Regulação de sintonia e efeito antitumoral do TIM-1
Abstract
Células T desempenham um papel importante na imunidade antitumoral, e o domínio da imunoglobulina das células T e a proteína-1 do domínio da mucina (TIM-1) na sua superfície, como molécula co-estimuladora, tem um forte efeito regulador nas células T. A TIM-1 pode regular e melhorar a resposta imunológica da associação tumoral do tipo 1. Portanto, as vias costimulatórias do TIM-1 podem ser um alvo terapêutico promissor em imunoterapia tumoral futura. Esta revisão descreve a regulação imunológica e o efeito antitumoral do TIM-1.
1. Introdução
A supressão de sintonia é um fator importante para a evasão imunológica do tumor. Geralmente, os sistemas imunológicos dos pacientes com tumor têm funções inibitórias excessivas, que são induzidas por células T reguladoras (Tregs), células supressoras derivadas de mielóide (MDSCs), ou a secreção de citocinas imunossupressoras, como o fator de crescimento tumoral-β (TGF-β) e a interleucina-10 (IL-10). Estas condições constituem um microambiente extremamente favorável para a progressão tumoral. Portanto, é importante encontrar novos alvos para reverter o microambiente imunossupressor.
A identificação de novas classes de moléculas costimulatórias fornece novas oportunidades excitantes para induzir e melhorar a resposta imunológica endógena eficaz ao câncer. TIM-1, um membro chave e molécula co-estimuladora na família da mucina da imunoglobulina das células T (TIM), é expressa na superfície das células T. Ela pode promover a ativação e proliferação de células T e a secreção de citocinas, que desempenham papéis críticos na imunidade tumoral. Nossos estudos preliminares mostraram que a TIM-1 pode ser uma nova molécula co-estimuladora terapêutica tumoral candidata, pois pode melhorar diretamente as funções das células T CD8+ e/ou células NK, além de alterar o microambiente tumoral para uma resposta imunológica antitumoral mais eficaz (dados não mostrados). Esta revisão tenta descrever como o TIM-1 regula a função imune e participa das respostas imunes antitumorais e ilustra o mecanismo de regulação imune.
2. Estrutura e Função Básica do TIM-1
Em humano, existem três membros (TIM-1, TIM-3 e TIM-4) localizados na região do cromossomo humano 5q33.2. No rato, a família TIM é composta por oito membros (TIMs 1-8) localizados na região 11B1.1 do cromossoma. Os genes da família TIM humana e do rato são altamente homólogos. Como outros membros da TIM, a TIM-1 é similar em estrutura à proteína da membrana tipo 1, que consiste em uma variável imunoglobulina N-terminal rica em Cys (IgV-) como domínio, um domínio semelhante à mucina, um domínio transmembrana, e uma cauda intracelular . A cauda intracelular do TIM-1 contém motivos de fosforilação de tirosina que estão envolvidos no sinal transmembrana .
A expressão do TIM-1 humano foi detectada pela primeira vez em rim danificado e nomeada molécula-1 de lesão renal humana (KIM-1) . Estudos anteriores indicaram que mutações in vivo do gene TIM-1 em humanos e ratos estão associadas a algumas doenças alérgicas . A expressão anormal do TIM-1 está relacionada com algumas doenças auto-imunes . Nos últimos anos, o estudo descobriu que o TIM-1 é expresso principalmente nas superfícies das células T CD4+, células T CD8+, células NK, macrófagos, DCs, células B e mastócitos . Além disso, também se descobriu que o TIM-1 é expresso em tecidos linfóides e confirmou que o TIM-1 pode promover a produção de citocinas e melhorar a resposta imunológica induzida pelo antígeno das células T . Portanto, o TIM-1 pode ser uma molécula costimulatória potencial para melhorar a resposta imunológica antitumoral .
3. A regulação imunológica do TIM-1
TIM-1 é uma molécula costimulatória altamente eficiente, que pode melhorar a formação de CD3-TCR com anticorpo anti-TIM-1 agonístico envolvido na ativação das células T . Os principais ligantes do TIM-1 são o TIM-4 e a fosfatidilserina (PS) . O TIM-4 é expresso na superfície das células que apresentam antígenos (APCs), como macrófagos e células dendríticas, funcionando como um ligante endógeno do TIM-1 . O TIM-4 pode promover a ativação de células T, proliferação e produção de citocinas ligando-se ao TIM-1, o que medeia a regulação positiva das células T e desencadeia a resposta imune com efeito costimulador . O PS é outro ligante importante do TIM-1 e pode ativar células NKT ligando-se ao TIM-1 na superfície das células NKT . Além disso, a P-selectina e a S-selectina também são ligandos potenciais para o TIM-1 e podem desempenhar papéis na inflamação e nas doenças auto-imunes. Esta via de sinal está intimamente relacionada com a migração de células Th1 e Th17 nos vasos sanguíneos .
