Nature：第三个免疫检查点抑制剂靶点Lag-3
今天分享是最近Nature上的一篇文章，主要关于Lag-3的一些讨论。Lag-3是表达在耗竭T细胞表面的一个抑制性的受体。Lag3也是一个非常具有前景的免疫疗法靶点，有超过20个Lag3靶向疗法在临床阶段，目前已经有固定剂量的Lag-3和PD-1抗体组合获批治疗不可切除或转移性黑色素瘤。尽管Lag-3被广泛认为是一个抑制性受体，对于它的生物学活性以及机制仍有探索空间。这篇文章作者主要讨论了对Lag-3生物学的理解和关于Lag-3这个靶点的五个焦点话题：受体、信号通路机制、细胞学功能、不同疾病中发挥的作用以及靶向Lag-3新疗法的开发。
背景
Lag-3与CD4结构同源，在1990年被发现随后在Lag3-knockout小鼠中被证明是一种抑制性受体。截至目前大部分关于Lag-3的研究都集中在对T细胞功能的影响，当发生肿瘤或者慢性病毒感染时Lag-3可以抑制T细胞的免疫反应。然而，LAG-3在许多方面是非常规的，在疾病环境中的配体和功能方面留下了悬而未决的问题。
尽管我们对LAG-3生物学的理解存在差距，但抗LAG-3免疫疗法已被用于恢复T细胞功能。一项 2/3 期随机临床试验报告称，抗 LAG-3 抗体relatlimab联合纳武利尤单抗(抗 PD-1)在黑色素瘤患者中实现了 47.7% 的 12 个月无进展生存期(PFS)，而纳武利尤单抗单药治疗的这一比例为 36%。基于这一结果Lag-3也成为第三个有免疫检查点抑制剂获批上市的受体。Opdualag(由nivolumab和relatlimab组成的固定剂量双重免疫治疗药物)的临床反应与ipilimumab和nivolumab (anti-CTLA4/anti-PD-1)的组合是可比的(47.7% vs 49% 12 个月 PFS)，但是使用 ipilimumab/nivolumab组的患者有59%发生严重不良事件，而使用Opdualag 组仅为18.9%。抗 LAG-3 抗体和抗 PD-1抗体组合对可切除的 III/IV 期黑色素瘤和非肺转移的患者新辅助治疗对初次抗 PD-1/PD-L1 治疗无反应的患者也有益处。因此抗 LAG-3 抗体和抗 PD-1抗体的组合可能成为晚期黑色素瘤和新辅助治疗的首选一线治疗方案，无论突变状态如何。
鉴于靶向LAG-3的临床相关性和有效性，进一步了解LAG-3配体结构生物学，相互作用和信号传导势在必行。
Lag-3配体
LAG-3最初被公认的配体是MHC II，通过相互作用介导T细胞抑制。LAG-3–MHC II 类相互作用的表位位于 LAG-3 D1结构域的loop 2(103–112)。 LAG-3 的其他配体如Gal-3、LSECtin、FGL1、α-syn PFF以及最近的 TCR-CD3复合物。然而，这些配体的相对重要性是有争议的。
据报道，Gal-3在子宫内膜癌、外阴鳞状瘤和多发性骨髓瘤介导效应CD8+T细胞功能的抑制。LSECtin在黑色素瘤中通过下调细胞周期激酶（CDK2，CDK4和CDK6）的表达来抑制效应T细胞反应。尽管有这些报道，目前尚不清楚它们是否是真正的LAG-3配体。
FGL1是肝细胞和肿瘤细胞分泌的纤维蛋白原家族的成员，具有肿瘤特异性和位点特异性表达。FGL1被证明通过FGL1的C端纤维蛋白原样结构域中的柔性环结合LAG-3的D1结构域。需要进一步的研究来表征FGL1的表达分布以及FGL1与hLAG-3相互作用跟功能的相关性。
LAG-3已被证明在没有MHC II的情况下与TCR-CD3复合物相互作用，这表明TCR或CD3在顺式而不是反式中作为LAG-3的重要配体起作用。LAG-3还被证明通过破坏共受体CD4和CD8与酪氨酸激酶Lck之间的关联来其抑制活性，从而抑制TCR信号传导和下游T细胞活化。不过目前仍不清楚Lag-3通过哪些区域的氨基酸与TCR-CD3复合物结合。
LAG-3也由神经元表达，其中它可能具有非免疫功能。LAG-3通过α-syn PFF介导细胞-细胞传递α-突触核蛋白病。当然这些研究仍有一些缺陷比如未能排除其他α-syn PFF的配体因此鉴定介导LAG-3与这些配体结合的结构域和残基也很重要，同时还需要进行额外的验证研究，评估LAG-3治疗神经退行性疾病的潜力。
