TIM-3在結直腸癌免疫治療領域的研究進展

孫沐涵，張學明，顏慧珊，馬瑞雅，沈楠

（1.華北理工大學研究生院，河北 唐山 063210；2.唐山市工人醫院，河北 唐山 063000；3.華北理工大學附屬醫院，河北 唐山 063000）

0 引言

由于飲食習慣和生活方式的改變，目前CRC發病率及患病率逐年上升，且患者趨于年輕化，已經嚴重危害人們的健康[1]。我國CRC的患病率在男性惡性腫瘤中位居第四，在女性中位居第三[2]。農村及城市CRC發病率也存在差異，在城市地區惡性腫瘤中，CRC的發病率位居第二，在農村地區CRC的發病率位居第五。手術切除可以治愈早期CRC患者，但對于晚期及復發轉移的患者，放化療往往效果有限[3]。近年來，阻斷ICI如細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4（Cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）、程序性細胞死亡受體1（Programmed cell death receptor 1，PD-1）以及程序性死亡配體1（Programmed death ligand 1，PD-L1）的免疫療法已被用于治療多種癌癥，包括黑色素瘤、腎細胞癌和肺癌[4]。抗PD-1聯合抗CTLA-4的試驗在MSI-H型CRC中的客觀反應率約為55%[5]，這也使美國食品和藥物管理局（FDA）批準了抗PD-1與或不與抗CTLA-4一起用于MSI-H型CRC患者。然而，患有微衛星不穩定性高（High instability of microsatellites，MSI-H）的CRC僅占所有病例的15%[6]，占大多數（85%）的MSS型CRC患者卻很少對免疫療法有反應[7]。因此，有必要探索針對MSS型CRC的其他免疫治療方案。TIM-3是一種蛋白受體[8]，表達于TME中的多種免疫細胞表面，本文就TIM-3在CRC的免疫治療中的相關進展進行綜述。

1.1 TIM-3的生物學結構研究進展

TIM-3是一種免疫調節分子，在免疫耐受中具有重要作用[9]。TIM-3是TIM基因家族的一員，其基因位于人類染色體5q33.2上[10]，這些區域與變態反應以及自身免疫性疾病有關。甲型肝炎病毒細胞受體2基因（Hepatitis A virus cell receptor 2,Havcr2）編碼TIM-3，TIM-3也被稱為甲肝病毒細胞受體2[11]。TIM-3作為一種I型膜蛋白，由301個氨基酸組成，其有四個組成部分：一個細胞外可變免疫球蛋白結構域（IgV）、一個粘蛋白結構域、一個跨膜區和一個C端細胞質尾部[12]。迄今為止，有四種相關的蛋白已被確定為TIM-3的配體，其與TIM-3的IgV結構域相互作用以介導信號轉導[13]，分別為半乳凝素9（Galectin-9），磷脂酰絲氨酸（PtdSer），高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和癌胚抗原細胞粘附分子1（Ceacam-1）[14]。

