2016年3月，在免疫治療靶點PD-1發展“如日中天”之時，Nature Reviews Clinical Oncology發表了一篇題為“PD-1 says goodbye, TIM-3 says hello”的文章，讓業界更多研究者關注到了TIM-3這一靶點。

TIM-3全稱為T cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 3，于2002年首次被發現[1]，是免疫調節蛋白TIM家族的一員。在人類中，TIM家族成員由3個基因編碼，具體為HAVCR1編碼TIM1、HAVCR2編碼TIM3以及TIMD4編碼TIM4。由于與自身免疫和癌癥中的免疫反應調節有關，TIM3獲得了最多的關注。

雖然最初TIM3被鑒定為由產生干擾素-γ (IFN-γ)的CD4+和CD8+T細胞所表達的一種受體，但之后調節性T細胞（Treg細胞）、骨髓細胞、自然殺傷(NK)細胞、肥大細胞等細胞類型也被證明可表達TIM3。因此，理論上，靶向TIM3的治療策略可能通過作用于多種細胞類型來調節免疫反應。目前，TIM3阻斷藥物正在臨床試驗中被用于調查治療癌癥的潛力。

11月1日，來自哈佛醫學院的三位科學家在發表于Nature Reviews Immunology 上的一篇綜述中[2]全面討論了TIM3的配體、TIM3在免疫調節中的功能以及TIM3抑制劑的臨床開發現狀等內容。作者們認為，對有關這些方面的新進展的梳理將推動TIM3藥物的研發，使其更快真正成為可為患者所用的新型癌癥免疫療法。

一、TIM3的四大配體

TIM3的N端有一個IgV結構域，其后緊隨一個黏蛋白域、一個跨膜域和一個細胞質尾部。研究顯示，TIM3有多種不同的配體，包括galectin9、phosphatidylserine (PtdSer)、CEACAM1以及HMGB1（high mobility group protein B1），它們分別與TIM3胞外IgV域結合。

圖1 | TIM3-配體相互作用模型（圖片來源：Nature Reviews Immunology）

galectin 9

第一個被發現與TIM3有關的配體是galectin9，它是一種由許多造血細胞廣泛表達和分泌的C型凝集素，可與細胞表面蛋白上的碳水化合物部分結合。在TIM3上，galectin 9結合其IgV域上的碳水化合物基序，可誘導TIM3陽性T細胞（TIM3+T cells）鈣內流和細胞死亡（圖1b）。已有大量證明表明，TIM3–galectin9相互作用在抑制免疫反應中發揮了作用。

Phosphatidylserine

對TIM1、TIM3和TIM4晶體結構的研究導致了phosphatidylserine (PtdSer)的發現，它是TIM家族所有成員的配體，與TIM3 IgV域上的一個口袋結合。值得注意的是，PtdSer的結合位點位于IgV域上相對于預測的galectin 9結合位點的另一側。有研究推測，PtdSer與TIM3的結合對TIM3陽性樹突狀細胞（TIM3+DCs）的抗原交叉呈遞很重要。

圖2 | TIM3在DCs中的功能（圖片來源：Nature Reviews Immunology）

HMGB1

盡管2012年的一篇報道[3]指出，HMGB1是TIM3+DCs的配體，但其結合位點尚未確定。此外，有關TIM3–HMGB1 相互作用的影響的研究也并不多。

CEACAM1

糖蛋白CEACAM1是最近被發現的TIM3配體，先前已被證明在抗病毒應答中發揮作用，被認為與TIM3的“CC′ and FG loops”相結合。盡管TIM3-CEACAM1軸被認為有可能成為癌癥免疫治療的重要靶點，但在腫瘤微環境中兩者的相互作用高度復雜（如，2006年的一項研究[4]發現，在化學誘導的結直腸癌模型中，CEACAM1?/?小鼠產生了更高的腫瘤負荷，表明CEACAM1可能具有腫瘤抑制功能；而2007年的一項研究又發現，CEACAM1可被黑色素瘤細胞高表達，發揮抑制T細胞響應的作用[5]），因此需要進一步研究其調控機制。

多個配體相互作用

目前，科學家們還不清楚TIM3對其所有配體的親和力。在特定的組織環境中，可能是每個配體的分布和表達水平決定了TIM3的信號傳遞。已有研究揭示，胃腸道組織，特別是結腸組織，包含了表達高水平CEACAM1的細胞，而其它組織（如肝臟）則富含表達galectin 9的細胞。

