TIM-3在结直肠癌免疫治疗领域的研究进展

孙沐涵，张学明，颜慧珊，马瑞雅，沈楠

（1.华北理工大学研究生院，河北 唐山 063210；2.唐山市工人医院，河北 唐山 063000；3.华北理工大学附属医院，河北 唐山 063000）

0 引言

由于饮食习惯和生活方式的改变，目前CRC发病率及患病率逐年上升，且患者趋于年轻化，已经严重危害人们的健康[1]。我国CRC的患病率在男性恶性肿瘤中位居第四，在女性中位居第三[2]。农村及城市CRC发病率也存在差异，在城市地区恶性肿瘤中，CRC的发病率位居第二，在农村地区CRC的发病率位居第五。手术切除可以治愈早期CRC患者，但对于晚期及复发转移的患者，放化疗往往效果有限[3]。近年来，阻断ICI如细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（Cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）、程序性细胞死亡受体1（Programmed cell death receptor 1，PD-1）以及程序性死亡配体1（Programmed death ligand 1，PD-L1）的免疫疗法已被用于治疗多种癌症，包括黑色素瘤、肾细胞癌和肺癌[4]。抗PD-1联合抗CTLA-4的试验在MSI-H型CRC中的客观反应率约为55%[5]，这也使美国食品和药物管理局（FDA）批准了抗PD-1与或不与抗CTLA-4一起用于MSI-H型CRC患者。然而，患有微卫星不稳定性高（High instability of microsatellites，MSI-H）的CRC仅占所有病例的15%[6]，占大多数（85%）的MSS型CRC患者却很少对免疫疗法有反应[7]。因此，有必要探索针对MSS型CRC的其他免疫治疗方案。TIM-3是一种蛋白受体[8]，表达于TME中的多种免疫细胞表面，本文就TIM-3在CRC的免疫治疗中的相关进展进行综述。

1.1 TIM-3的生物学结构研究进展

TIM-3是一种免疫调节分子，在免疫耐受中具有重要作用[9]。TIM-3是TIM基因家族的一员，其基因位于人类染色体5q33.2上[10]，这些区域与变态反应以及自身免疫性疾病有关。甲型肝炎病毒细胞受体2基因（Hepatitis A virus cell receptor 2,Havcr2）编码TIM-3，TIM-3也被称为甲肝病毒细胞受体2[11]。TIM-3作为一种I型膜蛋白，由301个氨基酸组成，其有四个组成部分：一个细胞外可变免疫球蛋白结构域（IgV）、一个粘蛋白结构域、一个跨膜区和一个C端细胞质尾部[12]。迄今为止，有四种相关的蛋白已被确定为TIM-3的配体，其与TIM-3的IgV结构域相互作用以介导信号转导[13]，分别为半乳凝素9（Galectin-9），磷脂酰丝氨酸（PtdSer），高迁移率族蛋白B1（HMGB1）和癌胚抗原细胞粘附分子1（Ceacam-1）[14]。

