前言

目前,腫瘤免疫治療方興未艾,群雄并起,其中最有效的治療策略之一就是過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法(ACT)。嵌合抗原受體(CAR)和工程化T細(xì)胞受體(TCR)是近年來主要的過繼性T細(xì)胞免疫療法。TCR工程T細(xì)胞表達(dá)腫瘤抗原特異性受體,其α鏈和β鏈由高質(zhì)量、高親和力的抗原特異性T細(xì)胞克隆產(chǎn)生。

TCR分子屬于免疫球蛋白的一個超家族,由兩個共價結(jié)合的多態(tài)性亞單位組成,每個亞單位都是抗原特異性的,它們至少與四種不同類型的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈有關(guān)。為了激活T細(xì)胞,TCR和主要組織相容性復(fù)合體(MHC)之間必須存在相互作用。

TCRs與pMHC(peptide-MHC)相互作用的強(qiáng)弱決定了未成熟胸腺細(xì)胞的命運(yùn),對幼稚T細(xì)胞的存活至關(guān)重要。因此,TCR-T免疫治療技術(shù)通過與MHC特別是Ⅱ類分子的有效相互作用激活宿主的免疫系統(tǒng),后者被TCR-T細(xì)胞和CAR-T細(xì)胞特異識別。TCR-T細(xì)胞可以識別細(xì)胞內(nèi)的腫瘤特異性抗原,而CAR-T細(xì)胞主要識別腫瘤表面的特異性抗原。這使得TCR-T細(xì)胞在腫瘤治療中更有效。

CAR-T與TCR-T的比較

在ACT療法中、TCR-T和CAR-T細(xì)胞都已被成功地用于實體瘤的臨床治療。

CAR包含腫瘤抗原靶向的單鏈抗體、跨膜結(jié)構(gòu)域和CD3ζ的胞內(nèi)激活結(jié)構(gòu)域。通過這種方式,工程化的CAR能夠識別特定的腫瘤相關(guān)抗原,CAR能夠在不經(jīng)過MHC處理的情況下結(jié)合未經(jīng)處理的腫瘤表面抗原。

第一代CAR-T細(xì)胞表現(xiàn)出有限的擴(kuò)增和相對較短的持久性, “第二代”CAR-T加入了共刺激受體CD28、4-1BB/CD137和OX40。將這些共刺激受體添加到CAR-T細(xì)胞的CD3ζ結(jié)構(gòu)域中,從而促進(jìn)更強(qiáng)大和持久的T細(xì)胞反應(yīng)。第三代CARs同時結(jié)合兩個共刺激信號(CD28和4-1BB),這比第二代CARs具有更好的擴(kuò)增和更長的持續(xù)性。

相反,TCR是與MHC抗原復(fù)合物結(jié)合的α/β異二聚體。與TCR相比,CARs識別腫瘤抗原具有某些缺點,如腫瘤外毒性。與CARs相比,TCRs在基于T細(xì)胞的治療中具有一些結(jié)構(gòu)性優(yōu)勢,例如其受體結(jié)構(gòu)中有更多的亞單位(10:1),免疫受體基于酪氨酸的激活基序(ITAMs)更多(10:3),對抗原的依賴性更小(1:100),以及更多的共刺激受體(CD3,CD4,CD28等等)。具有低MHC親和力范圍(104-106M-1)的TCR就可以有效的激活T細(xì)胞,相反,CARs需要更高的親和力范圍(106-109M-1)。

因此,CAR介導(dǎo)的細(xì)胞毒性依賴于更高密度的細(xì)胞表面抗原。此外,T細(xì)胞/抗原相互作用在免疫突觸(IS)結(jié)構(gòu)中啟動,其中TCR呈現(xiàn)具有外周LFA-1粘附的環(huán)狀區(qū)域,而CAR呈現(xiàn)無環(huán)狀區(qū)域的彌散LFA-1分布。因此,TCR-IS比CAR-IS發(fā)出的信令速度慢但持續(xù)時間長。同時,CAR-T細(xì)胞呈現(xiàn)出更快的殺傷功能,并向下一個腫瘤靶點遷移(連環(huán)殺傷),這與TCR-T細(xì)胞延長信號傳導(dǎo)和延長殺傷時間形成鮮明對比。

