作者简介:孙一彬(1970—),女,本科,副主任医师,研究方向:健康体检及健康管理。
T细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制性基序结构域[T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif (ITIM) domain,TIGIT]是新型T细胞或NK细胞抑制性受体,可通过与肿瘤细胞、被感染细胞表面的多种配体相结合,激活免疫细胞内部负性刺激信号,从而抑制细胞过度活化和促炎性细胞因子的过度分泌,在肿瘤、病毒感染以及多种自身免疫性疾病的免疫发病机制中发挥重要的调节功能。最近,TIGIT在癌症免疫治疗中受到了广泛关注,研究显示,TIGIT在癌症患者T细胞和NK细胞中表达升高,且与疾病进展和不良临床预后相关,研究者尝试通过阻断TIGIT与其配体的结合来增强T细胞或NK细胞的活性以进行治疗干预。目前已经有很多关于在不同小鼠肿瘤模型中使用抗TIGIT单抗治疗导致瘤体消退的相关报道,TIGIT有望成为下一代癌症免疫治疗的靶点,现在一些临床试验正在评估抗TIGIT单克隆抗体对不同类型癌症患者的疗效。最近,抗TIGIT单抗(tiragolumab)在与抗程序性死亡受体-配体1(programmed cell death ligand 1, PD-L1)药物联合治疗非小细胞肺癌时表现出显著临床疗效,然而TIGIT阻断治疗的具体作用机制还有待阐明。
The T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain (TIGIT) is an inhibitory receptor mainly expressed on active T-cells, or natural killer cells (NK cells) that activate negative stimulus signals in immune cells by combining with multiple ligands on the surface of target cells including tumor cells and infected cells. TIGIT plays an important regulatory role in the immune pathogenesis of tumors, viral infections and various autoimmune diseases by inhibiting the over activation of cells and the over secretion of proinflammatory cytokines. Recent researches show that TIGIT is highly expressed in T cells and NK cells of cancer patients, and is related to disease progression and poor clinical prognosis. Researchers try to enhance the activity of T cells or NK cells by blocking the binding of TIGIT and its ligand for therapeutic intervention. At present, there have been many reports about the use of anti-TIGIT monoclonal antibody treatment in different mouse tumor models leading to tumor regression, TIGIT has received extensive attention in cancer immunotherapy as a promising target for next generation cancer immunotherapy. Several clinical trials are currently evaluating the