靶向TIGIT腫瘤免疫治療的研究進展

王彩紅,高 春,于曉輝 綜述 張久聰 審校

近年來,免疫療法在腫瘤治療領域取得了重大突破,通過阻斷免疫細胞表達的抑制性受體與腫瘤細胞表達的抑制性配體的相互作用,刺激宿主自身免疫系統(tǒng)對腫瘤抗原的反應能力來增強抗腫瘤活性。這種腫瘤靶向療法又稱免疫檢查點靶向治療[1]。該療法是當前腫瘤治療領域研究的熱點,如靶向程序性死亡受體1(programmed cell death-1,PD-1)/程序性死亡配體1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)或細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)在腫瘤免疫治療中取得了顯著的臨床療效,但整體應答率有限[2]。因此,尋找整體應答率高的新型免疫檢查點抑制劑迫在眉睫。2009年,YU等[3]首次發(fā)現(xiàn)T細胞免疫球蛋白和免疫受體酪氨酸抑制性基序結構(T cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain,TIGIT),它是一種新型免疫檢查點分子。研究發(fā)現(xiàn),在大多數(shù)腫瘤模型及癌癥患者中高表達TIGIT,并與疾病的預后有關[4]。靶向TIGIT或聯(lián)合阻斷TIGIT與PD-1/PD-L1可逆轉T細胞耗竭,表現(xiàn)為增殖、分泌細胞因子、細胞毒性的能力增強,進而抑制腫瘤的生長,有望成為腫瘤免疫治療的潛在靶點。本文就TIGIT的生物學特征、免疫抑制機制及靶向治療研究進展進行綜述,以期為腫瘤免疫治療提供新思路。

1 生物學特征

TIGIT也稱華盛頓細胞黏附分子(Washington cell adhesion molecule,WUCAM)、V-set和跨膜結構域蛋白3(V-set and transmembrane domain-containing protein 3,Vstm3)、V-set和含免疫球蛋白結構域蛋白9(V-set and immunoglobulin domain-containing protein 9,Vsig9),是近年來備受矚目的新型免疫抑制性受體之一。TIGIT由細胞外IgV結構域、Ⅰ型跨膜蛋白區(qū)和基于免疫受體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樣基序(immunoglobulin tail tyrosine,ITT)的細胞質尾部組成,表達于活化的T細胞、自然殺傷細胞(natural killer cell, NK)、調節(jié)性T細胞(T regulatory, Treg)和CD4輔助性T細胞(T helper cell,Th)表面[3]。連接蛋白和Necl家族中的CD155、CD112和CD113均為TIGIT的配體,其中CD155與TIGIT具有高親和力,是TIGIT的主要配體,配體-受體相互作用,調節(jié)T細胞、NK細胞的免疫應答[5]。

2 免疫抑制機制

2.1 細胞外機制 眾所周知,T細胞在抗腫瘤免疫反應過程中起核心作用。研究發(fā)現(xiàn),TIGIT與樹突狀細胞(dendritic cell,DC)上的CD155相互作用可使DC成為耐受性DC,表現(xiàn)為抗原呈遞能力減弱、分泌抑炎因子IL-10增多、促炎因子IL-12減少,進而下調T細胞反應[6]。TIGIT還可誘導Treg分泌IL-10和纖維蛋白樣蛋白2(fibrinogen-like protein 2,Fgl2),借助Fgl2,TIGIT+Treg選擇性抑制Th1和Th17細胞反應,但不能抑制Th2細胞反應[7]。此外,NK細胞在腫瘤免疫監(jiān)視中也發(fā)揮著舉足輕重的作用,特別是在控制血液系統(tǒng)惡性腫瘤轉移方面[8]。Sarhan等[9]研究發(fā)現(xiàn),CD155+髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)作用于TIGIT+NK細胞,使得非受體型蛋白酪氨酸激酶(ZAP70/Syk)和細胞外信號調節(jié)蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1 and 2,ERK1/2)磷酸化顯著降低,進而抑制NK細胞增殖、脫顆粒和細胞因子IFN-γ的產(chǎn)生。

