LAG-3分子的研究进展

田金 张腾龙 李玲 王洁 郭成业

【关键词】 淋巴细胞活化基因-3;T淋巴细胞;肿瘤;免疫检查点;免疫治疗

人体的免疫调节机制是维持免疫系统正常运行的关键，多种细胞表面分子参与了免疫调节过程。近年，具有启动T淋巴细胞耗竭作用的共抑制分子淋巴细胞活化基因3（LAG-3，又称CD223）分子逐渐受到了关注。LAG-3是Ig超家族的成员之一，对淋巴细胞具有抑制作用。LAG-3可以增强调节性T淋巴细胞（Treg）的负性调节功能，在机体的免疫应答中发挥着重要作用。业已证实，LAG-3参与了多种肿瘤细胞的免疫逃逸[1]。为加深临床对LAG-3的了解，本文就LAG-3的结构、表达、作用机制，及其与肺癌、胃癌等肿瘤的关系进行综述，并探讨LAG-3在临床应用中的前景，现报告如下。

一、LAG-3分子的结构

LAG-3于1990年作为膜蛋白首次被克隆出来。它属于Ig超家族，是一种跨膜糖蛋白。成熟的LAG-3分子是由470个氨基酸构成，相对分子量70kDa，表达LAG-3分子的基因定位于人12号染色体上，与表达CD4分子的基因在染色体上的定位类似，它们有共同的外显子和内含子。2个分子有部分氨基酸相同。LAG-3和CD4在肽序列和外显子或内含子结构方面的比较分析表明，这2种分子密切相关。这一点因发现2个基因均位于12号染色体短臂的远端而得到加强。LAG-3基因包括8个外显子，相应的模板DNA编码1个498个氨基酸的膜蛋白，有4个细胞外Ig超家族类似（SF）结构域，即D1～D4。D1包含1个额外的环状结构和1个非典型链内二硫键，在D1与D3区域间、D2与D4区域间，有很多氨基酸序列是一致的。因此，LAG-3很可能是通过复制1个预先存在的编码2个IgSF结构域结构的基因进化而来的[2]。

可溶性LAG-3（sLAG-3）在T淋巴細胞介导的免疫中起着不可忽视的作用。sLAG-3是细胞表面的LAG-3分子在去整合素-金属蛋白酶10（ADAM10）和ADAM17作用下形成并释放到细胞外的N-末端胞外段，这一过程在T淋巴细胞激活后可以显著增强。sLAG-3仅能与抗原呈递细胞少数亚群中脂筏区域中的主要组织相融性复合体-Ⅱ（MHC-Ⅱ）类分子结合。有研究显示，将sLAG-3-Ig融合蛋白（IMP321）作用于小鼠中，可增强T淋巴细胞介导的抗肿瘤免疫功能[3-4]。目前IMP321试剂作为免疫增强剂已经进入临床试验阶段，该临床试验将评估IMP321与抗病毒疫苗、化学治疗或其他抗肿瘤治疗之间的联合用药情况。

二、LAG-3的表达及其作用机制

LAG-3主要表达于活化的CD4+和CD8+T淋巴细胞中，在自然杀伤细胞中也有表达，但幼稚及正常的T淋巴细胞仅表达低水平的LAG-3，LAG-3表达水平在被肿瘤抗原刺激时大幅度提升，提示阻断LAG-3可能会增强抗肿瘤免疫。薛妮娜等[5]在研究不同刺激剂对小鼠脾脏淋巴细胞LAG-3表达及功能影响时发现，伴刀豆球蛋白A（conA）培养24h或72h可剂量依赖性增加LAG-3+CD3+和LAG-3+CD3+CD4+T淋巴细胞比例，CD3/28抗体培养72h增加LAG-3+CD3+和LAG-3+CD3+CD4+T淋巴细胞比例，ConA和CD3/28抗体是T淋巴细胞活化的有效刺激剂，并可促进T淋巴细胞中LAG-3的表达。魏慧等[6]报道，蕨麻多糖能促进急性低剂量镉染毒小鼠脾淋巴细胞分泌IFN-γ和sLAG-3，CD3+、CD4+T淋巴细胞亦相应增加。J.CaM1.6细胞、CEM细胞和JurkatE6-1细胞均为来自人急性淋巴细胞白血病细胞系的不同细胞株。郝书民等[7]在探讨表观遗传因素DNA甲基化对人T淋巴细胞系LAG-3表达的影响中发现，LAG-3表达水平在J.CaM1.6和CEM细胞中极低，在JurkatE6-1细胞中相对较高。不同细胞系中，CpG岛均高度甲基化，CpG岛在J.CaM1.6和CEM细胞中高度甲基化，但在JurkatE6-1细胞中甲基化水平较低。CpG岛的甲基化与去甲基化可能是LAG-3转录的表观调控开关。

