TIM-3在肿瘤免疫中的研究进展

张泰榕，高波，潘云

大理大学 基础医学院，大理大学第一附属医院 病理科，云南 大理 671000

T细胞是抗肿瘤的主要效应细胞。在人体的免疫过程中，正常组织利用T细胞上的免疫检查点避免被自身的免疫细胞攻击，从而避免正常组织的损伤和破坏。然而在肿瘤患者，肿瘤细胞利用该机制可造成免疫逃逸。阻断免疫检查点可恢复T细胞对肿瘤细胞的识别、杀伤能力。免疫检查点抑制剂已显示出对多种肿瘤有效，尤其是非小细胞肺癌和黑色素瘤。目前研究最多的免疫检查点是程序性细胞死亡受体1及其配体（programmed cell death 1/programmed cell death 1 ligand，PD-1/PD-L1）和细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA-4）。然而，临床上只有部分患者从单免疫检查点抑制剂中获益，这可能由于其他免疫检查点的参与，抑或肿瘤本身的异质性。T细胞免疫球蛋白和黏蛋白 3（T cell immunoglobulin and mucin-3，TIM-3）也是免疫检查点家族的一员，在多种肿瘤中与其他检查点共表达，并与不良预后相关，靶向TIM-3的药物正在进行临床试验。

1 TIM-3的结构、配体和功能

TIM-3属于免疫球蛋白超家族，是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，由1个膜远端可变免疫球蛋白区域（immunoglobulin variable region，IgV）和1个膜近端黏蛋白区域组成，前者是TIM-3发挥抑制性功能的主要结构[1]。其最初见于辅助性T细胞（helper T cell 1，Th1）的表面，后来在 CD4+T细胞、CD8+T细胞、细胞毒性淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）、调节性 T细胞（regulatory T cell，Treg）、肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）、单核/巨噬细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞和树突状细胞（dendritic cell，DC）上亦被发现。TIM-3过往又被称为甲肝病毒细胞受 体 2（hepatitis A virus cellularreceptor2，HAVCR2），其基因位于人类基因组5q33.2和小鼠基因组11B1.1，两者有63%的氨基酸同源性[2]。小鼠的TIM基因有8个，人类有3个，人与小鼠的TIM-1、TIM-3和TIM-4最为相似。

目前已知TIM-3的配体包括半乳糖凝集素9（galectin-9，GAL-9）、磷脂酰丝氨酸（PtdSer，PS）、高迁移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1），以及癌胚抗原相关细胞黏附分子1（carcino-embryonic antigen related cellular adhesion molecule 1，CEACAM-1）。

作为一种免疫抑制分子，TIM-3通过与配体结合，诱导Th1和CTL的凋亡。TIM-3在抑制先天性免疫和适应性免疫中均产生抑制免疫的作用。最初发现TIM-3与哮喘、过敏相关，后来发现其在多种肿瘤中表达上调，并与预后不良相关，提示TIM-3在肿瘤的发生发展中起抑制T细胞免疫的作用。

