产品中心
技术交流
扫描二维码
《科学》：TCR-T抗癌大突破！科学家发现破除免疫耐受、开发高效TCR-T细胞的路径
文章来源于微信公众号：奇点肿瘤探秘 作者：BioTalker
说起癌症的细胞疗法，大家第一个想到的应该是CAR-T细胞。
多年前被寄予厚望的TCR-T细胞似乎逐渐淡出了我们的视野。
早年间，TCR-T细胞之所以被寄予厚望，主要是因为与CAR-T细胞相比，TCR-T细胞在识别抗原的范围上远比CAR-T细胞广。
CAR-T细胞只能识别细胞表面的蛋白，而TCR-T细胞借助于肿瘤细胞表面的主要组织相容性复合体（MHC），可以识别胞内蛋白。要知道，在人类蛋白质组中，绝大多数具有肿瘤特异性的蛋白质都位于细胞内部，而非细胞表面。
不过，TCR-T细胞也存在一个致命的问题——抗肿瘤效果有限。这主要是因为，很大一部分肿瘤抗原是自身抗原——肿瘤相关抗原（TAA）。既然是自身抗原，那有些健康细胞也会表达，这就存在免疫耐受的问题，限制了TCR-T细胞对肿瘤相关抗原的反应。
当然了，我们也可以按照设计CAR-T细胞的思路，提升TCR与抗原之间的亲和力。这确实可以提高TCR-T的肿瘤杀伤特性，但它会改变TCR识别pMHC的方式，从而带来严重的脱靶反应和临床毒性。而且，这是有前车之鉴的。
今天，由斯坦福大学医学院K. Christopher Garcia和加州大学洛杉矶分校Owen N. Witte领衔的团队，在《科学》杂志发表一篇重要研究论文，很巧妙地解决了上述问题[1]。
他们开发了一种名为“TCR涡轮增压”的创新性免疫工程方法，微调TCR序列，延长TCR与抗原复合物在机械力作用下的结合时间；这种策略能在不改变TCR生理亲和力的前提下，显著提升T细胞对TAA的反应性。
要搞清楚这个研究的重要性，还得从TCR识别抗原的机制说起。
对于我们最熟悉的CAR-T细胞而言，CAR与细胞表面抗原的识别过程比较容易理解，就是简单的抗原抗体结合，无需依赖于MHC。
而TCR就不同了，它识别抗原需要MHC的呈递作用，抗原与MHC结合后形成pMHC，再与TCR结合。TCR作为T细胞辨别敌我的重要工具，对人体的健康至关重要。在经过中枢耐受筛选之后，留下来的TCR基本只能是低亲和力的；这不仅可以防止T细胞攻击健康细胞，还可以让T细胞更快地监视体内的异常抗原。
由于TCR与pMHC的亲和力较低，TCR与pMHC结合并不会立即激活T细胞，这个过程中起关键作用的是抗原类别，如果MHC呈递的抗原是激动肽，在剪切力的作用下，TCR与pMHC之间就会形成一种非常奇特的“抓键”，这个抓键能将TCR与pMHC的结合时间延长数十倍，足以激活T细胞；如果MHC呈递的抗原是非激动肽，TCR与pMHC之间就会形成“滑键”，这个键的留存时间非常短，只有0.2秒左右，不足以激活T细胞。
从上述机制不难看出，要想通过TCR激活T细胞，就得让TCR与pMHC之间形成抓键。早在2022年，Garcia团队就首次证实，与提升TCR亲和力相比，引入抓键的TCR在识别抗原时保持了与pMHC的低亲和力，但具备了更强的激活T细胞的能力；这也让改造过的T细胞表现出更强的靶细胞杀伤能力和无法检测到的交叉反应性[2]。
时隔4年之后，Garcia团队更进一步，证明了上述策略不仅能在体外增强T细胞的效力，还能将原本因免疫耐受而表现微弱的天然TCR转化为能在体内有效消除肿瘤的强效杀手；更重要的是，他们还从结构角度解析了背后的分子机制，以及开发了一个名为“TCR涡轮增压”的标准化流程（互补决定区热点扫描，热点基因混编，位点饱和诱变），可以更广泛地应用于其他弱反应性TCR的优化。
在这个研究中，他们选择的TAA是前列腺酸性磷酸酶（PAP），一种仅在良性和恶性前列腺组织中高表达的经典TAA。虽然他们此前从健康人外周血中筛选到一个PAP特异性TCR——TCR156，但它几乎没有抗肿瘤能力。因此，TCR156就成了他们改造的目标。
在启动“TCR涡轮增压”改造之后，他们筛选到两个候选TCR（S32Mα和S30E32Qα），它们仅有1或2个氨基酸替换，但功能大幅提升。结合测试结果显示，野生型TCR156成键时长约0.2秒，而S32Mα和S30E32Qα在剪切力作用下成键时长延长至约5秒（提升约25倍）。
从T细胞的功能变化来看，改造后的TCR让T细胞分泌脱颗粒标志物CD107a、杀伤分子颗粒酶B、促炎细胞因子IFNγ和TNFα的能力显著提升；T细胞的增殖能力也增强；在反复抗原刺激后，T细胞耗竭标志物TOX的表达低于野生型TCR，抗耗竭能力更强。
体内抗肿瘤实验显示，在免疫缺陷小鼠皮下PAP阳性前列腺癌模型中，TCR是S32Mα和S30E32Qα的T细胞，能显著延缓甚至完全抑制肿瘤生长长达8周，而野生型TCR156几乎无效。在分析肿瘤组织免疫微环境之后，发现工程化TCR的肿瘤浸润淋巴细胞数量多出数十倍，且大量处于效应状态，而野生型TCR的T细胞主要为终末分化/功能障碍状态。
在安全性方面，研究证实工程化TCR没有增加脱靶反应性。从结构的角度来看，工程突变几乎不改变TCR整体结构，对接角度也保持不变；但是细微的结构变异，为抓键的形成奠定了基础。
总的来说，这项研究在概念上证明了可以绕开中枢免疫耐受、将弱反应性TCR改造为高效肿瘤“杀手”，且安全性优于传统亲和力提升策略。而且研究人员还打造了改造流程，为其他TAA相关TCR的改造，奠定了基础。简单来说，这项技术为克服免疫耐受、开发更安全高效的TCR-T细胞疗法，提供了一条极具潜力的路径。
粤公网安备 44010602000473号
粤ICP备09063491号
营业执照