鉴于LAG-3配体的多样性，它们在重要性和功能方面的优先级需要定义。此外，某些LAG-3-配体相互作用是否具有疾病特异性和具备治疗靶向性也非常重要。
LAG-3信号传导和作用机制
尽管LAG-3作为一种潜在的免疫调节靶点已被广泛研究，但其抑制信号机制尚不完全清楚。LAG-3通过四个具有系统发育保守基序的细胞质结构域介导抑制功能：膜近端区域FXXL基序，丝氨酸磷酸化位点，KIEELE基序和重复的C端EP基序。对于Lag-3的信号通路研究都只是零星的研究，我们并不清楚这些胞内的继续分别扮演什么角色，也不了解下游的信号由哪些因子参与，未来需要更多的研究来确认Lag-3胞内基序在正常生理和疾病状态下的作用。另外一个问题是目前疑似Lag-3的配体众多，这些配体是否触发不同的Lag-3下游的信号，是否不同的配体通过激活不同的胞内基序来发挥功能？
LAG-3的细胞特异性功能
LAG-3 在淋巴细胞和非淋巴细胞谱系的许多细胞类型中都广泛表达，它也是耗竭T细胞的标志物。目前我们知道LAG-3可以负调节T细胞活化和功能，但其对其他细胞类型的重要性尚不清楚，例如Lag-3也在NK、NKT、B细胞和pDC的中表达，但是还不知道它在这些细胞中的功能。Lag-3也在大脑中表达，特别是在早期发育期间，这表明它可能对正常的大脑发育和功能很重要。鉴于表达LAG-3的细胞类型众多，了解Lag-3在不同细胞类型中的作用和功能非常重要。最后需要研究Lag-3免疫疗法对不同细胞亚群是否存在差异性影响，以及这些影响与治疗反应之间的相关性。
LAG-3在不同疾病中的作用
Lag-3在肿瘤、慢性病毒感染、自身免疫性疾病和α突触核蛋白病中具有主要功能。在肿瘤和病毒感染中，对耗竭的T细胞进行转录分析显示LAG-3和其他抑制受体（如PD-1，TIGIT和TIM3）都表达升高。尽管许多研究已经证明了Lag-3在肿瘤和慢性病毒感染中促进T细胞衰竭，但Lag-3也会影响自身免疫性疾病，并在其中发挥重要作用，例如，两项独立研究报告了Lag-3缺失与自身免疫性糖尿病直接相关，另外在小鼠自身免疫性糖尿病模型中Lag-3也会限制Treg细胞增殖功能。如前所述，神经系统疾病也会高表达Lag-3（如帕金森病和朊病毒病）并且还会影响疾病进展，但研究结果需要慎重解读。
LAG-3靶向疗法的开发
近期的两篇报道介绍了Lag-3结构和作用方式，为Lag-3靶向疗法的开发提供了新的视角。见下图。
文章解析了Lag-3的结构，提供了Lag-3外结构域的分子结构，证实了早期的生化数据，Lag-3通过保守的疏水D2结构域形成同源二聚体，其余结构域形成V形结构；同时文章也确定了Lag-3抑制信号传导的主要机制，免疫突触中与TCR-CD3与Lag-3相互作用而抑制TCR信号传导。这些报道为靶向Lag-3的新疗法新带来可能性。不过这些研究只是开始，我们还需要更多Lag-3与其他配体的复合物。除了单独靶向Lag-3外，几种共同靶向LAG-3和PD-1或PD-L1的双特异性抗体也在临床中。比较其他组合疗法是否与目前的Opdualag组合具有相当的疗效，亦或者是否具有不同的安全性。另一个研究方向是如何制造用于治疗自身免疫性疾病和炎症性疾病的激动剂。最后，鉴于LAG-3在神经系统疾病中的潜在作用，Lag-3的靶向疗法可能在神经退行性疾病中也具有前景，不过需要考虑药物如何跨过血脑屏障的问题。
未来方向
Lag-3是一个有前途的免疫治疗靶点。随着 relatlimab的批准，其也存在进一步临床开发的机会。然而仍然存在许多问题有待解决，比如如何提高当前LAG-3靶向疗法的响应率以及其他LAG-3靶向疗法的开发，特别是对于癌症以外的疾病。除了前面提到的，还有其他的问题有待解决，比如Lag-3如何影响其他的免疫或者非免疫反应，这可以帮助我们解决如何选择LAG-3靶向疗法的最优搭档；以及为什么Lag-3不如PD-1那么有效等等。
总上，Lag-3靶向疗法的上市为进一步改善了癌症的治疗方案，但还需要做更多的研究来挖掘Lag-3靶向疗法的潜力。
参考文献
- LAG-3 as the third checkpoint inhibitor