2 TIM-3在肿瘤免疫中的研究现状

2.1 消化道肿瘤

2.1.1 结直肠癌 结直肠癌位居我国恶性肿瘤发病率第三位，同时是全球第四大癌症死因。2020年6月美国FDA批准PD-1抑制剂帕博利珠单抗用于一线治疗不可切除、或伴有微卫星高度不稳定（microsatellite instability-high，MSI-H）或错配修复缺陷（different mismatch repair，dMMR）的转移性结直肠癌患者，然而只有部分患者获益。TIM-3和PD-1同属免疫检查点，近年研究发现两者在结直肠癌中存在共表达现象，且共表达者的5年生存期明显缩短，提示预后不良[3]。Sarah等对大肠癌患者外周血和肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中不同免疫细胞上的表达差异研究发现，在外周血TIM-3主要表达在单核髓样细胞（monocytic myeloid cell，MMC）和抗原提呈细胞（antigen-presenting cell，APC），而在 TME中主要表达在T细胞和APC上，有趣的是TME中TIM-3+T细胞共表达PD-1的水平高于TIM-3-T细胞，而在正常组织中TIM-3-T细胞共表达PD-1的水平高于TIM-3+T细胞。然而，TME中TIM-3+T细胞水平随着临床分期的增加而降低[4]。上述研究证实结直肠癌患者的T细胞上TIM-3和PD-1存在共表达，或许是部分患者生存期短的原因。Varun等发现结直肠癌患者的TME中，CD4+TIM-3+TIL上调OGA、EFNA4、SATB1、CRNDE、NF-κB等5条增殖/侵袭通路,下调 TCR、IL-2、JAK/STAT、cAMP介导的4条信号通路和JunB、SMARCA4等2条抑制细胞增殖及转移通路，揭示了TIM-3+TIL促进结直肠癌增殖转移的复杂机制[5]。

2.1.2 食管癌 TIM-3在食管癌中的研究较少。目前研究发现TNF-α经NF-κB信号通路诱导NK细胞TIM-3表达，进而导致食管癌患者NK细胞功能障碍，提示TIM-3是食管癌不良预后的潜在标志物[6]。另一研究在食管鳞癌患者中发现，TIM-3阳性表达与PD-1阳性和高CD8+TIL密度相关，是食管癌无复发生存期（relapse-free survival，RFS）和总生存期（overall survival，OS）的独立危险因素[7]。上述研究提示根据TIM-3表达情况对食管癌患者进行分组，不同组别间具有不同的预后意义。

2.1.3 胃癌 胃癌是全球第二大癌症死因，传统治疗并未显著改善患者预后，而近年来对于TIM-3如何影响胃癌进展及临床转归的研究尚少。目前已知TIM-3在胃癌患者的肿瘤细胞、TIL、NK细胞、外周血单核细胞中表达上调，于江涛等在胃癌裸鼠模型中观察到激活TIM-3信号通路可降低T细胞对肿瘤生长的抑制作用[8]，提示T细胞上TIM-3的高表达可能参与了胃癌的发生发展，具体机制仍待探讨。

2.1.4 肝癌 肝细胞癌是全球第五大常见恶性肿瘤和第三大癌症死因。近年来关于TIM-3在肝癌发展中的确切机制并不统一。Zhang等发现TIM-3通过NF-κB/IL-6/Stat3轴促进肝癌细胞生长，并在体内和体外实验中观察到干扰TIM-3可发挥抗肿瘤效应[9]。最新研究首次证实TIM-3通过PI3K/AKT/mTORC1通路抑制肝内传统的NK细胞和肝脏驻留NK细胞从而参与肝癌的发生发展，在体内实验中敲除TIM-3显示出显著的抑癌效果[10]。上述研究均证明TIM-3有望成为肝癌免疫治疗的新靶点。TIM-3可能通过多种机制参与肝癌的发生发展，但尚须进一步研究。

2.2 呼吸系统肿瘤

2.2.1 肺癌 肺癌是头号肿瘤杀手，虽然近年来PD-1/PD-L1阻断剂已用于非小细胞肺癌，但仅有不到20%的晚期患者产生持久的免疫反应[12-13]。因此，探究抗PD-1/PD-L1耐药机制迫在眉睫。Emeric等观察到阻断TIM-3可逆转肺癌患者对PD-1的耐药性，提示TIM-3是抗PD-1耐药的关键[11]。然而另一研究发现阻断PD-1轴不敏感源于LAG-3表达上调，提示PD-1耐药可能有多种途径，为免疫检查点阻断剂的联合用药提供了理论依据[12]。同时该研究发现，在5.4%的CD3+TIL中PD-1、LAG-3和TIM-3同时共表达，在21%的细胞中PD-1和TIM-3共表达，在10.5%的TIL中LAG-3和TIM-3共表达。最新研究证实溶瘤病毒同时诱导肿瘤细胞、T细胞和肿瘤相关免疫细胞PD-1和TIM-3表达，唯有同时阻断PD-1和TIM-3可增强溶瘤病毒对肺癌细胞的直接溶瘤和间接杀伤作用，该发现对难治性肺癌和其他耐药肿瘤的治疗具有重要意义[13]。