值得注意的是，TIM3與galectin9結合并不能排除其結合其它配體（不同的結合位點），相反，科學家們推測，TIM3與galectin 9結合可能還會通過誘導變構變化促進TIM3與其它配體結合（圖1）。

此外，還需要注意的是，有分析發現[6]，所有具有抗腫瘤活性的TIM3抗體都具有干擾TIM3與PtdSer和CEACAM1結合的能力，但不能干擾TIM3與galectin 9的結合。這就提出了一個問題，在腫瘤中，galectin 9在TIM3信號傳遞中是否或如何發揮作用。

二、TIM3在癌癥中的作用

大量證據顯示，TIM3在移植耐受和自身免疫、結核分枝桿菌感染以及慢性病毒感染和癌癥中均發揮著作用。以癌癥為例，TIM3標志著腫瘤浸潤CD8+PD1+T細胞功能最失調的亞群。阻斷TIM3和PD-1的抗體對抑制腫瘤生長以及改善腫瘤抗原特異性CD8+T細胞響應具有協同作用。

除了TIM3+CD8+T細胞外，TIM3+Treg細胞也可能被TIM3抗體靶向，因為TIM3+Treg細胞是腫瘤中主要的Treg細胞群（在肺癌患者中，60%的Treg細胞被發現表達TIM3；在肝細胞癌患者中，70%的Treg細胞被發現表達TIM3；在小鼠結直腸癌模型中，TIM3+Treg細胞占總Treg細胞的50%以上），它們的存在與腫瘤的嚴重程度和進展相關。

TIM3還可以作為實體腫瘤（如結腸癌、胃癌、宮頸癌、非小細胞肺癌和透明細胞腎癌）的預后標志物，高水平的TIM3表達與較低的生存期有關[7]。此外，也有證據表明，結直腸癌患者循環和腫瘤組織中細胞的TIM3水平升高與不利的病程相關[8]，在與HBV相關的肝細胞癌患者中也觀察到了類似的現象[9]。

TIM3也可在惡性造血細胞中表達，尤其是急性髓系白血?。ˋML）細胞。在這些腫瘤中，TIM3由白血病干細胞高表達。盡管TIM3在白血病干細胞中的確切作用尚不清楚，但在AML異種移植模型中，TIM3抗體能夠改善疾病，表明TIM3可以作為一種生物標志物和臨床靶點[10]。

TIM3能成為一個很有吸引力的癌癥免疫治療靶點，與其可與PD-1共表達密不可分。此外，由于驅動CD4+T細胞和CD8+T細胞中TIM3表達的關鍵細胞因子IL-27會誘導激活一個共抑制性受體模塊（module of co-inhibitory receptors，不僅包括PD-1、TIM3，也包括TIGIT 和LAG3）的轉錄調節因子，因此，TIM3與其它調節效應T細胞功能的檢查點受體之間存在共同的聯系。

作為單藥，TIM3抗體沒有實質性的臨床益處，然而，當其與其它檢查點抑制劑結合時，會引起更強的免疫反應，如TIM3抗體+PD-1抗體。在黑色素瘤、結直腸癌和AML小鼠模型中，TIM3和PD1通路的聯合阻斷比單獨阻斷PD1通路更能恢復T細胞響應。此外，TIM3抗體還被證實可與PD-1抗體以外的藥物聯合，如胞外核苷酸酶CD39小分子抑制劑POM-1（在B16F10黑色素瘤小鼠模型中，這種聯合治療被證明可顯著降低腫瘤生長）。

三、TIM3在非T細胞中的作用

TIM3最初被認為只由T細胞表達，但現在科學家們已經鑒定出可表達TIM3的多種細胞類型，包括DCs、巨噬細胞、骨髓來源的抑制性細胞和NK細胞等（表1）。雖然TIM3在其中一些細胞類型中的作用仍在研究中，但已積累的數據表明，TIM3在部分細胞中也起著抑制性受體的作用。

