淋巴細胞激活基因-3在頭頸部腫瘤免疫治療的研究進展

朱曉可 陶磊

(復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院耳鼻喉科 上海 200031)

頭頸部腫瘤是全球第6常見的惡性腫瘤類型，其中頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)占90%，全球范圍內，每年有超過55萬例新發病例和38萬例死亡病例[1-2]。根據腫瘤的生長部位和TNM分期，目前頭頸部腫瘤的治療方式主要為手術治療和放射及化學治療，但治療效果仍不盡理想。近年來，以免疫檢查點程序性死亡蛋白-1(programmed death-1，PD-1)和程序性死亡受體-1(programmed cell death ligand-1，PD-L1)為靶點的腫瘤免疫治療在頭頸部腫瘤治療中取得了突破性的進展，但在治療晚期復發轉移的HNSCC患者中，其客觀有效率僅19%，中位總體生存期僅11.6個月[3]。淋巴細胞激活基因-3(lymphocyte activating gene-3，LAG-3)是另一個重要的負性免疫檢查點，它與PD-1/PD-L1在免疫抑制上具有協同作用，因此LAG-3有望成為頭頸部腫瘤治療的一個新免疫靶點。

1 LAG-3的基因定位和結構

LAG-3最早由Triebel等[4]在1990年發現，屬于免疫球蛋白家族的跨膜糖蛋白。LAG-3編碼基因包含8個外顯子，跨度為6 kb，定位于12號染色體短臂末端(12p13.3)。

成熟的LAG-3分子由470個氨基酸組成，分為胞外區、跨膜區、胞內區3個部分。胞外區含有4個免疫球蛋白超家族(IgSF)結構域，即D1、D2、D3和D4，其中D1和D3、D2和D4之間具有高度同源性，因此編碼LAG-3基因可能是由編碼2個IgSF結構域的基因復制進化而來[4]。這些特征與CD4分子高度相似，說明LAG-3和CD4之間存在緊密聯系，但在蛋白質水平，2個分子的同源性<20%。LAG-3分子的胞內區由3個特殊的蛋白質基序組成，這也區別于CD4分子，包括：①絲氨酸磷酸化位點；②在小鼠和人類都高度保守的KIEELE基序；③谷氨酸-脯氨酸重復序列。

2 LAG-3的表達與配體結合

Triebel等[4]最早發現LAG-3在激活的自然殺傷細胞和T淋巴細胞(CD4+和CD8+)上選擇性表達，在HNSCC微環境中的腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocyte，TIL)也可發現LAG-3的表達[5]。LAG-3還可表達在其他多種血細胞中，包括調節性T細胞(Tregs)[6]，活化的B細胞、yδ T細胞和自然殺傷細胞[7]。大部分LAG-3分子保留在細胞內，當T細胞被激活后，LAG-3可以通過源自微管組織中心(MTOC)的分泌型溶酶體途徑被迅速傳遞到細胞表面表達[8]。表達到T細胞表面的LAG-3分子以二聚體形式存在，可以抑制T細胞增殖和激活。凝膠過濾分析發現脫落的sLAG-3分子以單體形式存在，天然的sLAG-3無法與主要組織相容性復合體MHCⅡ類分子結合，發揮的生物學功能有限并在體內很快被降解或被排泄出去[9]；但Casati等[10]發現在體外試驗中，可溶性人重組LAG-3蛋白激活抗原呈遞細胞和增加CD8+T細胞的細胞毒性作用。

二聚體LAG-3分子通過D1V樣結構域頂端與MHCⅡ類分子結合，它的親和力遠大于CD4分子，對人體免疫系統起抑制作用[11]。但由于LAG-3還可以抑制其他CD4-細胞的激活，Okazaki等[12]認為LAG-3的免疫抑制作用并不完全歸因于其競爭性結合MHCⅡ類分子，可能還通過傳導一種獨特的抑制性信號起作用。近年來，Weber等[13]發現在腫瘤微環境中CD8+T細胞的表面，LAG-3可以與半乳糖凝集素-3(Galectin-3)結合從而抑制T細胞的功能。Wang等[14]發現LAG-3還可與纖維蛋白原樣蛋白-1(FGL-1)結合，對T細胞的殺傷功能起抑制作用。

3 LAG-3與其他免疫檢查點

3.1 PD-1/PD-L1 PD-1在腫瘤免疫抑制微環境的形成中起了重要的作用，抗PD-1/PD-L1免疫治療在多種腫瘤中取得了顯著的臨床效果，然而仍有很大一部分患者對PD-1/PD-L1抗體耐藥，或在治療過程逐漸產生耐藥性[15]。在抗PD-1/PD-L1單藥治療過程中，少數腫瘤的藥物應答率>40%，且其中大部分患者僅為部分應答[16]。Thommen等[17]發現LAG-3、白細胞分化抗原4(CTLA4)等共抑制分子的表達與非小細胞肺癌患者對抗PD-1/PD-L1抗體的耐藥性產生有關。