LAG-3 是共抑制分子中的一员，负性调节T 淋巴细胞的功能。它与MHC-Ⅱ类分子结合，阻断T淋巴细胞抗原受体（TCR）与MHC-Ⅱ分子的结合，抑制T 淋巴细胞的激活，从而发挥负性免疫调节的功能，维持内环境稳定。纤维蛋白原相关蛋白1（FGL1）为肝脏分泌蛋白，是一种独立于MHC-Ⅱ的主要LAG-3 功能配体。Wang 等[8]的研究显示，FGL1 抑制抗原特异性T 淋巴细胞活化，其在小鼠体内的消融促进T 淋巴细胞免疫。单克隆抗体阻断FGL1/LAG-3 相互作用可刺激肿瘤免疫，并以受体-配体相互依赖的方式治疗已建立的小鼠肿瘤。FGL1 是人类恶性肿瘤细胞高度分泌的产物，恶性肿瘤患者血浆中FGL1 的升高与预后不良和抗程序性死亡受体-1 及其配体（PD-1/PD-L1）疗法的耐药有关。Wang 等的研究揭示了一种免疫逃避机制，并对恶性肿瘤免疫疗法的设计有所启示。

三、LAG-3与肿瘤增殖、进展、侵袭等之间的关系

近年研究显示在非小细胞肺癌（NSCLC）患者外周血和肿瘤组织中，CD4+T淋巴细胞表面共抑制分子细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）、LAG-3和PD-1的表达增加，这可能是参与肿瘤细胞免疫逃逸，促进NSCLC疾病进展和预后不良的机制之一[9]。马成龙等[10]报道，NSCLC和良性病变肺组织中LAG-3表达差异有统计学意义，其表达与NSCLC临床分期有关，在Ⅲ期患者中LAG-3表达较高，而且LAG-3不仅在肿瘤浸润淋巴细胞中表达，还在肿瘤细胞上异位表达，并与临床分期有关。黄维等[11]在NSCLC患者肿瘤组织中免疫检查点表达与临床特征及预后的关系研究中发现，不同临床分期患者NSCLC组织中的LAG-3阳性表达率存在差异，LAG-3阳性表达患者的中位无病生存（DFS）时间长于LAG-3阴性表达患者，LAG-3阳性表达患者的3年DFS率高于LAG-3阴性表达患者，因而认为LAG-3是NSCLC患者预后的影响因素。但是LAG-3的表达水平与NSCLC患者预后是正相关还是负相关，还有待进一步研究。

何兴桢等[12]报道，胃癌患者存在明显的LAG-3+细胞/CCR类趋化因子受体3（CCR3）+细胞的比例失调，这在一定程度上显示胃癌患者存在着Th1/Th2比例失调及免疫失衡，可能是胃癌发病的重要因素之一。江露等[13]检测了sLAG-3在胃癌患者的表达，结果显示胃癌患者血清sLAG-3水平低于健康对照组血清sLAG-3水平，且胃癌患者血清sLAG-3水平与肿瘤分期、分化程度及浸润深度均有关，sLAG-3诊断胃癌的灵敏度和准确度均高于癌胚抗原，所以sLAG-3可作为胃癌诊断的潜在血清标志物。刘玉芳[14]报道，血清LAG-3水平对早期胃癌具有诊断价值，血清LAG-3水平可评估胃癌组织中癌细胞增殖、侵袭及血管新生的程度。由此可见，LAG-3未来在消化道肿瘤的诊断中将占有重要地位。

Matsuzaki等[15]进行的研究显示，霍奇金淋巴瘤的组织和外周血中LAG-3表达高于正常组织中，肿瘤组织中特异性抗肿瘤CD8+T淋巴细胞功能缺陷被抑制，敲除LAG-3+的T淋巴细胞，特异性CD8+T淋巴细胞的抗肿瘤功能得以恢复，细胞因子分泌增加，抗肿瘤功能得到不同程度恢复。目前LAG-3分子在血液肿瘤中的研究较少，未来LAG-3分子或许可为血液肿瘤的治疗打开一扇大门。