2.2 細胞內機制 TIGIT與CD155結合后,其胞內段ITT樣基序磷酸化,并募集生長因子受體結合蛋白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)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號通路,進而直接抑制NK細胞殺傷能力[10]。β-arrestin2通過招募SHIP-1,并損害腫瘤壞死因子受體相關因子6(tumor necrosis factor receptor associated factor 6,TRAF6)的泛素化,使核因子NF-κB的活化終止,繼而抑制細胞因子IFN-γ的產(chǎn)生[11]。此外,TIGIT還可與共刺激受體CD226順式作用并破壞CD226同源二聚體,降低CD226傳遞刺激信號的能力,從而直接發(fā)揮免疫抑制效應[12]。

3 靶向免疫治療

3.1 實驗研究 研究表明,在廣泛的惡性腫瘤中使用抗TIGIT單抗療法具有巨大治療潛力[13]。這些研究多使用患病的小鼠臨床前模型進行或采用患者樣本進行試驗。Zhou等[14]使用敲除TIGIT的CT26和MC38皮下腫瘤小鼠模型發(fā)現(xiàn)NK細胞和CD8+T細胞分泌IFN-γ的能力增強、腫瘤生長減慢、生存期延長。在E0771乳腺癌和甲基膽堿誘導的纖維肉瘤模型中,發(fā)現(xiàn)僅使用抗TIGIT單抗可延緩腫瘤生長、減少轉移、提高生存率并逆轉腫瘤浸潤性NK細胞和CD8+T細胞的耗竭。在頭頸部鱗狀細胞癌模型中,抗TIGIT單抗療法通過增強CD8+T細胞反應及消除Treg和MDSC的免疫抑制能力來延緩腫瘤的生長[15]。在多發(fā)性骨髓瘤小鼠模型中,TIGIT在30%～40%的叉頭狀轉錄因子P3(fork-head transcription factor P3, FOXP3)Treg細胞上高表達,且TIGIT的表達與骨髓瘤負荷有關,靶向TIGIT可顯著降低腫瘤負荷[16]。但也有一些研究顯示,抗TIGIT單抗對皮下腫瘤的治療是有限的,聯(lián)合阻斷其他免疫檢查點分子可提高抗腫瘤活性。在MC38小鼠模型中,與單獨阻斷TIGIT相比,聯(lián)合阻斷TIGIT和PD-1的治愈率為100%。此外,抗TIGIT單抗與PD-1/PD-L1聯(lián)合阻斷可誘導CT26和EMT6小鼠腫瘤的消退,大多數(shù)小鼠出現(xiàn)完全緩解現(xiàn)象[17]。Raphael等[18]發(fā)現(xiàn),在膠質母細胞瘤小鼠模型中,與僅阻斷TIGIT相比,聯(lián)合阻斷TIGIT和PD-1免疫治療顯著增強了腫瘤浸潤性T細胞中IFN-γ的產(chǎn)生,更重要的是,TIGIT和PD-1聯(lián)合免疫療法會影響腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中的MDSC,顯著抑制腫瘤的生長,提高小鼠的存活率。

在急性髓系白血病中,TIGIT+NK細胞表達量增加,且表現(xiàn)為功能失調的表型即細胞因子IFN-γ和TNF-α產(chǎn)生減少、細胞脫顆粒及抗白血病作用減低,阻斷TIGIT能夠顯著增強NK細胞的功能[19]。在胃癌中,TIGIT與CD155結合使CD8+T細胞中的蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信號通路去磷酸化,造成葡萄糖攝取和乳酸產(chǎn)生減少,阻斷TIGIT可恢復AKT/mTOR途徑磷酸化,刺激CD8+T細胞中的代謝和細胞因子的產(chǎn)生,提高患者的存活率[20]。在黑色素瘤中,抗TIGIT單抗被證明可以促進NY-ESO腫瘤肽體外刺激CD8+T細胞增殖和細胞因子IFN-γ和TNF-α產(chǎn)生[21]。在肝細胞癌中,TIGIT高表達在CD8+T細胞、CD4+T細胞和Treg表面,且TIGIT+PD-1+CD8+T細胞共表達與疾病進展及不良預后有關[22]。