A função biológica do TIM-1 depende principalmente dos linfócitos. O TIM-1 em células T CD4+ T pode upregular o sinal de activação das células T ao interagir com o receptor de células T (TCR), o que promove o efeito sinérgico do TIM-1 . Na regulação imunológica, a regulação positiva e negativa do TIM-1 são essenciais para a manutenção da homeostase imunológica. A regulação imunológica do TIM-1 depende principalmente de seus ligantes . Tem sido relatado que o TIM-1 mAbs agonístico (clone 3B3 e clone 1H8.2) aumenta as respostas imunes mediadas por células T, enquanto um anticorpo antagônico inibe as respostas imunes através das células B reguladoras . O anticorpo monoclonal agonista TIM-1 pode promover a proliferação de células T CD8+ in vitro e melhorar a sua função biológica . Os diferentes efeitos do TIM-1 mAbs agonístico e antagônico in vivo podem ser devidos ao fato de que diferentes TIM-1 mAbs fornecem sinais qualitativa e quantitativamente diferentes para as células T e células B. A sinalização do TIM-1 nas células B é importante para manter a homeostase normal do sistema imunológico e prevenir a auto-imunidade sistêmica . Nas células T CD4+, as moléculas TIM-1 ligadas ao TIM-1 mAbs agonístico ou outros ligandos agonísticos podem produzir um forte sinal de costimulação para ativar células T, promover a diferenciação e proliferação de células T in vivo, ativar a produção de citocinas e melhorar a resposta imunológica induzida pelo antígeno das células T . Estudos anteriores descobriram que a inibição do sinal TIM-1 da célula T CD4+ pode reduzir o nível de glóbulos brancos e a produção de mediadores inflamatórios, o que pode reduzir o dano tecidual causado por reações inflamatórias excessivas .
A regulação negativa da função imunológica do TIM-1 nas células B desempenha um papel fundamental na prevenção da rejeição imunológica . A inibição da sinalização do TIM-1-Fc inibe a diferenciação e a função das células T CD4+ e reduz ainda mais as reações crônicas de rejeição . Zhang et al. descobriram que a supressão do sinal do TIM-1 nas células T CD4+ T pode inibir a atividade dos macrófagos e reduzir a lesão do fígado transplantado em um modelo de camundongo . O TIM-1 é também uma molécula chave na regulação da rejeição imunológica do transplante alogênico , e a deficiência funcional do TIM-1 é também um dos mecanismos das doenças auto-imunes . As expressões do TIM-3 e TIM-1 na superfície dos mastócitos de camundongos promovem a secreção de IL-13, IL-6 e IL-4, indicando que os mastócitos também regulam a função imunológica através dos membros do TIM. O estudo também descobriu que a inibição do sinal do TIM-1 pode reduzir a infiltração de células T em tecidos cutâneos alérgicos e tecidos de doenças auto-imunes , e a deficiência do TIM-1 reduz a incidência de asma alérgica em um modelo de camundongo . Portanto, o TIM-1 também pode estar relacionado ao mecanismo molecular das doenças alérgicas.
4. TIM-1 para Imunidade ao Câncer
Resposta imune de tipo 1, mediada por células Th1, linfócitos T citotóxicos (CTLs), células NK, células NKT e células T de delta gama, é considerada como um componente crítico da imunidade mediada por células contra o tumor. As células T CD8+ são subconjuntos importantes de células T na resposta imunológica específica. Elas são as células efetoras finais para matar o tumor e inibir a progressão tumoral in vivo, que são amplamente utilizadas em imunoterapia adotiva tumoral. Em humanos, a presença de células Th1 e CTLs no tumor pode ser um indicador prognóstico favorável . Entretanto, muitas células Th1 e CD8+ T tumoral infiltrantes estão em estado de não resposta devido a mecanismos locais e sistêmicos de supressão imunológica em pacientes com câncer, bem como em camundongos portadores de tumores e até mesmo desempenham um papel protetor para o tumor . A falta de estimulação dos linfócitos do tipo 1 é o principal mecanismo subjacente à tolerância imunológica induzida pelo tumor. Assim, anticorpos agonistas contra receptores co-estimuladores como 4-1BB e CD40 têm mostrado efeitos antitumor promissores em vários modelos pré-clínicos de tumores, que são avaliados em ensaios clínicos. O sinal de costimulação tem um papel importante nas células T CD8+. No modelo de lesão renal aguda induzida pela cisplatina, o bloqueio do sinal TIM-1 pode reduzir significativamente o número de células T CD8+ e inibir a secreção de IFN-γ, indicando que o sinal de estimulação do TIM-1 pode aumentar o efeito das células T CD8+ .