表1 TIM3在非T細胞白細胞中的作用

數據來源：Nature Reviews Immunology

表1匯總了一些研究揭示的TIM3在非T細胞中的生物學功能，如，有研究發現，在腫瘤相關DCs中表達時，TIM3可降低腫瘤cDC1s分泌CXCL9，并間接抑制CD8+T細胞的細胞毒性；在NK細胞中表達時，TIM3被認為可能是功能障礙的NK細胞的標志物，TIM3阻斷已被證明可逆轉NK細胞的功能障礙[11]；在肥大細胞中表達時，TIM3被證明具有激活這類細胞的功能，這與它在其它免疫細胞中的抑制作用相反。

四、TIM3抑制劑臨床開發現狀

支持TIM3抑制性受體功能的大量證據，以及阻斷TIM3可增強PD-1療法療效的誘人前景推動了TIM3抗體的臨床開發。如表2所示，多項臨床試驗正在癌癥患者中評估TIM3抗體，其中，大部分試驗是在調查“TIM3抗體+PD-1抗體”的聯合治療策略。一款同時靶向TIM3和PD-1的雙特異性抗體（R07121661）也已進入I期臨床。

表2 評估抗TIM3藥物正在進行和計劃進行的臨床試驗

首個被報道出臨床數據的是由Tesaro開發的TSR-022，這是一個人源化的抗TIM3 IgG4抗體。TSR-022單藥治療導致31例患者病情穩定，1例平滑肌肉瘤患者部分緩解，未觀察到劑量限制毒性。這些數據為TSR-022與PD-1抗體聯合奠定了基礎。目前，TSR-022正在開展II試驗。

除TSR-022外，禮來的TIM3抗體LY3321367被報道已成功通過I期臨床試驗，諾華的TIM3抗體MBG453也被報道已完成I期臨床。這些數據與來自臨床前模型的數據一致，表明TIM3通路和PD1通路共阻斷優于單藥治療。

五、小結

總結來說，綜述作者們認為，來自人類臨床試驗的新數據表明，在功能方面，TIM3的確是一個“檢查點”受體，抑制TIM3可增強PD-1阻斷的抗腫瘤作用。這些結果為無法獲益于PD-1抗體的癌癥患者帶來了新的希望。雖然我們對TIM3還有很多需要了解的地方，但可以確定的是，其作為癌癥等多種人類疾病藥物靶點的潛能值得進一步被研究。

本文轉載于《醫藥魔方Pro》

相關論文：

[1] Monney, L. et al. Th1-specific cell surface protein Tim-3 regulates macrophage activation and severity of an autoimmune disease. Nature (2002)

[2] Yochai Wolf et al. TIM3 comes of age as an inhibitory receptor. Nature Reviews Immunology (2019).

[3] Chiba, S. et al. Tumor-infiltrating DCs suppress nucleic acid-mediated innate immune responses through interactions between the receptor TIM-3 and the alarmin HMGB1. Nature Immunology(2012).

[4] Leung, N. et al. Deletion of the carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (Ceacam1) gene contributes to colon tumor progression in a murine model of carcinogenesis. Oncogene(2006).

[5] Wiener, Z. et al. TIM-3 is expressed in melanoma cells and is upregulated in TGF-beta stimulated mast cells. J. Invest. Dermatol.(2007).

[6] Sabatos-Peyton, C. A. et al. Blockade of Tim-3 binding to phosphatidylserine and CEACAM1 is a shared feature of anti-Tim-3 antibodies that have functional efficacy. Oncoimmunology (2018).

[7] Zhang, Y. et al. TIM-3 is a potential prognostic marker for patients with solid tumors: a systematic review andmeta-analysis. Oncotarget (2017).

[8] Xu, B. et al. Circulating andtumor-infiltrating Tim-3 in patients with colorectal cancer. Oncotarget(2015).

[9] Li, H. et al. Tim-3/galectin-9 signaling pathway mediates T-cell dysfunction and predicts poor prognosis inpatients with hepatitis B virus-associated hepatocellular carcinoma. Hepatology(2012).

[10] Kikushige, Y. et al. TIM-3 is a promising target to selectively kill acute myeloid leukemia stem cells. Cell Stem Cell (2010).

[11] da Silva, I. P. et al. Reversal of NK-cell exhaustion in advanced melanoma by Tim-3 blockade. Cancer Immunol. Res.(2014).

轉自：

https://mp.weixin.qq.com/s/aaN1R1YZmVVr7YuxwTUDDQ