近年以PD-1/PD-L1抗体为代表的免疫检查点阻断疗法（ICB）成为最受关注的肿瘤免疫治疗手段，在临床中取得显著成果。TIM-3是继PD-1/PD-L1、CTLA-4之后，又一个重要的新兴免疫检查点分子，其在Th1、CTL、NK细胞和树突状细胞等多种免疫细胞上表达，并被视作慢性病毒感染和癌症中T细胞终末耗竭的重要标志，在PD-1抗体治疗抵抗个体中高表达。多种小鼠肿瘤治疗模型使用Tim-3阻断抗体显示了良好的抗肿瘤作用，虽然目前已经有多个靶向TIM-3的药物进入临床试验，但均未获批上市。ICB靶向的是在细胞膜表达的免疫检测点分子。TIM-3表达是如何调控的？其表达模式是否存在特殊之处？目前仍尚未阐明。山东大学马春红教授研究团队长期关注TIM-3，此前研究发现HBV慢性感染和炎症促进Tim-3的表达，调控多种免疫细胞的功能，导致免疫耗竭、加速炎癌转化，并表征了肝癌微环境中Tim-3介导的细胞空间互作网络；基于Tim-3配体结合位点，开发了增强抗肿瘤免疫的Tim-3小分子抑制剂【1-5】。近日，围绕TIM-3表达调控机制，马春红教授和武专昌副教授（第一作者为博士生张召英）在Sci Immunol发表了题为Palmitoylation of TIM-3 promotes immune exhaustion and restrains anti-tumor immunity 的研究工作，发现了棕榈酰化修饰在调控人TIM-3蛋白稳定表达及其介导免疫耗竭过程中的关键作用，为靶向TIM-3翻译后修饰的肿瘤免疫检查点治疗提供了新策略。通过对人与小鼠CD8+T细胞活化后TIM-3表达模式的比较，研究者发现人TIM-3在活化T细胞膜上快速诱导并持续高表达。进一步比对不同物种TIM-3蛋白序列，发现灵长类动物TIM-3胞质结构域尾部存在特有的11个氨基酸（11aa）。有意思的是，11aa敲除导致人TIM-3稳定性和细胞膜表达的降低。蛋白翻译后修饰在调控蛋白转运、稳定性和生物学功能中发挥重要作用。生信预测和修饰分析发现11aa中296位点Cys (C296) 存在棕榈酰化修饰，此修饰对TIM-3膜表达和蛋白稳定性至关重要。棕榈酰修饰缺失导致TIM-3被内质网中E3泛素连接酶HRD1识别、介导其K48连接的多聚泛素化修饰和蛋白降解。棕榈酰化修饰由蛋白质酰基转移酶DHHCs家族介导。研究者筛选发现DHHC9是调控TIM-3蛋白棕榈酰化修饰和稳定表达的关键酶，其在肝癌浸润CD8+T和NK细胞上高表达，并与TIM-3的高表达和肝癌患者的不良预后密切相关。有意思的是，在靶细胞反复刺激诱导T细胞耗竭模型中，敲低DHHC9抑制TIM-3表达、逆转T细胞耗竭，说明DHHC9调控的TIM-3棕榈酰化修饰是TIM-3介导免疫效应细胞耗竭的重要原因。为进一步靶向阻断DHHC9介导的棕榈酰化TIM-3，通过蛋白结构和分子互作分析，设计开发了阻断TIM-3棕榈酰化的蛋白多肽。体内外实验证实，此多肽特异性抑制DHHC9结合和修饰TIM-3，有效提高CAR-T细胞和NK细胞的抗肿瘤功能。总之，此研究结果发现了之前未知的人TIM-3蛋白棕榈酰化修饰，揭示了TIM-3棕榈酰化调控机制及其决定TIM-3蛋白命运的关键作用，提出了靶向棕榈酰化修饰降解TIM-3以增强抗肿瘤免疫治疗的新策略。
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciimmunol.adp7302
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1. Ju, Y., Hou, N., Meng, J., Wang, X., Zhang, X., Zhao, D., Liu, Y., Zhu, F., Zhang, L., Sun, W., et al. (2010). T cell immunoglobulin- and mucin-domain-containing molecule-3 (Tim-3) mediates natural killer cell suppression in chronic hepatitis B. J. Hepatol. 52, 322-329.
2. Yan, W., Liu, X., Ma, H., Zhang, H., Song, X., Gao, L., Liang, X., and Ma, C. (2015). Tim-3 fosters HCC development by enhancing TGF-β-mediated alternative activation of macrophages. Gut 64, 1593-1604.
3. Tan, S., Xu, Y., Wang, Z., Wang, T., Du, X., Song, X., Guo, X., Peng, J., Zhang, J., Liang, Y., et al. (2020). Tim-3 Hampers Tumor Surveillance of Liver-Resident and Conventional NK Cells by Disrupting PI3K Signaling. Cancer Res. 80, 1130-1142.
4. Wang, T., Zhang, J., Li, N., Li, M., Ma, S., Tan, S., Guo, X., Wang, Z., Wu, Z., Gao, L., et al. (2022). Spatial distribution and functional analysis define the action pathway of Tim-3/Tim-3 ligands in tumor development. Mol. Ther. 30, 1135-1148.
5. Ma, S., Tian, Y., Peng, J., Chen, C., Peng, X., Zhao, F., Li, Z., Li, M., Zhao, F., Sheng, X., et al. (2023). Identification of a small-molecule Tim-3 inhibitor to potentiate T cell–mediated antitumor immunotherapy in preclinical mouse models. Sci. Transl. Med. 15, eadg6752.
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