1.2 TIM-3的免疫學功能研究進展

免疫系統最重要的功能之一是監測和消滅腫瘤細胞,這種現象被稱為免疫監視，當免疫系統不能正確識別或消滅腫瘤細胞時，它就會促成惡性細胞的擴大增殖和誘發癌癥[15]。癌癥的免疫過程包括三個階段：消除,平衡和逃逸[16]。在第一階段，免疫系統的先天組成部分，如自然殺傷細胞（natural killer cell，NK細胞）、免疫球蛋白，連同免疫衍生 CD4+T細胞和CD8+T細胞，可以成功地消滅腫瘤細胞。平衡階段是免疫細胞和腫瘤細胞之間的平衡狀態。在這一階段，腫瘤的生長可能受到限制，而存活的腫瘤細胞可以躲避免疫監視。在最后一個階段，即逃逸階段，腫瘤細胞逃脫了免疫系統的控制，可以無限生長[17]。免疫系統的一個基本功能是維持免疫平衡[18]。在CRC中，TME的免疫平衡失調為腫瘤提供了一個免疫抑制性的微環境并促進了腫瘤的進展[19]，因此，針對免疫檢查點的靶向治療是癌癥治療的新策略。TIM-3是新興的ICI，主要表達在CD4+T和CD8+T細胞表面。此外，它還可以在調節性T細胞（T regulatory cells，Treg）、B細胞和先天免疫細胞上表達，如DCs、巨噬細胞和NK細胞[10]。TIM-3在免疫細胞中的抗腫瘤機制如下：(1）TIM-3在腫瘤相關樹突狀細胞（Tumor associated dendritic cells，TADCs）上表達，并與腫瘤細胞上的配體HMGB1結合，促進腫瘤細胞增殖[20]。(2) 腫瘤細胞壞死后釋放出核酸，這些核酸與TIM-3競爭性地與HMGB1結合，將核酸運送到巨噬細胞的內體小泡中，并促進抗腫瘤反應[20]。(3) 腫瘤細胞產生的轉化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β)促進TIM-3在M1型巨噬細胞轉化為M2型巨噬細胞[21]，促進M2型巨噬細胞產生IL-6、IL-10和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage Colony Stimulating Factor,GM-CSF)[22]，這些因素促進腫瘤細胞的遷移和侵襲[23]。(4) Th1細胞上的TIM-3與腫瘤細胞上的配體Galectin-9結合，誘導T細胞凋亡[24]。(5) Th1細胞產生的IFN-γ 促進巨噬細胞表面toll樣受體4(Toll like receptor 4,TLR4)的表達，TLR4和TIM-3之間存在著負向調節關系[13]。(6) Treg細胞上TIM-3的表達增加促進了T細胞的衰竭[25]。(7) Th1細胞表達的TIM-3和TIM-3抑制劑相結合，可以增強T細胞的抗腫瘤免疫反應[13]。

2 TIM-3在CRC中的研究進展

本文將從以下三方面描述TIM-3在CRC領域的研究發現：①TIM-3的表達與CRC腫瘤的大小、TNM分期有關；②TIM-3作為新興ICI在結直腸癌領域的研究進展；③TIM-3在CRC肝轉移患者治療方面取得的效果。

根據最近的研究顯示，TIM-3 不僅在各種免疫細胞中表達，而且在癌細胞中表達并與其發生發展有關[26]。Yu[27]等人的研究表明：與非癌組織相比，CRC 組織中的TIM-3表達水平較高。通過統計學分析，TIM-3在TME中的表達與腫瘤大小、TNM分期和遠處轉移顯著相關；Zhou[28]等人發現TIM-3表達與結直腸癌組織中的淋巴轉移、TNM分期呈正相關，與年齡、性別、癌栓、分化程度、浸潤深度、遠處轉移無顯著相關性。但是，TIM-3在中/低分化和T3/T4患者的表達量高于分化良好和T1/T2的患者。通過隨訪結腸癌術后患者，提示TNM分期、遠處轉移、癌栓和TIM-3表達與患者生存率有顯著性關系，TIM-3 表達較高的患者的生存時間明顯短于 TIM-3 表達較低的患者，TIM-3 表達可能是結腸癌患者的獨立預后因素；另有研究人員探究PD-1和TIM-3兩種免疫抑制分子在CRC中的表達，研究發現PD-1與年齡、原發部位、淋巴轉移、TNM分期和預后不良顯著相關，TIM-3與原發部位和預后不良顯著相關。PD-1和TIM-3在右半結腸癌中的表達高于左半結腸和直腸癌，PD-1和TIM-3雙高表達的患者比單高或雙低表達的患者預后差[29]，PD-1和TIM-3可作為監測CRC根治術預后的有效指標；國內學者張楊提出[30]CRC組織中TIM-3蛋白的表達情況與腫瘤發生發展相關，腫瘤分期越高、淋巴結轉移越多、浸潤越深、分化程度越低則TIM-3表達越高；與上述研究相反的是，Zhang等人[31]針對TIM-3在CRC中的表達提出了截然不同的結論，他們認為TIM-3表達越低，CRC的惡性程度越高，他們觀察到TIM-3 mRNA水平與腫瘤大小、分化程度、TNM分期、淋巴結轉移和遠處轉移顯著相關，而與性別、年齡、家族史和臨床分期無顯著相關性。在腫瘤大小＞5 cm、分化程度差、TNM III期和IV期以及有淋巴結和遠處轉移的患者中TIM-3 mRNA表達水平顯著降低。