1.2 TIM-3的免疫学功能研究进展

免疫系统最重要的功能之一是监测和消灭肿瘤细胞,这种现象被称为免疫监视，当免疫系统不能正确识别或消灭肿瘤细胞时，它就会促成恶性细胞的扩大增殖和诱发癌症[15]。癌症的免疫过程包括三个阶段：消除,平衡和逃逸[16]。在第一阶段，免疫系统的先天组成部分，如自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）、免疫球蛋白，连同免疫衍生 CD4+T细胞和CD8+T细胞，可以成功地消灭肿瘤细胞。平衡阶段是免疫细胞和肿瘤细胞之间的平衡状态。在这一阶段，肿瘤的生长可能受到限制，而存活的肿瘤细胞可以躲避免疫监视。在最后一个阶段，即逃逸阶段，肿瘤细胞逃脱了免疫系统的控制，可以无限生长[17]。免疫系统的一个基本功能是维持免疫平衡[18]。在CRC中，TME的免疫平衡失调为肿瘤提供了一个免疫抑制性的微环境并促进了肿瘤的进展[19]，因此，针对免疫检查点的靶向治疗是癌症治疗的新策略。TIM-3是新兴的ICI，主要表达在CD4+T和CD8+T细胞表面。此外，它还可以在调节性T细胞（T regulatory cells，Treg）、B细胞和先天免疫细胞上表达，如DCs、巨噬细胞和NK细胞[10]。TIM-3在免疫细胞中的抗肿瘤机制如下：(1）TIM-3在肿瘤相关树突状细胞（Tumor associated dendritic cells，TADCs）上表达，并与肿瘤细胞上的配体HMGB1结合，促进肿瘤细胞增殖[20]。(2) 肿瘤细胞坏死后释放出核酸，这些核酸与TIM-3竞争性地与HMGB1结合，将核酸运送到巨噬细胞的内体小泡中，并促进抗肿瘤反应[20]。(3) 肿瘤细胞产生的转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β)促进TIM-3在M1型巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞[21]，促进M2型巨噬细胞产生IL-6、IL-10和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage Colony Stimulating Factor,GM-CSF)[22]，这些因素促进肿瘤细胞的迁移和侵袭[23]。(4) Th1细胞上的TIM-3与肿瘤细胞上的配体Galectin-9结合，诱导T细胞凋亡[24]。(5) Th1细胞产生的IFN-γ 促进巨噬细胞表面toll样受体4(Toll like receptor 4,TLR4)的表达，TLR4和TIM-3之间存在着负向调节关系[13]。(6) Treg细胞上TIM-3的表达增加促进了T细胞的衰竭[25]。(7) Th1细胞表达的TIM-3和TIM-3抑制剂相结合，可以增强T细胞的抗肿瘤免疫反应[13]。

2 TIM-3在CRC中的研究进展

本文将从以下三方面描述TIM-3在CRC领域的研究发现：①TIM-3的表达与CRC肿瘤的大小、TNM分期有关；②TIM-3作为新兴ICI在结直肠癌领域的研究进展；③TIM-3在CRC肝转移患者治疗方面取得的效果。

根据最近的研究显示，TIM-3 不仅在各种免疫细胞中表达，而且在癌细胞中表达并与其发生发展有关[26]。Yu[27]等人的研究表明：与非癌组织相比，CRC 组织中的TIM-3表达水平较高。通过统计学分析，TIM-3在TME中的表达与肿瘤大小、TNM分期和远处转移显著相关；Zhou[28]等人发现TIM-3表达与结直肠癌组织中的淋巴转移、TNM分期呈正相关，与年龄、性别、癌栓、分化程度、浸润深度、远处转移无显著相关性。但是，TIM-3在中/低分化和T3/T4患者的表达量高于分化良好和T1/T2的患者。通过随访结肠癌术后患者，提示TNM分期、远处转移、癌栓和TIM-3表达与患者生存率有显著性关系，TIM-3 表达较高的患者的生存时间明显短于 TIM-3 表达较低的患者，TIM-3 表达可能是结肠癌患者的独立预后因素；另有研究人员探究PD-1和TIM-3两种免疫抑制分子在CRC中的表达，研究发现PD-1与年龄、原发部位、淋巴转移、TNM分期和预后不良显著相关，TIM-3与原发部位和预后不良显著相关。PD-1和TIM-3在右半结肠癌中的表达高于左半结肠和直肠癌，PD-1和TIM-3双高表达的患者比单高或双低表达的患者预后差[29]，PD-1和TIM-3可作为监测CRC根治术预后的有效指标；国内学者张杨提出[30]CRC组织中TIM-3蛋白的表达情况与肿瘤发生发展相关，肿瘤分期越高、淋巴结转移越多、浸润越深、分化程度越低则TIM-3表达越高；与上述研究相反的是，Zhang等人[31]针对TIM-3在CRC中的表达提出了截然不同的结论，他们认为TIM-3表达越低，CRC的恶性程度越高，他们观察到TIM-3 mRNA水平与肿瘤大小、分化程度、TNM分期、淋巴结转移和远处转移显着相关，而与性别、年龄、家族史和临床分期无显着相关性。在肿瘤大小＞5 cm、分化程度差、TNM III期和IV期以及有淋巴结和远处转移的患者中TIM-3 mRNA表达水平显著降低。