efficacy of anti-TIGIT monoclonal antibodies (mAbs) in patients with several cancers. The most advanced candidate, tiragolumab, has exhibited remarkable efficacy in programmed cell death ligand 1 (PD-L1)-positive non-small cell lung carcinoma (NSCLC) patients in phase Ⅱ clinical trials, in combination with PD-L1 blockade. However, the specific mechanism of TIGIT blockade remains to be fully elucidated.
抗肿瘤免疫治疗是指通过一系列策略来调控先天或获得性免疫系统, 调动机体免疫反应能力来攻击肿瘤细胞, 目前已成为继传统疗法之后的一种有效治疗途径。近年来以肿瘤免疫检查点抑制剂(immune checkpoint blockade, ICB)为核心的免疫治疗策略以其较低的毒性和显著的疗效, 特别是以阻断程序性死亡受体1(programmed cell death 1, PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4)阻断剂为代表的单抗药物在多种晚期/复发转移肿瘤中被证实能延长患者的生存期, 为抗肿瘤治疗带来了新的发展方向和希望。但是单纯抗肿瘤免疫治疗仍然面临有效人群有限、瘤种应用范围不足的困境, 且在不同瘤种存在疗效异质性, 免疫治疗相关性不良反应也不可忽视, 因此大多数肿瘤患者不能从单纯抗肿瘤免疫治疗中长久获益。除了PD-1和CTLA-4, 新型T细胞免疫抑制性受体T细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制性基序结构域[T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif (ITIM) domain, TIGIT]是抗肿瘤免疫治疗的一个有前途的新靶点。TIGIT能被激活的T细胞、NK细胞和调节性T细胞等免疫细胞上调, 通过多种途径促进肿瘤细胞的增殖和迁移。在小鼠肿瘤模型中, PD-1/TIGIT阻断剂可有效提升肿瘤抗原特异性CD8+T细胞的增殖和功能, 并促进肿瘤排斥反应[1]。另一些临床前研究支持使用TIGIT阻滞剂作为单一疗法或与其他免疫检测阻断剂(immune checkpoint blockade, ICB)联合治疗晚期实体恶性肿瘤[2]。以下将TIGIT在抗肿瘤免疫治疗中进展作简要综述。
TIGIT(也称为WUCAM、Vstm3、VSIG9)是免疫球蛋白超家族的一种受体, 在限制适应性和固有免疫方面起着关键作用。TIGIT是一种跨膜糖蛋白, 包含一个免疫球蛋白变量(IgV)结构域、I型跨膜结构域和带有免疫受体的细胞质尾部酪氨酸基抑制基序(ITIM)和免疫球蛋白酪氨酸尾(ITT)样主题。TIGIT有多种配体, 包括脊髓灰质炎病毒受体(poliovirus receptor, PVR)Necl-5或CD155、连接蛋白-2(CD112)、连接蛋白-3(CD113)和连接蛋白-4(PVRL4)[3, 4, 5]。PVR表达通常在几种类型的癌症和肿瘤相关骨髓细胞中上调。TIGIT与PVR结合亲和性高, 与连接蛋白-2和连接蛋白-3结合亲和性低。PVR通过与TIGIT、共刺激受体CD226和共刺激受体CD96相互作用发挥免疫调节作用。PVR对TIGIT的亲和力高于CD226或CD96, 提示相较于活化信号, TIGIT介导的抑制性信号占据优势, 发挥了主导作用[6, 7]。
