Science子刊：山东大学马春红团队揭示靶向TIM-3棕榈酰化，可提高肿瘤治疗效果

近年来，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。

近日，山东大学齐鲁医学院马春红教授、武专昌副教授团队（博士生张召英为第一作者）在 Science 子刊 Science Immunology 上发表了题为Palmitoylation of TIM-3 promotes immune exhaustion and restrains anti-tumor immunity 的研究论文。

该研究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，研究团队发现，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。研究团队筛选发现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。

靶向TIM-3棕榈酰化的多肽抑制剂，能够促进NK细胞和CAR-T细胞的肿瘤免疫治疗

总的来说，这些研究结果揭示了之前未知的人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。