越來越多的證據表明，LAG-3和PD-1/PD-L1在功能上存在密切的合作，兩者共同介導免疫穩態和增強腫瘤的耐受性[18]。效應T細胞介導的抗腫瘤免疫應答對于機體有效清除腫瘤組織和防止腫瘤轉移至關重要[19]。一項小鼠轉移性卵巢癌模型研究發現，PD-1是主要的免疫抑制性受體，而LAG-3等共抑制分子主要起輔助作用，同時應用PD-1和LAG-3的抗體可有效增加卵巢癌微環境中CD8+T細胞的數量，增加效應T細胞分泌γ-IFN、TNF-α等細胞因子，減少Tregs和髓源抑制性細胞。此外還發現，若僅應用單藥可使另一免疫抑制分子的表達增加[20]。Burugu等[21]發現，腫瘤細胞中PD-1/PD-L1+細胞所占的比例越高，LAG-3+TILs的比例也會增高。最近一項研究發現，在人類非小細胞肺癌中，TILs上LAG-3過表達與PD-1/PD-L1的表達顯著相關，而LAG-3和PD-1都低表達的患者預后好[22]。總的來說，這些臨床前數據表明聯合應用PD-1/PD-L1抗體和LAG-3抗體治療腫瘤的可行性和必要性[23]。

3.2 CTLA-4 細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen -4，CTLA-4)與LAG-3在調節抗腫瘤免疫反應的方式相似， 兩者都是通過與TCR結合抑制TCR的正常信號通路，負向調節T細胞穩態，觸發Tregs的免疫抑制功能發揮作用[24]。一項評估CTLA-4抗體伊匹單抗(ipilimumab)對治療轉移性黑色素瘤的臨床研究發現，伊匹單抗可增加TIL表達LAG-3的頻率,從而削弱了TIL的腫瘤殺傷功能[25]。因此聯合運用CTLA-4抗體和LAG-3抗體可能增加腫瘤治療的效果。

4 LAG-3和頭頸部腫瘤免疫治療

頭頸部腫瘤以HNSCC最多見。Deng等[5]分析人HNSCC標本組織發現：LAG-3在TIL表面高表達，并且它的高表達與腫瘤病理分級高、腫瘤體積巨大和淋巴結陽性有關；TIL上LAG-3的表達可能與HNSCC的腫瘤復發和轉移相關，靶向LAG-3可能是治療復發、轉移HNSCC的有效靶點；生存分析發現，在淋巴結陰性的HNSCC患者中，LAG-3的高表達提示患者的預后較差；小鼠HNSCC模型中，體內注射LAG-3的特異性抗體可以通過顯著增強CD8+T細胞的抗腫瘤應答，減少Tregs和髓源性抑制性細胞等免疫抑制細胞的數量來增強系統性抗腫瘤免疫應答，從而延緩腫瘤的生長。

Hanna等[26]發現，在抗PD-1/PD-L1不應答的頭頸部腫瘤患者中LAG-3高表達，因此LAG-3高表達可用于預測抗PD-1/PD-L1的治療效果。Mishra等[27]分析KrasG12D突變和Smad4基因缺失的小鼠鱗狀細胞癌模型發現，腫瘤組織內CD8+TILs被過度激活而導致細胞耗竭，這可能與共抑制分子PD-1和LAG-3分子共表達增加有關；表達LAG-3分子的CD4+TILs數量也明顯增加；同時應用抗PD-1抗體和抗LAG-3抗體可以明顯抑制小鼠腫瘤的生長。

另有一項對20例HNSCC患者的研究發現[28]，經過放射及化學治療后，這些患者腫瘤組織的免疫微環境中CD8+T細胞、CD4+ Tregs以及表達LAG-3、PD-1 T細胞的數量均較放射及化學治療前增加，這提示免疫檢查點抑制劑聯合放射及化學治療可提高HNSCC的治療效果。但是值得一提的是，在此研究中，大多數患者為男性，伴有局部晚期人類乳頭狀瘤病毒相關疾病，且80%的腫瘤原發于口咽部，因此這些患者可能不能代表HNSCC全體患者。

目前針對LAG-3分子的在研治療藥物主要分為2大類，一類是可溶性LAG-3重組融合蛋白LAG-3Ig，可在體內激活抗原呈遞細胞和T細胞，代表性藥物是Immutep SA 公司生產的IMP321 (eftilagimod alpha)；另一類是靶向LAG-3單抗，包括LAG-525 (IMP701)、施貴寶公司生產的BMS-986016 (Relatlimab)以及默克公司生產的MK-4280等，還包括同時拮抗LAG-3和PD-1/PD-L1的雙靶點藥物MGD013和FS118。現有26項注冊的靶向LAG-3臨床試驗研究正在進行(部分見表1)，其中有20項是研究與PD-1/PD-L1抗體的聯合治療。

表1 目前部分靶向LAG-3的臨床試驗研究

注：Pembrolizumab、Nivolumab為抗PD-1抗體

5 展望

隨著腫瘤免疫研究的不斷發展和靶向免疫治療藥物的不斷出現，越來越多的腫瘤患者從中獲益。目前頭頸部腫瘤領域中對LAG-3分子的研究極少，但綜合其他腫瘤的研究發現，LAG-3已展現出了不同于其他負性免疫檢查導致腫瘤免疫抑制的作用機制，提示LAG-3分子有望成為頭頸部腫瘤免疫治療中一個重要靶點。LAG-3和PD-1抗體的聯合治療是目前的研究熱點，其在頭頸部免疫治療中的效果和毒性反應仍需進一步探索和研究。