國內外學者開展了很多關于TIM-3在CRC治療領域的研究，為免疫治療提供了新的思路。Yu[27]等人的研究表明：與非癌組織相比，CRC 組織中的TIM-3表達水平較高。在兩種人結腸癌細胞株（HCT116和HT-29）中敲除TIM-3可以使細胞增殖率降低，遷移和侵襲能力持續下降，也抑制了傷口閉合活性；日本科學家[32]利用手術切除的標本和TCGA數據庫調查了CRC在TME中免疫檢查點受體和配體的表達狀況，研究發現，PD-1和TIM-3的共表達促進了T細胞的衰竭并導致腫瘤免疫逃逸，抗TIM-3聯合抗PD-L1可以促進IFN-γ的產生；另有科學家利用MGB453[33]、TSR-022[34]和LY3321367[35]等多種TIM-3單克隆抗體，研究單獨應用及聯合抗PD-1在CRC中的作用[36]，結果表明，抗TIM-3聯合抗PD-1在抑制腫瘤方面有良好的安全性和耐受性；針對TIM-3在MSS型CRC的免疫治療展開研究[37]，結果顯示聯合阻斷TIM-3、淋巴細胞活化基因3（Lymphocyte-activation gene 3，LAG-3）、PD-1或PD-L1有助于治療MSS CRC；關于CRC的一些研究表明[38]，TIM-3+PD-1+CD8+T細胞存在于患者的腫瘤組織和外周血中，并且這些細胞產生少量的促炎癥細胞因子；研究人員發現TIM-3+PD-1+CD8+TILs在腫瘤中聚集會使免疫功能障礙或衰竭，根據免疫衰竭的特征對MSS型CRC患者進行分層（MSS-ImmEx），其中一個亞組MSSImmExhi表現出較高的預先免疫激活的特征，該亞型患者有豐富的TIM-3+PD-1+ CD8+TILs、PD-1+ CD4+Treg，并且多出現左半結腸腫瘤和APC抑癌基因的突變，抗TIM-3與抗PD-1或其他免疫療法相結合可能對該類MSS型CRC有效[39]。

與結直腸癌肝轉移（colorectal cancer liver metastasis，CRLM）有關的研究[40]通過將腫瘤切片體外培養與RNA分析相結合，證明目前CRLM的一線化療方案的有效性，通過對比在兩組不同的CRLM腫瘤細胞中觀察到了對化療反應的差異。結果發現具有干細胞表型的CRLM腫瘤細胞優先表達PD-1配體，5-FU和伊立替康的聯合治療可以抑制PD-1配體表達從而發揮抗腫瘤免疫反應；具有腸細胞表型的CRLM腫瘤細胞優先表達TIM-3配體，阻斷TIM-3時表現出對化療的協同反應。研究同時表明在腺體形成、表達Galectin-9的CRLM中，在化療過程中阻斷TIM-3可能實現更大的腫瘤殺傷。然而，在不表達Galectin-9的情況下，抗TIM-3的阻斷并沒有好處。化療聯合免疫治療在CRLM研究領域可以作為補充治療手段，可以為MSS型CRC 的治療提供新的選擇[41]。

3 小結與展望

免疫治療是如今腫瘤研究的熱點，MSI-H CRC 由于具有增加的腫瘤突變負荷 (TMB）及高腫瘤浸潤淋巴細胞，ICI類藥物能對其產生作用，但對MSS CRC無效，TIM-3表達于TME中的多種免疫細胞表面并介導免疫衰竭，抗TIM-3聯合其他ICI或化療取得了一定的效果，TIM-3高表達MSS CRC亞組對免疫治療更加敏感，希望未來更多的研究能將MSS CRC免疫治療“冷”微環境轉變為“熱”微環境。