2.2.2 鼻咽癌 鼻咽癌流行于我国南方和东南亚地区，已知其与EB病毒、亚硝酸盐、吸烟、甲醛等因素密切相关。复发和转移是鼻咽癌患者死亡的主要原因。因此，寻找控制鼻咽癌转移的靶点至关重要。TIM-3在鼻咽癌细胞中的表达、在鼻咽癌发生和转移中的作用尚未阐明，其参与鼻咽癌发生发展的确切机制研究较少。最新研究发现TIM-3通过Smad7/Smad2/SNAIL1轴介导的上皮-间质转化参与鼻咽癌的侵袭转移，这为鼻咽癌的发生机制提供了新方向[14]。

2.3 血液系统肿瘤

2.3.1 淋巴瘤 免疫检查点抑制剂已获准用于霍奇金淋巴瘤的治疗，但非霍奇金淋巴瘤的此方面研究尚无结果。作为一种新的免疫检查点，TIM-3在淋巴瘤的研究尚少，目前集中于TIM-3在各类型淋巴瘤的蛋白表达。目前已知TIM-3在鼻型结外NK/T淋巴瘤中高表达，阳性比例95%[15]，与不良无进展生存期（progression-free survival，PFS）相关；TIM-3在弥漫大B细胞淋巴瘤的肿瘤细胞和TIL中表达上调，前者阳性比例39%，后者阳性比例76.2%，肿瘤细胞表达上调与不良PFS和OS相关[16]。有研究发现在外周T细胞淋巴瘤中TIM-3罕见表达[17]。由于TIM-3属于T细胞受体，理论上在T细胞肿瘤中高表达，该研究的矛盾之处尚不明确其原因，需要进一步探讨。最新的研究是一起发生在肠系膜的皮下脂膜炎样T细胞淋巴瘤的罕见病例，研究者发现患者携带TIM-3编码基因HAVCR2突变[18]。由于淋巴瘤整体的发生率不高，对于TIM-3在淋巴瘤中的作用及机制仍需要更大样本的研究。

2.3.2 急性髓系白血病 急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）是成人常见的白血病类型，起源于造血干细胞，进展迅速，治疗措施有限，唯有M3型预后良好。近年研究多采用流式细胞术检测患者外周血和骨髓样本多种细胞中蛋白的表达。研究发现，与其他亚型相比，M3型患者的TIM-3+T细胞水平有降低的趋势，或许是M3型预后良好的原因之一。而完全缓解者较高的TIM-3+T细胞水平预示其免疫抑制[19]。Paola则发现化疗失败的AML患者TIM-3表达水平较高，提示靶向TIM-3可能增加化疗缓解几率[20]。最新报道称AML患者的骨髓微环境中，耗竭的T细胞高表达PD-1和TIM-3，提示AML的免疫逃逸与PD-1和TIM-3相关[21]。

2.3.3 急性淋巴细胞白血病 急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）好发于青少年。马丽等对儿童ALL的研究发现，复发组的骨髓原始细胞TIM-3水平显著高于非复发组[22]，提示TIM-3可作为评估ALL患者预后的潜在标记。然而Zhang的结论与马丽不同，Zhang证实成人B系ALL患者T细胞中TIGIT表达上调并导致T细胞耗竭[23]，二者的矛盾或许是成人ALL和儿童ALL的差别之一，因为前者的5年生存率为30%～40%，而后者是90%。最新的一项研究观察到CD200/TIM-3介导的骨髓T细胞功能障碍可增加儿童B前体ALL患者的复发风险[24],提示靶向CD200/TIM-3可能是改进ALL治疗方式的方向。