TIGIT在大多数NK细胞和多种T细胞亚群上表达, 包括记忆和激活T细胞、调节性T细胞(Treg)和滤泡T辅助细胞(Tfh)[8, 9]。在其配体激活后, TIGIT在T细胞和NK细胞中的表达上调, 其中TIGIT抑制细胞毒性活性[10]。有几种机制可以解释TIGIT介导的T和NK细胞活性抑制。首先, TIGIT在其细胞质结构域内传递由ITIM和/或ITT基序产生的抑制信号[9]。激动性抗TIGIT抗体通过抑制T细胞受体/CD28激活信号, 抑制人和小鼠T细胞增殖和无抗原呈递细胞(antigen presenting cells, APC)的细胞因子产生[11]。此外, TIGIT信号还能抑制NK细胞的细胞毒性、脱颗粒和细胞因子分泌[12]。TIGIT对同一组配体(PVR和CD112)的亲和力高于CD226, TIGIT可破坏CD226共刺激信号[13]。敲除人CD4+T细胞中的TIGIT可诱导T-bet介导的IFN-γ 生成, 这种效果可通过阻断CD226-CD155信号通路来实现[14]。
此外, JOHNSTON等[15]研究表明, TIGIT和CD226可以在细胞表面直接相互作用, 并且这种相互作用损害了CD226的同源二聚体。鉴于CD226作为体内T细胞反应的共刺激因子, 研究人员推测抑制CD226可能是慢性病毒感染和癌症中TIGIT强制CD8+T细胞发生功能衰竭的关键作用机制。JIN等[1]研究发现, 通过使用一种特异性识别CD226磷酸化形式(phospho-Y322)的抗体, 对照表达TIGIT突变体(Y225A/Y231A)的细胞, PVR参与后表达野生型TIGIT的Jurkat细胞中Y322位点的CD226磷酸化水平降低, 说明TIGIT直接影响CD226活化的细胞内调节。TIGIT在调节Treg细胞反应中也发挥重要的免疫抑制作用。TIGIT在小鼠和人的天然Treg细胞亚群中均有表达[16]。与TIGIT-Treg细胞相比, TIGIT+Treg细胞表达更高水平的Treg标记基因(Foxp3、CD25和CTLA-4)[17]。TIGIT的表达与人Treg细胞的抑制能力和谱系稳定性密切相关。此外, TIGIT参与导致IL-10和纤维蛋白原样蛋白2的诱导, 能选择性地抑制Th1和Th17应答[18]。Treg中存在较高的TIGIT/CD226比值似乎与肿瘤中Treg频率的增加和ICB中较差的临床预后相关, 今后需要进一步研究来确定Tregs细胞中的TIGIT/CD226比值是否可以作为实体瘤患者应对ICB临床反应的生物标志物。
研究显示, TIGIT在癌症患者T细胞和NK细胞中表达升高, 且与疾病进展和不良临床预后相关[19, 20]。在滤泡性淋巴瘤患者中, TIGIT在瘤内Treg细胞和晚期记忆CD8+T细胞上高表达, 表达TIGIT的肿瘤浸润T细胞数量的增加与患者低生存率紧密相关, 并且抗PD-1治疗可下调TIGIT+衰竭T细胞, 上调TIGIT+效应细胞[19]。在肝细胞癌和转移性黑素瘤患者中, TIGIT表达后高抑制性肿瘤浸润性Treg细胞比例的增加与患者不良临床预后相关[16, 21]。FOURCADE等[17]研究发现, 与CD4+效应T细胞相比, 健康人和黑色素瘤体患者体内的CD25hiFoxp3+Treg细胞表达高水平TIGIT和低水平CD226。肿瘤中的Treg进一步上调TIGIT, 下调CD226, 导致TIGIT/CD226比值升高。TIGIT和CD226在Treg中对PVR结合发挥相反作用。TIGIT增强了Treg的抑制作用, 而CD226则破坏其抑制作用和稳定性。Treg中较高的TIGIT/CD226比值与肿瘤中Treg高表达和应用ICB后较差临床预后相关。DUAN等[21]检测了77例肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)患者癌组织中TIGIT及其配体CD155的表达, 发现随着癌分化程度由高到低, TIGIT在HCC患者癌组织中的表达水平上调; HCC术后患者外周血中TIGIT+CD4+T细胞和TIGIT+Treg细胞表达降低; 且TIGIT表达增加与AFP水平呈正相关, 这些结果提示TIGIT可能参与了HCC的发病机制。
研究发现TIGIT上调表明疾病预后状况不佳[20]。MENG等[20]分析了26名低危和高危骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome, MDS)患者中PD-1、TIGIT和CD226的表达。在高危MDS患者中, TIGIT和PD-1的表达水平相对升高, CD226的表达水平相对降低。NK和T细胞在MDS中所占比例和绝对数量的降低是否与疾病状态有关, 在低危险MDS患者中, NK和T细胞的比例和绝对数量明显升高。结果提示TIGIT、PD-1和CD226可能与疾病状态相关, 可作为预测骨髓增生异常综合征预后的一种方法。另外, 在TIGIT或PD-1阻断后, NK、CD8+T和CD4+T细胞上CD107a、IFN-γ 和TNF-α 的表达水平具有上升趋势, 但仍需要进一步扩大样本量验证。研究提示, 高TIGIT表达水平与NK和T细胞功能下降有关, 而阻断TIGIT则可以增强NK和T细胞的抗肿瘤作用。
