T細胞中免疫檢查點受體信號通路的特征及傳導(dǎo)機制

來源:小藥制藥

01-引言
在腫瘤免疫治療的成功推動下，對負調(diào)節(jié)淋巴細胞功能的受體的研究正在迅速發(fā)展。人們的研究普遍集中在從功能角度表征這些免疫檢查點受體，而對這些受體的信號傳導(dǎo)機制的研究較少。目前的研究已經(jīng)證明，一些受體的細胞外部分充當激活配體的誘餌受體，而大多數(shù)情況下，其胞質(zhì)尾部的酪氨酸磷酸化驅(qū)動關(guān)鍵的抑制信號。這種負信號由一些關(guān)鍵信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子介導(dǎo)，如酪氨酸磷酸酶、肌醇磷酸酶和二酰甘油激酶，這使得它們能夠抵消TCR介導(dǎo)的激活。這些信號通路的特征對于開發(fā)新的免疫療法，克服目前免疫檢查點抑制劑的不足非常重要。

02-T細胞信號通路
T細胞信號機制主要促進識別抗原呈遞細胞（APC）上非自身抗原T淋巴細胞的快速擴增、分化和效應(yīng)反應(yīng)。這種非比尋常的辨別能力來自激活和抑制信號的細胞內(nèi)整合。

第一個激活信號由識別與主要組織相容性復(fù)合體（MHC）結(jié)合抗原的T細胞受體（TCR）傳遞。激活的TCR觸發(fā)信號體的組裝，主要成分包括酪氨酸激酶（如Lck和Zap70）、骨架（如Lat、SLP76和Themis）以及磷脂酶Cγ1（PLC γ1），另外也包括酪氨酸磷酸酶和E3泛素連接酶，如SHP1如Cbl。

T細胞第二個激活信號由CD28等共刺激受體提供。CD28增強TCR驅(qū)動的酪氨酸磷酸化，并與磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）和Grb2募集一起作用，分別觸發(fā)Akt-mTor和Ras-MAPK途徑。

淋巴細胞功能最具特征的負性調(diào)節(jié)受體是PD-1和CTLA-4，它們代表了T細胞抑制性受體的范例。兩者均持續(xù)抑制TCR誘導(dǎo)的細胞因子分泌和增殖，以及對葡萄糖的攝取和代謝。這些抑制性受體的細胞質(zhì)尾部帶有基于酪氨酸的抑制基序（ITIM），具有共同的序列特征：(S/I/V/L)xYxx(I/V/L)；以及基于酪氨酸的開關(guān)基序（ITSM），它們具有共同的序列特征：TxYxx(V/I)。

當受體被激活后，兩個基序都被Src家族激酶（SFK）磷酸化，并在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。ITIM通過招募磷酸酶，如含有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白酪氨酸磷酸酶1和2（SHP-1和SHP-2）以及含有SH2的肌醇5′-磷酸酶1、2（SHIP-1和CHIP-2）來負性調(diào)節(jié)細胞活化，從而對信號傳導(dǎo)產(chǎn)生負性影響。ITSM可以通過招募諸如信號淋巴細胞激活分子（SLAM）相關(guān)蛋白（SAP）等適配器來傳遞陽性或陰性信號。

03-PD-1信號通路
PD-1（CD279）受體是I型跨膜糖蛋白，屬于CD28受體超家族成員。但與CD28不同，它在細胞表面是單體。在結(jié)構(gòu)上，PD-1由細胞外免疫球蛋白可變結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和負責信號和骨架分子結(jié)合的細胞質(zhì)尾部組成。PD-1的細胞質(zhì)尾部包含兩個酪氨酸基序，一個ITIM（VDY223GEL）和一個ITSM（TEY248ATI）。兩個結(jié)構(gòu)域在PD-1配體結(jié)合時通過Lck的酪氨酸激酶活性磷酸化。

PD-1在活化的T細胞和B細胞、自然殺傷（NK）細胞、單核細胞、樹突狀細胞和癌細胞如黑色素瘤上表達。PD-1通過與PD-L1（B7-H1，CD274）結(jié)合而被激活，并且與PD-L2（B7-DC，CD273）具有更高的親和力。兩者的表達都是干擾素/細胞因子誘導(dǎo)的，但具有特定的表達模式：PD-L1在造血細胞和非造血細胞中廣泛表達，而PD-L2主要在APC上表達。