此外,越來越多的研究表明,抗體的恒定區(qū)在腫瘤免疫治療中起重要作用,其中大部分是通過抗體的Fc段與Fcγ受體(FcγRs)相互作用發(fā)揮抗腫瘤效應。為了進一步闡明TIGIT在抗腫瘤免疫反應中的作用機制。Chen等[23]使用CT26腫瘤模型鑒定了抗體的Fc段對抗腫瘤效應的影響,與無Fc段功能的小鼠相比,mIgG2a同種型小鼠無論是抗TIGIT抗體單藥治療還是聯(lián)合抗PD-1抗體治療都具有強烈的抗腫瘤活性,這表明Fc段介導的效應功能是抗TIGIT抗體發(fā)揮抗腫瘤作用所必需的。一項評估Fc段在抗TIGIT單抗介導的抗腫瘤活性中的臨床前研究顯示,新型的人源化IgG1抗TIGIT單抗奧西匹利單抗能夠與人TIGIT細胞外結構域結合,并有效地阻斷TIGIT與配體CD155/CD112的相互作用,顯著增強T細胞效應。此外,奧西匹利單抗還可誘導針對Treg的抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cell mediated cytotoxicity, ADCC),激活NK細胞和單核細胞,并以Fc依賴性方式從T細胞表面清除TIGIT[24]。表明TIGIT-Fc單藥治療或聯(lián)合阻斷其他免疫檢查點受體都是一種潛在腫瘤免疫治療策略。

阻斷TIGIT或聯(lián)合阻斷其他免疫檢查點分子均可抑制腫瘤生長,延長生存期。此外,具有FcγR同種型參與的抗TIGIT抗體在作為單藥治療或與PD-1阻斷聯(lián)合使用都會誘導強烈的抗腫瘤效應。為研究TIGIT作為癌癥免疫治療靶點的潛在機制提供了實驗基礎。

3.2 臨床研究 迄今為止,已有十幾種不同IgG亞型的抗TIGIT單抗進入臨床試驗階段,目前批準的治療型IgG抗體多數(shù)屬于IgG1、IgG2、IgG4亞類。每種IgG同種型抗體的Fc段與各類FcγR相互作用可誘導不同的生物學功能,包括ADCC、補體依賴性細胞毒性(complement-dependent cytotoxcity,CDC)、抗體依賴性細胞吞噬作用(antibody-dependent cytophagocytosis,ADCP)、細胞因子或趨化因子的誘導和調理靶標的內吞作用[25]。目前,已有三種抗TIGIT單抗在Ia期臨床試驗中作為單藥進行了試驗,并在Ib期或Ⅱ/Ⅲ期臨床試驗中與抗PD-L1或抗PD-1抗體聯(lián)合使用。

3.2.1 替瑞利尤單抗(tiragolumab/MTIG7192A/RG-6058) 是由基因泰克公司研發(fā)的一種關注度最高、研究進展最快的具有Fc段功能的完全人源化IgG1型抗TIGIT單抗。旨在通過與TIGIT結合并阻礙與CD155的相互作用。在Ia期進行了單藥試驗,在Ib期與抗PD-L1抗體阿特珠單抗(atezolizumab)聯(lián)合使用。PD-L1/TIGIT(atezolizumab/Tiragolumab)聯(lián)合阻斷在PD-L1表達陽性及先前未用腫瘤免疫治療的癌癥患者中取得顯著的臨床效益。在一項隨機、雙盲、安慰劑對照Ⅱ期研究中對PD-L1陽性的非小細胞肺癌患者(non small cell lung cancer,NSCLC)進行組合試驗顯示,將135例NSCLC患者隨機分配接受替瑞利尤單抗聯(lián)合阿特珠單抗或安慰劑聯(lián)合阿特珠單抗治療,其中替瑞利尤單抗聯(lián)合阿特珠單抗的客觀緩解率(objective response rate,ORR)為31.3%、無進展生存期(progression-free survival,PFS)為5.4個月,而安慰劑聯(lián)合阿特珠單抗的ORR為16.2%、PFS為3.6個月。但無論那種組合治療,其中只有3%的患者發(fā)生了不良反應,主要表現(xiàn)為脂肪酶的升高。證明替瑞利尤單抗聯(lián)合阿特珠單抗耐受性良好,安全性通常與單獨使用阿特珠單抗相似[26]。研究發(fā)現(xiàn),單獨使用阿特珠單抗只能恢復微衛(wèi)星不穩(wěn)定型結直腸癌中的T細胞功能,而替瑞利尤單抗和阿特珠單抗聯(lián)合使用可恢復微衛(wèi)星穩(wěn)定型結直腸癌中CD4+和CD8+腫瘤浸潤性T淋巴細胞功能[27]。目前,替瑞利尤單抗聯(lián)合阿特珠單抗正在Ⅲ期臨床試驗的多個實體瘤中進行研究。

