T細胞中的免疫檢查點受體信號通路

在腫瘤免疫治療的成功推動下，對負調節淋巴細胞功能的受體的研究正在迅速發展。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機制的研究較少。目前的研究已經證明，一些受體的細胞外部分充當激活配體的誘餌受體，而大多數情況下，其胞質尾部的酪氨酸磷酸化驅動關鍵的抑制信號。這種負信號由一些關鍵信號轉導子介導，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介導的激活。這些信號通路的特征對于開發新的免疫療法，克服目前免疫檢查點抑制劑的不足非常重要。

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、分化和效應反應。這種非比尋常的辨別能力來自激活和抑制信號的細胞內整合。

第一個激活信號由識別與主要組織相容性復合體（MHC）結合抗原的T細胞受體（TCR）傳遞。激活的TCR觸發信號體的組裝，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Akt-mTor和Ras-MAPK途徑。

淋巴細胞功能最具特征的負性調節受體是PD-1和CTLA-4，它們代表了T細胞抑制性受體的范例。兩者均持續抑制TCR誘導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，并在調節免疫系統中發揮重要作用。ITIM通過招募磷酸酶，如含有SH2結構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）來負性調節細胞活化，從而對信號傳導產生負性影響。ITSM可以通過招募諸如信號淋巴細胞激活分子（SLAM）相關蛋白（SAP）等適配器來傳遞陽性或陰性信號。

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。在結構上，PD-1由細胞外免疫球蛋白可變結構域、跨膜結構域和負責信號和骨架分子結合的細胞質尾部組成。PD-1的細胞質尾部包含兩個酪氨酸基序，一個ITIM（VDY₂₂₃GEL）和一個ITSM（TEY₂₄₈ATI）。兩個結構域在PD-1配體結合時通過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境中對PD-1抗體產生臨床反應的部分原因。配體結合后，SHP-2被招募到PD-1的磷酸化ITSM， ITSM的磷酸化誘導SHP-2向活性構象的轉換。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富集區中央發生關聯。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介導的ZAP70磷酸化及其與CD3ζ的關聯，這些信號會導致PKCθ和ERK激活以及下游IL-2的產生和擴增。

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。

在結構上，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結構域，允許形成二硫鍵連接的同源二聚體，而細胞質尾部在激活時被SFK磷酸化。CTLA-4胞質尾部高度保守，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結構域的信號分子。

CTLA-4胞內部分招募的許多效應子與CD28招募的效應子相同，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結合的ITSM基序，表明可能是間接招募。

BTLA是TNF受體家族成員皰疹病毒侵入介質（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。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結合誘導BTLA磷酸化，抑制T細胞增殖和IL-2產生。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。

BTLA在進化和結構上與PD-1和CTLA-4相關，包括細胞外Ig樣V結構域、跨膜區和胞質尾部。與PD-1類似，BTLA的尾部包含兩個參與Grb2結合的額外酪氨酸（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信號體絡合并招募SHP-1，減少B細胞增殖和細胞因子分泌，導致Syk激酶的去磷酸化和PLCγ2和NF-kB的活性降低。

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。在結構上，TIM-3具有參與配體相互作用的膜遠端Ig樣V結構域、膜近端粘蛋白結構域、跨膜區和參與磷酸酪氨酸依賴性信號傳導的胞質尾部。TIM-3的配體包括CEACAM1、HMGB1和Gal-9。

T細胞中的細胞內Tim-3信號傳導依賴于其胞質尾部，但具體仍不清楚。最近的一項蛋白質組學研究表明，Tim-3與37種蛋白質共沉淀，其中11種蛋白質由過礬酸鈉動態調節，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。

白細胞相關免疫球蛋白樣受體1（LAIR-1，也稱為CD305）是一種廣泛表達的膠原和膠原結構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結構域的結合抑制NK細胞的細胞毒活性和效應T細胞的活化。

LAIR-1的細胞內區域包含兩個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與膠原的結合抑制了TCR觸發的Lck、Lyn和典型T細胞信號通路中其他關鍵成分的磷酸化，如CD3ζ鏈、ZAP-70和MAPK。

淋巴細胞激活基因-3（LAG-3）是一種抑制性受體，具有四個Ig樣結構域，與CD4結構相似。LAG-3與MHC II相關，但其親和力高于CD4本身，并通過干擾pMHC與CD4的結合來抑制T細胞激活。

LAG-3的胞內區由大約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的FSAL，中部區域的KIEELE，10-15個谷氨酸串聯重復序列，以及在C末端區域的EX-repeat。LAG-3抑制T細胞活化需要細胞內區域的信號傳遞，它可以通過這些序列傳遞不同的抑制信號。

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（自結合）的，但2B4除外，它識別CD48。

結構上，SLAM家族蛋白包括細胞外部分Ig樣V結構域和Ig樣C結構域，隨后是跨膜區和帶有一個或多個ITSM的細胞質尾部。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，從而調節其分化和效應器功能。

免疫信號網絡在免疫檢查點受體中的作用是一個令人興奮的研究領域，然而我們對免疫檢查點信號通路的了解依然有限，信號整合是信號復合物精細調節和激活的結果。目前，免疫檢查點受體的一些關鍵信號通路分子已經引起了人們的關注，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絡的深入研究，將可能為我們提供新的治療靶點。

參考文獻：

1.Immune Checkpoint Receptors Signaling in T
Cells. Int J Mol Sci.2022 Apr; 23(7): 3529.