2.3.4 慢性淋巴细胞白血病 慢性淋巴细胞白血病（chronic lymphocytic leukemia，CLL）多见于老年人，早期症状的出现晚于血象变化，目前的治疗手段尚不能治愈该病。治疗无效的原因之一是患者的免疫系统丧失对肿瘤细胞产生有效且持久的免疫反应。Leila等首次报道CLL患者外周血NK细胞上TIM-3表达上调、NKp30表达下调，证实了CLL患者NK细胞的耗竭[25]。然而该研究缺乏对两者间调控机制的研究。另一研究进一步发现，联合阻断PD-1和TIM-3仍未能逆转CLL患者CD8+T细胞的耗竭状态[26]。上述研究提示，CLL患者的肿瘤免疫抑制状况复杂，可能需要研究更多的免疫检查点。

2.3.5 多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一种老年人多见的浆细胞恶性增殖的肿瘤，目前尚无法治愈。TIM-3在MM中的研究罕见。Tan等研究发现MM患者TIM-3+T细胞数量增加，而在缓解期数量减少，提示T细胞上TIM-3的表达可能是MM患者T细胞免疫缺陷的原因[27]。研究表明，MM患者外周血CD4+T细胞表面TIM-3表达上调会抑制T细胞功能，并进一步抑制B细胞功能[28]。上述研究证实TIM-3抑制T、B细胞功能，现有研究局限于表达水平，对TIM-3的相关分子机制尚须深入探讨。

2.4 女性常见恶性肿瘤

2.4.1 乳腺癌 乳腺癌的发病率位居女性恶性肿瘤首位，三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）是最具侵袭性的亚型，传统治疗效果不佳。目前已知乳腺癌细胞上PD-1、CTLA-4、TIM-3、LAG-3等多个免疫检查点高表达，TNBC细胞模型中联合阻断PD-1和PD-L1可上调TIM-3和LAG-3的共表达，这或许是肿瘤细胞逃避抗肿瘤免疫的代偿机制[29]。该研究提示TNBC的肿瘤免疫治疗应当以多种检查点的联合阻断为方向，有望最大程度发挥治疗效果。最新研究探讨了TIM-3在乳腺癌的作用机制，发现阻断TIM-3可上调免疫应答、干扰素γ介导的信号通路、细胞凋亡、MARK信号转导和乙酰化相关基因的表达，下调肿瘤相关通路和JAK-STAT通路的表达[30]。据此推测阻断TIM-3可以通过上调有利于免疫细胞增殖/激活和T细胞杀伤的基因来增强抗肿瘤免疫，也可以通过下调与JAK-STAT通路相关的基因来抑制肿瘤血管生成、生长、侵袭和转移，为后续研究指明了方向。

2.4.2 宫颈癌 宫颈癌是女性最常见的生殖道恶性肿瘤，人乳头瘤病毒（HPV）感染是已明确的病因。目前已知TIM-3在宫颈癌高表达，与启动子区域低甲基化有关，最新研究发现组蛋白甲基转移酶SUV39H1通过DNMT3A下调TIM-3的表达，提示SUV39H1-DNMT3A-TIM-3轴在宫颈癌的进展中发挥作用[31]。

3 结语

近年来，肿瘤免疫研究如火如荼，其中以免疫检查点最为瞩目。以PD-1/PD-L1/CTLA-4为靶点的药物不断获准上市并用于治疗不同的肿瘤，然而只有部分患者获益，作者认为原因有三：患者没有上述对应靶点；有靶点但肿瘤耐药；肿瘤异质性和肿瘤微环境的复杂性。目前研究已证实TIM-3与其他检查点共表达，如肺癌阻断PD-1后出现其他免疫检查点的上调，这或许是肿瘤新的耐药机制之一。TIM-3作为免疫检查点的一员，和其他检查点共同参与肿瘤的免疫逃逸，同时阻断多个检查点或许是新的治疗方向，相关的临床试验尚在进行。