在我国，食管癌的最常见类型是食管鳞癌，近年有关食管鳞癌的免疫治疗研究的前期结果较为满意[16]。孫楠等[17]的研究显示，CTLA4、LAG-3和T淋巴细胞Ig黏液素3（TIM3）在食管鳞癌中的表达水平均高于正常组织，且食管鳞癌患者的预后与PD-1和LAG-3的表达密切相关，PD-1或LAG-3表达水平较高者具有较好的预后，但PD-1和LAG-3的表达与总体生存率无关。

宫颈癌的发生发展与T淋巴细胞介导的抗肿瘤免疫功能被抑制有关。黄群欢等[18]报道，宫颈癌Ⅲ期患者LAG-3水平高于健康对照组，其余各期患者LAG-3水平与健康对照组相近。关于LAG-3与宫颈癌的关系报道较少，因此关于LAG-3与宫颈癌的相互作用关系还需进一步研究探讨。

子宫内膜癌（EC）是女性生殖系统的三大恶性肿瘤之一。近年来，我国女性EC发病率呈上升趋势。张丽萍等[19]按Stelloo等（2015年）的分型规则将EC分为POLE突变型、MSI型、NSMP型和TP53突变型进行研究，结果显示作为LAG-3的配体的FGL1主要在MSI及NSMP两种亚型中高表达。而且，FGL1高表达组的总体生存期较低表达组更长，FGL1的高表达与无复发生存期延长显著相关。作者进一步分析LAG-3/FGL1基因表达与病理类型的关系，结果显示LAG-3在子宫内膜样癌、混合型癌、浆液性癌中的表达水平相近，FGL1在子宫内膜样癌中的表达水平高于另外2种类型。该研究通过分析LAG-3/FGL1表达与肿瘤微浸润淋巴细胞的关系，推测FGL1主要表达于癌细胞，FGL1高表达的肿瘤组织中，肿瘤突变负荷显著升高，由此认为LAG-3/FGL1通路是EC潜在的免疫治疗靶点。

免疫检查点抑制剂为恶性肿瘤的治疗提供了新的策略，也为研究和探索STS提供了机会。软组织肉瘤（STS）是一种异质性的罕见间充质肿瘤。转移性或晚期STS的预后很差。Que等[20]检测了12例STS患者和11名健康人的外周血T淋巴细胞，结果显示STS患者的外周血CD8+和CD4+T淋巴细胞LAG-3表达水平高于健康人。为了进一步确定LAG-3在STS中的表达，他们对163例接受广泛可切除手术的患者的STS组织样本进行了免疫组织化学染色，结果显示LAG-3的高表达与高病理分级和更晚期的肿瘤阶段相关。该研究同时在人STS组织样本中进行了免疫荧光检测，并主要在肿瘤浸润CD8+T淋巴细胞中检测LAG-3的表达和定位，结果表明肿瘤浸润性T淋巴细胞特别是CD8+T淋巴细胞中LAG-3表达水平高。研究表明，阻断LAG-3对于恢复CD8+T淋巴细胞的抗肿瘤免疫能力是必要的，且可能是提高STS靶向治疗效果的有效策略。

四、展望

肿瘤细胞诱导的T淋巴细胞无能是肿瘤细胞的免疫逃逸机制[21]。目前多种免疫检查点抑制剂已经获批在临床应用，如伊匹单抗（靶向CTLA-4）、纳武利尤单抗和派姆单抗（靶向PD-1）。目前LAG-3靶向制剂也已进入临床试验。LAG-3分子是一类表达于活化淋巴细胞的分子，在不同类型细胞中表达水平不同，在内环境中可以负性调节T淋巴细胞的功能，参与了自身免疫病、慢性感染性疾病、肿瘤甚至神经退变性疾病的发生发展。阻断LAG-3的表达可以增强T淋巴细胞介导的抗肿瘤作用[15，22]。此外，有研究显示同时阻断LAG-3和PD-1两条通路的抗肿瘤效应优于单独阻断其中任何一条通路，因此学者们认为LAG-3与PD-1在肿瘤免疫逃逸机制中起协同作用[8，15，22]。各种免疫检查点抑制剂之间如何协同作用，如何最大化免疫检查点抑制剂的临床效益，是肿瘤领域未来的研究热点。