3.2.2 維博利單抗(vibostolimab/MK-7684) 是由默沙東公司開發(fā)的另一種具有Fc段功能的IgG1型人源化抗TIGIT單抗。在一項晚期實體腫瘤(包括轉移性NSCLC)患者的I期研究中,評估了遞增劑量的維博利單抗單藥治療或聯(lián)合PD-1單抗帕姆單抗(pembrolizumab)治療的安全性及有效性,結果發(fā)現(xiàn)在Ia期,無論是單藥治療或聯(lián)合治療均未觀察到劑量限制性毒性,在Ib期,使用維博利單抗聯(lián)合帕姆單抗治療抗PD-1/PD-L1初治人群患者的ORR為26%[28]。因此,該抗體在所有劑量水平上均顯示出良好耐受性,并能發(fā)揮抗腫瘤活性。總之,Ⅰ期研究表明,這種聯(lián)合療法在晚期實體瘤患者和PD-1/PD-L1抑制劑初治患者中具有潛在的抗腫瘤活性。還需進一步研究以繼續(xù)評估其療效。

3.2.3 艾替利單抗(etigilimab/OMP-313M32) 是由Onco Med Pharmaceuticals Inc開發(fā)的一種旨在阻斷TIGIT與CD155結合的IgG1型抗TIGIT單抗。在一項Ⅰ期遞增劑量研究中,對晚期實體瘤患者給予艾替利單抗單藥治療或與抗PD-1抗體納武利尤單抗(nivolumab)聯(lián)合治療以評估其耐受性和安全性,結果發(fā)現(xiàn)艾替利單抗劑量增至20 mg/kg和(或)標準劑量的納武利尤單抗時,艾替利單抗顯示出良好的耐受性及安全性,該研究Ⅰb期的初步療效數(shù)據(jù)顯示,在先前免疫檢查點治療后的復發(fā)性、轉移性實體瘤患者中具有潛在的抗腫瘤活性[29]。

綜上所述,腫瘤免疫治療改變了腫瘤的治療前景,顯著提高了腫瘤患者的生存率。目前,PD-1/PD-L1或CTLA-4免疫治療已應用于臨床,并取得了較好的臨床療效。TIGIT是近年來發(fā)現(xiàn)的表達于免疫細胞表面的新型免疫抑制性受體,與腫瘤細胞表達的配體CD155結合抑制效應細胞的抗腫瘤作用,介導腫瘤免疫逃逸。研究表明,TIGIT在多數(shù)腫瘤中高度表達,且與腫瘤的進展、疾病的預后密切相關,阻斷TIGIT或聯(lián)合阻斷其他免疫檢查點分子可顯著增強抗腫瘤活性、抑制腫瘤生長、延長生存期。目前,已有十幾種抗TIGIT單抗進入臨床試驗,在所有劑量水平上,無論是抗TIGIT單藥治療或聯(lián)合抗PD-1抗體治療均顯示出良好的耐受性及安全性。因此,TIGIT有望成為腫瘤免疫治療的潛在靶標及預測預后的新靶標。