在免疫細胞中，PD-1信號依賴于酪氨酸磷酸酶SHP-2。PD-1/SHP-2信號軸的破壞是腫瘤環(huán)境中對PD-1抗體產(chǎn)生臨床反應(yīng)的部分原因。配體結(jié)合后，SHP-2被招募到PD-1的磷酸化ITSM， ITSM的磷酸化誘導(dǎo)SHP-2向活性構(gòu)象的轉(zhuǎn)換。對重建的免疫突觸的顯微鏡觀察表明，在PD-L1的存在下，PD-1和CD28在TCR富集區(qū)中央發(fā)生關(guān)聯(lián)。其中PD-1招募SHP-2，促進CD3ζ和CD28磷酸化的降低，并對TCR信號強度產(chǎn)生負面影響。PD-1促進的CD28去磷酸化深刻影響TCR信號體的PI3K募集，降低PI3K/AKT途徑活性及其轉(zhuǎn)錄靶點，如Bcl-xL。此外，SHP-2被認為不僅負責阻斷CD28共刺激信號，而且還負責抑制TCR介導(dǎo)的ZAP70磷酸化及其與CD3ζ的關(guān)聯(lián)，這些信號會導(dǎo)致PKCθ和ERK激活以及下游IL-2的產(chǎn)生和擴增。

04-CTLA-4信號通路
CTLA-4與CD28配體B7-1（CD80）和B7-2（CD86）以比與CD28自身更高的親和力相互作用。這些相互作用產(chǎn)生CTLA-4的抑制功能：與CD28競爭配體，從而減少完全T細胞激活所需的第二信號。此外，CTLA-4組成性內(nèi)吞作用可能APC的B7-1和B7-2，使其T細胞活化能力降低。

在結(jié)構(gòu)上，CTLA-4與CD28具有廣泛的相似性。它們的細胞外部分具有Ig樣V結(jié)構(gòu)域，允許形成二硫鍵連接的同源二聚體，而細胞質(zhì)尾部在激活時被SFK磷酸化。CTLA-4胞質(zhì)尾部高度保守，含有兩種酪氨酸底物（Y201VKM和Y218FIP），可被Fyn、Lck和可能的其他激酶活化。這兩個酪氨酸不是典型的ITSM基序，但參與CTLA-4抑制功能，可招募含有SH3結(jié)構(gòu)域的信號分子。

CTLA-4胞內(nèi)部分招募的許多效應(yīng)子與CD28招募的效應(yīng)子相同，如PI3K和II型絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶PP2A。雖然CD28是完全激活所需的典型第二信號，但CTLA-4也共同參與，通過在TCR信號體中招募SHP-1或SHP-2，減少早期TCR信號事件，包括ζ鏈、Zap70和LAT磷酸化以及MAPK途徑活性。然而，CTLA-4缺乏用于SHP-2結(jié)合的ITSM基序，表明可能是間接招募。

05-BLTA信號通路
BTLA是TNF受體家族成員皰疹病毒侵入介質(zhì)（HVEM，也稱為TNFRSF14）的幾種受體之一，它本身也是一種受體，允許雙向信號傳導(dǎo)。由于二者均在T細胞中表達，因此順式異源二聚化可能形成，并允許BTLA抑制HVEM依賴性NFκB活化。相反，HVEM結(jié)合誘導(dǎo)BTLA磷酸化，抑制T細胞增殖和IL-2產(chǎn)生。BTLA在單核細胞、B細胞、NK細胞和靜止T淋巴細胞上表達。其表達在激活后的T細胞和NK細胞以及腫瘤浸潤T細胞中上調(diào)。

BTLA在進化和結(jié)構(gòu)上與PD-1和CTLA-4相關(guān)，包括細胞外Ig樣V結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和胞質(zhì)尾部。與PD-1類似，BTLA的尾部包含兩個參與Grb2結(jié)合的額外酪氨酸（Y226和Y243），一個ITIM（IVY257ASL）和一個ITSM（TEY282ASI）。這四個酪氨酸是BTLA抑制功能所必需的。BTLA通過Y257和Y282優(yōu)先招募SHP-1，從而有效促進CD28和CD3ζ的去磷酸化。此外，BTLA還通過與BCR信號體絡(luò)合并招募SHP-1，減少B細胞增殖和細胞因子分泌，導(dǎo)致Syk激酶的去磷酸化和PLCγ2和NF-kB的活性降低。

