探討。

2.4 女性常見惡性腫瘤

2.4.1 乳腺癌 乳腺癌的發病率位居女性惡性腫瘤首位，三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）是最具侵襲性的亞型，傳統治療效果不佳。目前已知乳腺癌細胞上PD-1、CTLA-4、TIM-3、LAG-3等多個免疫檢查點高表達，TNBC細胞模型中聯合阻斷PD-1和PD-L1可上調TIM-3和LAG-3的共表達，這或許是腫瘤細胞逃避抗腫瘤免疫的代償機制[29]。該研究提示TNBC的腫瘤免疫治療應當以多種檢查點的聯合阻斷為方向，有望最大程度發揮治療效果。最新研究探討了TIM-3在乳腺癌的作用機制，發現阻斷TIM-3可上調免疫應答、干擾素γ介導的信號通路、細胞凋亡、MARK信號轉導和乙?；嚓P基因的表達，下調腫瘤相關通路和JAK-STAT通路的表達[30]。據此推測阻斷TIM-3可以通過上調有利于免疫細胞增殖/激活和T細胞殺傷的基因來增強抗腫瘤免疫，也可以通過下調與JAK-STAT通路相關的基因來抑制腫瘤血管生成、生長、侵襲和轉移，為后續研究指明了方向。

2.4.2 宮頸癌 宮頸癌是女性最常見的生殖道惡性腫瘤，人乳頭瘤病毒（HPV）感染是已明確的病因。目前已知TIM-3在宮頸癌高表達，與啟動子區域低甲基化有關，最新研究發現組蛋白甲基轉移酶SUV39H1通過DNMT3A下調TIM-3的表達，提示SUV39H1-DNMT3A-TIM-3軸在宮頸癌的進展中發揮作用[31]。

3 結語

近年來，腫瘤免疫研究如火如荼，其中以免疫檢查點最為矚目。以PD-1/PD-L1/CTLA-4為靶點的藥物不斷獲準上市并用于治療不同的腫瘤，然而只有部分患者獲益，作者認為原因有三：患者沒有上述對應靶點；有靶點但腫瘤耐藥；腫瘤異質性和腫瘤微環境的復雜性。目前研究已證實TIM-3與其他檢查點共表達，如肺癌阻斷PD-1后出現其他免疫檢查點的上調，這或許是腫瘤新的耐藥機制之一。TIM-3作為免疫檢查點的一員，和其他檢查點共同參與腫瘤的免疫逃逸，同時阻斷多個檢查點或許是新的治療方向，相關的臨床試驗尚在進行。