在高级别浆液性癌患者中, 对肿瘤组织的NanoString分析表明, 复发型肿瘤较原发型肿瘤有更多的炎症表型, 即TIGIT、CTLA4、Lag-3和Tim-3的表达增加[22]。在急性髓系白血病患者外周血中TIGIT+CD8+T细胞数量增加, 这在原发性难治性疾病和白血病复发的异体干细胞移植后患者中更为明显[23]。此外, SOX(替吉奥+奥沙利铂)方案治疗胃癌的研究中, 复发患者的TIGIT+或PD-1+CD8+T细胞的比例的表达增加, 而在无复发患者中却未发现增加[22]。在抗PD-1治疗后的高级别神经内分泌肿瘤中也观察到TIGIT表达的代偿性增加[24]。
基于TIGIT介导的抗肿瘤免疫应答调节机制, 研究者尝试通过使用单克隆抗体阻断TIGIT与其配体PVR和连接蛋白-2的结合来增强T细胞或NK细胞的活性以进行治疗干预[15]。一些临床前小鼠模型已用于评估抗TIGIT阻断单克隆抗体的抗肿瘤疗效。在CT26结肠癌、EMT6乳腺癌、MC38结肠癌和GL261胶质母细胞瘤模型中, 使用抗TIGIT阻断单抗联合抗PD-1或PD-L1阻断抗体治疗后肿瘤生长几乎完全缓解, 而单独使用抗TIGIT单抗则疗效有限[25, 26]。在CT26小鼠的研究发现TIGIT和PD-1双重阻断的协同效应主要是由CD8+T细胞应答驱使的[27]。
目前已经有很多关于在不同的小鼠肿瘤模型中单独使用抗TIGIT单抗治疗导致瘤体消退的相关报道。在多发性骨髓瘤小鼠肿瘤模型中, 与接受对照IgG或抗PD-1抗体的小鼠相比, 阻断TIGIT导致肿瘤生长减少, 小鼠生存期增加[28]。此外, 在Tgfbr1/Pten2基因敲除小鼠模型中, TIGIT阻断剂具有抗肿瘤作用, 而该模型在注射他莫西芬后会自发出现头颈部鳞状细胞癌[29, 30]。这两个研究都表明, 在多发性骨髓瘤或鼻咽癌细胞株肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocytes, TILs)中都存在CD8+T和Treg细胞上TIGIT的高表达, 抗TIGIT单抗逆转了TIGIT介导的CD8+T细胞效应功能抑制; 然而, 抗TIGIT抗体作为单一药物的抗肿瘤效果不能仅通过TIGIT在TIL中的表达增加来证实, 因为在携带CT26的小鼠CD8+TILs中也观察到TIGIT的高表达, 但这些小鼠对TIGIT阻断没有反应[15]。CHIU等[31]的研究进一步揭示了阻断TIGIT缓解肿瘤免疫逃避和抵抗PD-1阻断的机制。该研究发现抗PD-1单抗治疗诱导了Trp53 KO/C-MycOE小鼠(高侵袭性HCC小鼠模型)CD8+TILs中TIGIT的上调, 然而在已知的对抗PD-1敏感的原位肝癌模型Hepa1-6小鼠中却没有观察到PD-1阻断后TIGIT的代偿表达。
抗TIGIT阻断单抗在CD8+T细胞的效应在癌症患者中已得到证实。当黑素瘤患者外周血单个核细胞被来自癌症睾丸抗原NY-ESO1肽段刺激时, TIGIT或PD-1阻断抗体可增加NY-ESO-1特异性CD8+T细胞应答[32]。此外在该实验中发现TIGIT阻断增加了晚期黑色素瘤患者使用自体非CD3细胞和抗CD3单抗进行TCR刺激后CD8+TILs的增殖和脱颗粒能力[32]。在抗CD2/抗CD3/抗CD28微珠的TCR刺激下, TIGIT阻断后多发性骨髓瘤患者骨髓CD8+T细胞显示出CD107a高表达和细胞因子产量的增加[28]。当在体外共培养CD3+TILs和表达膜结合的抗CD3单抗(Mel-624 OKT3)的Mel-624细胞时, 子宫内膜癌、卵巢癌、肾癌、头颈癌CD3+TILs产生的IFN-γ 和IL-2增加[33]。