06-TIM-3信號通路
T細胞免疫球蛋白粘蛋白-3（TIM-3）屬于TIM蛋白家族，在Th1、CD4+、CD8+T細胞、NK細胞和樹突狀細胞上表達。在結(jié)構(gòu)上，TIM-3具有參與配體相互作用的膜遠端Ig樣V結(jié)構(gòu)域、膜近端粘蛋白結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和參與磷酸酪氨酸依賴性信號傳導(dǎo)的胞質(zhì)尾部。TIM-3的配體包括CEACAM1、HMGB1和Gal-9。T細胞中的細胞內(nèi)Tim-3信號傳導(dǎo)依賴于其胞質(zhì)尾部，但具體仍不清楚。最近的一項蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明，Tim-3與37種蛋白質(zhì)共沉淀，其中11種蛋白質(zhì)由過礬酸鈉動態(tài)調(diào)節(jié)，包括E3泛素連接酶CBL-B、SHP-1和Grb2。然而，這些相互作用與TIM-3的功能仍然存在爭議。-07-

07-LAIR-1信號通路
白細胞相關(guān)免疫球蛋白樣受體1（LAIR-1，也稱為CD305）是一種廣泛表達的膠原和膠原結(jié)構(gòu)域蛋白的抑制性受體，如補體C1q。各種膠原亞型與細胞外LAIR-1結(jié)構(gòu)域的結(jié)合抑制NK細胞的細胞毒活性和效應(yīng)T細胞的活化。

LAIR-1的細胞內(nèi)區(qū)域包含兩個ITIM（Y251和Y281），它們在LAIR-1激活時均被磷酸化，并且是SHP-1和SHP-2募集所必需的。LAIR-1與膠原的結(jié)合抑制了TCR觸發(fā)的Lck、Lyn和典型T細胞信號通路中其他關(guān)鍵成分的磷酸化，如CD3ζ鏈、ZAP-70和MAPK。

08-LAG-3信號通路
淋巴細胞激活基因-3（LAG-3）是一種抑制性受體，具有四個Ig樣結(jié)構(gòu)域，與CD4結(jié)構(gòu)相似。LAG-3與MHC II相關(guān)，但其親和力高于CD4本身，并通過干擾pMHC與CD4的結(jié)合來抑制T細胞激活。

LAG-3的胞內(nèi)區(qū)由大約60個氨基酸殘基組成，缺乏典型的抑制基序。然而，它包含幾個氨基酸序列，這些氨基酸序列在不同的LAG-3物種中非常保守，而不與其他抑制性共受體共享。這些序列包括并列膜區(qū)的FSAL，中部區(qū)域的KIEELE，10-15個谷氨酸串聯(lián)重復(fù)序列，以及在C末端區(qū)域的EX-repeat。LAG-3抑制T細胞活化需要細胞內(nèi)區(qū)域的信號傳遞，它可以通過這些序列傳遞不同的抑制信號。

09-SLAM信號通路
SLAM是主要在造血細胞中表達的受體家族（SLAM/CD150、CD48、Ly-9/CD229、CD84、2B4/CD244、NTB-a/Ly108和CRACC/CD319）。這些受體是同型（自結(jié)合）的，但2B4除外，它識別CD48。

結(jié)構(gòu)上，SLAM家族蛋白包括細胞外部分Ig樣V結(jié)構(gòu)域和Ig樣C結(jié)構(gòu)域，隨后是跨膜區(qū)和帶有一個或多個ITSM的細胞質(zhì)尾部。這些ITSM可以與含有SH2的SAP及其同系物EAT-2或抑制性分子（如SHP-1、SHP-2以及SHIP-1）相互作用。在與受體結(jié)合時，SAP通過招募SFK（如Fyn和Lck）激活下游信號，同時還與磷酸酶如SHP-1/SHP-2和SHIP-1競爭。因此，這些效應(yīng)器之間的細胞特異性平衡決定了SLAM受體向細胞傳遞正信號還是負信號，從而調(diào)節(jié)其分化和效應(yīng)器功能。

10-結(jié)語
免疫信號網(wǎng)絡(luò)在免疫檢查點受體中的作用是一個令人興奮的研究領(lǐng)域，然而我們對免疫檢查點信號通路的了解依然有限，信號整合是信號復(fù)合物精細調(diào)節(jié)和激活的結(jié)果。目前，免疫檢查點受體的一些關(guān)鍵信號通路分子已經(jīng)引起了人們的關(guān)注，因為其可能靶向共同的抑制機制而不是特異性受體。最領(lǐng)先的靶點是SHP-2，其抑制劑已進入多個I期臨床試驗，而SHIP和DGK抑制劑仍處于臨床前階段。未來，隨著對于免疫檢查點信號通路網(wǎng)絡(luò)的深入研究，將可能為我們提供新的治療靶點。