Na família TIM, até o momento, foi confirmado que o TIM-3 está relacionado ao tumor e constatou-se que a expressão do TIM-3 tem uma influência importante no microambiente tumoral. Entretanto, ainda temos muitas incógnitas quanto aos efeitos da imunidade tumoral do TIM-1. Existem apenas alguns artigos que podem ser recuperados, que são sobre o efeito antitumoral do TIM-1 , mas foi determinado que o TIM-1 pode promover a proliferação e diferenciação das células T ligando a diferentes ligandos agonísticos . Um estudo demonstrou que a fosforilação da tirosina TIM-1 pode recrutar os adaptadores PI3K p85, que estimulam a ativação e a função das células T. No microambiente tumoral, as células efetoras, como as células T CD8+, participam diretamente da resposta imune e podem melhorar o reconhecimento, proliferação e diferenciação de outras células efetoras.
Ligação da proteína transmembrana TIM-1 pode co-estimular a ativação das células T pela via de sinalização PI3K. Anticorpos agonistas ao TIM-1 também são capazes de induzir a ativação das células T sem estímulos adicionais; PI3K é um fator importante na mediação da sinalização do TIM-1. Sabe-se que a via de sinalização PI3K/Akt/mTOR desempenha um papel crucial na regulação do crescimento, proliferação e metabolismo das células. As células imunes e as células tumorais competem por energia. A ativação de algumas moléculas de sinalização estreitamente relacionadas ao metabolismo energético regula a ativação, diferenciação e função das células T e melhora ainda mais o reconhecimento, proliferação e diferenciação do antígeno das células T. Até agora, o caminho de sinalização PI3K/Akt/mTOR é um alvo da terapia tumoral .
O fator de transcrição T-bet/Eomes está envolvido na regulação da função das células T CD8+ e induz a diferenciação das células T CD8+ para células T effector e células T de memória central . O nível de expressão de TIM-1 e T-bet/Eomes tem efeitos importantes na regulação da função biológica das células T, e a expressão de T-bet está intimamente relacionada com o prognóstico dos pacientes com tumor . Analisamos 152 casos de pacientes com câncer gástrico e descobrimos que a expressão do T-bet está intimamente relacionada com a sobrevida de pacientes com tumor. O número de células T-bet positivas nos tecidos tumorais tem um efeito significativo no prognóstico dos pacientes. O T-bet/Eomes, que estimula a ativação e diferenciação das células T CD8+, é significativamente upregulado no tumor do terceiro dia após a ablação por radiofreqüência (RFA), e o nível de expressão do TIM-1 nas células T CD8+ infiltrantes é significativamente upregulado. Em camundongos modelo T-bet/Eomes, a expressão do TIM-1 é muito baixa em células T CD8+ infiltrantes estimuladas pelo antígeno do tumor, e em camundongos tipo selvagem é significativamente upregulada (dados não mostrados). Atualmente, o TIM-1 é considerado para melhorar a secreção de algumas citocinas, como IL-4 e IFN-γ . A resposta imunológica do tipo 1 da ativação das células T mediada pelo TIM-1 está associada à imunidade tumoral através do fator de transcrição T-bet/Eomes e da via do sinal PI3K (Figura 1).
5. Prospecto
Especulamos que TIM-1, uma nova molécula candidata costimuladora para tratamento tumoral, não só melhora diretamente o efeito antitumoral das células T CD8+ e células NK, mas também altera o microambiente tumoral para induzir uma resposta imune antitumoral mais eficaz. Como molécula alvo, ela pode ter uma boa perspectiva de aplicação na pesquisa clínica do câncer. Além disso, o anticorpo monoclonal agonístico anti-TIM-1 ou outros ligandos podem melhorar a função das células T, aumentar as células CD8+ T e as células NK, reduzir o MDSC nos tecidos tumorais e inibir o crescimento tumoral (dados não mostrados). É importante definir o modo de ação e determinar se as células T CD8+ e as células NK mediam o efeito antitumoral do agonista TIM-1 mAbs in vivo. Estes podem fornecer uma base teórica para construir um novo modelo de terapia tumoral de interferência do sinal TIM-1.
Interesses Concorrentes
Não há potenciais interesses concorrentes a serem revelados.
Conhecimento
Este trabalho foi apoiado por subsídios do Programa Nacional de Tecnologia Chave R&D (no. 2015BAI12B12) e da National Natural Science Foundation of China (nos. 81171653, 31428005, 31570877, e 31570908).