TIGIT和CD226、PVR的竞争性结合是TIGIT驱动免疫抑制的关键机制, 抗TIGIT阻断单抗可以通过抑制TIGIT与PVR的结合来逆转此种免疫抑制。尽管认识TIGIT、CD226、PVR之间的分子相互作用很重要, 但是在抗TIGIT治疗中, 机体通过何种机制细胞外信号从受体结合到受体动力学到被整合入细胞内调节目前仍不清楚。
JIN等[1]研究认为, TIGIT阻断的效果取决于CD226的Y322处酪氨酸磷酸化, 该研究发现TIGIT介导的细胞内抑制可通过阻断TIGIT后恢复。抗TIGIT单抗的CD226依赖性作用在记忆性CD8+效应T细胞中进一步显示出来, 表现出对这两种抗原刺激和抗TIGIT单抗治疗均无应答的低水平CD226表达, 而使用抗CD226激动剂激活CD226单克隆抗体则可恢复阻断TIGIT后机体对记忆性CD8+效应T细胞的应答。
一些研究[34]强调了选择合适的治疗性抗体所针对Fc片段重要性。迄今为止, 经批准的人类治疗性IgG抗体属于IgG1、IgG2或IgG4亚类。抗体Fc片段与Fcγ 受体的结合能够诱发机体各种免疫调节功能, 包括抗体依赖的细胞毒性作用、补体依赖的细胞毒性作用和抗体依赖的细胞毒性吞噬作用[35]。
缺乏Fc效应功能的抗TIGIT单抗能够阻断TIGIT与其配体的结合, 但在临床前模型中无法发挥任何抗肿瘤作用, 这提示了抗TIGIT单抗Fc结合域的重要性。这可能是由于Fc结构域具有TIGIT表达肿瘤内Treg细胞的活性, 而这被认为是抗TIGIT单抗抗肿瘤作用的潜在机制; 然而, 目前尚不清楚抗TIGIT单抗的抗肿瘤效果是否取决于Treg的缺失, 因为最近有报道称, 在小鼠肿瘤模型中, mIgG2a同型抗TIGIT单抗在没有Treg缺失情况下可诱导抗肿瘤反应[36, 37]。抗原递呈细胞上的FcR可能作为一种支架, 在免疫细胞上交联与TIGIT结合的抗TIGIT单抗, 从而增强TIGIT拮抗作用, 而不依赖于Treg细胞。此外, HAN等[37]最近发现, 抗体Fcγ R结合参与诱导骨髓细胞活化, 导致促炎性趋化因子和细胞因子分泌。
迄今为止已有11种具有不同IgG同型或突变形式的人抗TIGIT单抗已进入临床试验, 包括4种处在Ⅲ 期临床研究的药物(tiragolumab、ociperlimab、domvanalimab、vibostolimab)和7种处于Ⅱ 期临床研究的药物(AZD-2936、etigilimab、ZG-005、ONO-4686、belrestotug、JS-006、HLX-301)[38]。最近, CITYSCAPE IⅡ 期试验显示, tiragolumab联合atezolizumab在治疗PD-L1阳性非小细胞肺癌(NSCLC)中疗效显著[39]。135名患者被随机分配接受tiragolumab+atezolizumab(67名)或安慰剂+atezolizumab(68名)治疗, 经过中位数5.9个月(4.6个月~7.6个月)的随访后, tiragolumab+atezolizumab联合治疗组的客观有效率(objective response rate, ORR)(38.8% vs 20.6%)和无进展生存期(progression-free survival, PFS)(5.6个月vs 3.9个月; 风险比0.58)均显著改善。特别是在高表达PD-L1的联合治疗组患者ORR为69%, 而单用atezolizumab治疗对照组患者ORR仅为24.1%[39]。
TIGIT有望成为下一代癌症免疫治疗的靶点, 目前一些临床试验正在评估抗TIGIT单克隆抗体对不同类型癌症患者的疗效。然而, TIGIT阻断治疗的具体作用机制还有待阐明。第一, CD226激活与TIGIT阻断效果的相关性需要在临床试验中得到证实, 特别是, CD226hiCD8+T细胞在一大批不同癌症类型的患者中作为免疫检查点阻断疗法的预测生物标志物还需要进行检测; 第二, TIGIT阻断剂的抗肿瘤效果是否需要和需要何种Fc片段的参与还有待确定。第三, 目前尚不清楚抗TIGIT拮抗剂的治疗效果是通过衰竭T细胞或NK细胞的重新激活、Treg细胞的耗尽以及抗原递称细胞功能的重新编程介导的。相信新型免疫检查点抑制剂药物的不断研发必将为肿瘤患者带来全新的治疗格局。
利益冲突声明 所有作者声明不存在利益冲突
编辑:朱学义 王佳燕
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