免疫檢查點的發現讓人們更加深入地了解調節T細胞反應的「分子剎車」，這些發現直接促進了腫瘤免疫療法的改變與發展。目前臨床獲批的免疫檢查點類藥物包括靶向PD-1、CTLA-4、PD-L1等的藥物，用於治療多種實體瘤。2022年3月18日，FDA正式批准淋巴細胞活化基因3（lymphocyte-activation gene-3，LAG-3）的「first-in-class」產品Opdualag上市，用於治療不可切除或轉移性黑色素瘤患者。這款產品是抗LAG-3單抗Relatlimab與抗PD-1單抗Nivolumab組成的雞尾酒療法。
儘管LAG-3的作用機理研究和臨床轉化取得了令人矚目的進展，但科學家們對於LAG-3結構的了解還知之甚少。在缺乏三維結構的背景下，研發人員只能以「盲人摸象」的方式開發靶向LAG-3的藥物。近日，來自莫菲特癌症中心研究所的研究人員首次以可視化的方式報告的LAG-3蛋白的晶體結構，並且展示了LAG-3如何與腫瘤細胞產生相互作用。這項研究有助於闡釋LAG-3的分子生物學，釋放更加廣闊的治療潛力。相關研究發表在Nature Immunology雜誌上。
當下在免疫受體結構未知的情況下開發相應藥物的情況較為罕見，但由於各方面的原因，一些靶標的研究難度較大，需要與蛋白質工程技術聯合攻關此類難題。自LAG-3於1990年發現以來，一直缺乏該分子的原子信息。Ming等人的這項創新研究採用了酵母展示文庫技術，形成的突變型LAG-3比野生型表達量更高，與配體的親和力更強。這項技術為LAG-3的結構和生物物理學研究提供了基礎。
LAG-3是一種跨膜蛋白，分子量約為70 ku。其中，胞外區具有4個Ig樣結構域。D1域中由30個氨基酸組成的額外環（Extra Loop）賦予LAG-3與MHCII之間更大的親和力，較CD4高約100倍。LAG-3結構中的連接肽（connecting peptide，CP）可發生蛋白水解，形成游離的LAG-3，不能與MHCII結合。胞漿區由3部分組成：①絲氨酸磷酸化位點，可作為蛋白激酶C磷酸化的底物；②多個穀氨酸/脯氨酸（glutamic acid/proline，EP）重複單元；③保守的KIEELE基序，是LAG-3下調T細胞功能的必需成分（推薦閱讀：Nature：LAG-3，下一個風口？）。
LAG-3結構（來源：Immunological Reviews）
LAG-3與MHC II結合後負調控T細胞的活化。LAG-3與細胞表面的αβT 細胞受體 (TCR)有一定的相關性。當TCR與抗原提呈細胞的MHC II結合時，LAG-3也會與MHC II結合，通過驅動共受體-Lck解離抑制TCR信號轉導。LAG-3與CD4具有一定的同源性，據推測LAG-3的作用模式也類似於CD4。但是，與增強TCR信號傳導的CD4相比，LAG-3將解離信號複合物。
除MHC II外，目前還發現了5種其他的LAG-3配體。儘管LAG-3以TCR信號依賴的方式在T細胞中廣泛表達，但是在缺乏TCR表達的免疫細胞（如NK細胞、B細胞等）上的表達和活性表明LAG-3功能的廣泛性，進一步增加了LAG-3生物學的複雜性。
MHC II蛋白、Galectin-3、 LSECtin和FGL1均可以與LAG-3結合（來源：Seminars in Immunology）
此前，LAG-3蛋白D1域與ieramilimab（LAG-3抑制劑）Fab段的結構解析已經公開發表。這項研究首次提供了LAG-3胞外區D1-D4域詳細的分子細節。為了識別LAG-3的胞外域，研究人員將LAG-3的D1-D4域與F7拮抗劑單鏈可變區（scFv）共結晶。通過研究結構更穩定、生化性能更強的鼠源LAG-3蛋白D1D2域以及人源LAG-3蛋白D3D4域與F7 scFv複合物，得到了LAG-3的結構信息。
除此之外，這項研究還解決了LAG-3與FGL1如何相互作用抑制T細胞功能。研究表明，LAG-3通過不同的位點結合MHC II和FGL1。FGL1可以將LAG-3聚集在細胞表面，可逆地調節LAG-3的活性，且不會直接干擾LAG-3與MHC II的結合。
LAG-3結構（來源：Nature Immunology）
根據醫藥魔方NextPharma數據庫，目前全球有數十個LAG-3項目在研。因此，這項研究不僅促進了對LAG-3生物學的理解，並且為開發LAG-3激動劑、拮抗劑抗體，以及阻斷LAG-3與配體相互作用的小分子抑制劑提供了基礎。
文章通訊作者Vincent C. Luca總結認為：「我們的結構、表位作圖或定位(epitope mapping)和功能研究為理解 LAG-3 分子功能提供了一個改進的框架。未來，LAG-3結構中其他可與配體和抗體結合的結構域將加強我們對 LAG-3 信號軸的了解，以闡明LAG-3如何調節T細胞活性變化。反過來，這種結構深入研究也可以指導開發靶向LAG-3最有效的免疫療法。」
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