国内外学者开展了很多关于TIM-3在CRC治疗领域的研究，为免疫治疗提供了新的思路。Yu[27]等人的研究表明：与非癌组织相比，CRC 组织中的TIM-3表达水平较高。在两种人结肠癌细胞株（HCT116和HT-29）中敲除TIM-3可以使细胞增殖率降低，迁移和侵袭能力持续下降，也抑制了伤口闭合活性；日本科学家[32]利用手术切除的标本和TCGA数据库调查了CRC在TME中免疫检查点受体和配体的表达状况，研究发现，PD-1和TIM-3的共表达促进了T细胞的衰竭并导致肿瘤免疫逃逸，抗TIM-3联合抗PD-L1可以促进IFN-γ的产生；另有科学家利用MGB453[33]、TSR-022[34]和LY3321367[35]等多种TIM-3单克隆抗体，研究单独应用及联合抗PD-1在CRC中的作用[36]，结果表明，抗TIM-3联合抗PD-1在抑制肿瘤方面有良好的安全性和耐受性；针对TIM-3在MSS型CRC的免疫治疗展开研究[37]，结果显示联合阻断TIM-3、淋巴细胞活化基因3（Lymphocyte-activation gene 3，LAG-3）、PD-1或PD-L1有助于治疗MSS CRC；关于CRC的一些研究表明[38]，TIM-3+PD-1+CD8+T细胞存在于患者的肿瘤组织和外周血中，并且这些细胞产生少量的促炎症细胞因子；研究人员发现TIM-3+PD-1+CD8+TILs在肿瘤中聚集会使免疫功能障碍或衰竭，根据免疫衰竭的特征对MSS型CRC患者进行分层（MSS-ImmEx），其中一个亚组MSSImmExhi表现出较高的预先免疫激活的特征，该亚型患者有丰富的TIM-3+PD-1+ CD8+TILs、PD-1+ CD4+Treg，并且多出现左半结肠肿瘤和APC抑癌基因的突变，抗TIM-3与抗PD-1或其他免疫疗法相结合可能对该类MSS型CRC有效[39]。

与结直肠癌肝转移（colorectal cancer liver metastasis，CRLM）有关的研究[40]通过将肿瘤切片体外培养与RNA分析相结合，证明目前CRLM的一线化疗方案的有效性，通过对比在两组不同的CRLM肿瘤细胞中观察到了对化疗反应的差异。结果发现具有干细胞表型的CRLM肿瘤细胞优先表达PD-1配体，5-FU和伊立替康的联合治疗可以抑制PD-1配体表达从而发挥抗肿瘤免疫反应；具有肠细胞表型的CRLM肿瘤细胞优先表达TIM-3配体，阻断TIM-3时表现出对化疗的协同反应。研究同时表明在腺体形成、表达Galectin-9的CRLM中，在化疗过程中阻断TIM-3可能实现更大的肿瘤杀伤。然而，在不表达Galectin-9的情况下，抗TIM-3的阻断并没有好处。化疗联合免疫治疗在CRLM研究领域可以作为补充治疗手段，可以为MSS型CRC 的治疗提供新的选择[41]。

3 小结与展望

免疫治疗是如今肿瘤研究的热点，MSI-H CRC 由于具有增加的肿瘤突变负荷 (TMB）及高肿瘤浸润淋巴细胞，ICI类药物能对其产生作用，但对MSS CRC无效，TIM-3表达于TME中的多种免疫细胞表面并介导免疫衰竭，抗TIM-3联合其他ICI或化疗取得了一定的效果，TIM-3高表达MSS CRC亚组对免疫治疗更加敏感，希望未来更多的研究能将MSS CRC免疫治疗“冷”微环境转变为“热”微环境。