重組TCRs

TCR是人體最復(fù)雜的受體之一,它包含六種不同的受體亞單位,它們在T細(xì)胞中具有非常廣泛的功能。腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)的TCR的改變顯著影響腫瘤特異性T細(xì)胞。其中TCR的變化有助于T細(xì)胞的增殖,TCR多樣性與抗腫瘤作用相關(guān)。

對TIL的TCR工程化是腫瘤的最佳治療方法之一。TCR由結(jié)合到肽-MHC配體的α鏈和β鏈、CD3復(fù)合體的信號亞單位(?、γ和δ)以及CD3ζ同源二聚體組成。除CD3ζ外,所有亞單位均具有細(xì)胞外免疫球蛋白(Ig)結(jié)構(gòu)域。基于這些結(jié)構(gòu),利用工程化TCR的新技術(shù)有ImmTAC、TRuCs和TAC等。

免疫動員單克隆T細(xì)胞受體(ImmTAC)

ImmTACs是使用工程化、可溶性和親和增強(qiáng)的單克隆TCRs(mTCRs)設(shè)計的。ImmTACs基本上是融合蛋白,結(jié)合了工程化的TCR靶向系統(tǒng)和單鏈抗體片段(scFv)效應(yīng)器功能。在ImmTACs的構(gòu)建中, TCR能夠識別來自人類白細(xì)胞抗原(HLA)呈遞的細(xì)胞內(nèi)靶點的肽。

ImmTAC通過特異性靶向腫瘤細(xì)胞表面的HLA-肽復(fù)合物,并通過scFv抗體片段與CD3的相互作用促進(jìn)T細(xì)胞介導(dǎo)的效應(yīng)器功能。ImmTAC還以劑量依賴性方式激活CD8+T細(xì)胞,并能有效地重定向和激活效應(yīng)和記憶CD8+和CD4+細(xì)胞。ImmTAC通過分泌多種細(xì)胞因子表現(xiàn)出多功能反應(yīng),如TNF-α、IFN-γ、IL-6、MIP1α-β和IFN-γ誘導(dǎo)蛋白10。

此外,選擇合適的靶抗原是ImmTACs的關(guān)鍵,質(zhì)譜技術(shù)和MHC多聚體技術(shù)有助于識別合適的抗原。值得注意的是,TCR工程化T細(xì)胞也表現(xiàn)出非預(yù)期靶向毒性�？偟膩碚f,ImmTACs已被證明能增強(qiáng)TCR-T細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng),但其安全性有待進(jìn)一步研究。

T細(xì)胞受體融合結(jié)構(gòu)

T細(xì)胞受體融合結(jié)構(gòu)(TRuCs),一種與T細(xì)胞受體亞單位融合的抗體結(jié)合域,設(shè)計用于有效識別腫瘤表面抗原。TRuCs由靶向腫瘤相關(guān)抗原的特異性抗體融合到5個TCR亞基(TCRα、TCRβ、CD3?、CD3γ和CD3δ)的胞外N-末端組成,為工程化T細(xì)胞提供了新的靶向特異性和HLA非依賴性靶細(xì)胞清除能力,可被相應(yīng)的靶細(xì)胞激活。

與第二代CAR-T細(xì)胞相比,該方法顯示出更好的抗腫瘤效果。此外,TRuCs支配TCR復(fù)合體的全部信號機(jī)制,而CARs僅利用分離的CD3ζ胞內(nèi)段的有限信號。

T細(xì)胞抗原偶聯(lián)劑(TAC)

T細(xì)胞抗原偶聯(lián)劑是另一個工程化TCR細(xì)胞,以非MHC依賴性方式誘導(dǎo)更有效的抗腫瘤反應(yīng)并降低毒性。TAC嵌合蛋白通過與CD3結(jié)構(gòu)域的結(jié)合,從而形成TCR/CD3復(fù)合物并獲得更多的T細(xì)胞應(yīng)答。

TAC受體的活性與CD3結(jié)合域的選擇密切相關(guān)。例如,與UCHT1相比,來自O(shè)KT3(muromonab-CD3)的單鏈抗體具有較低的細(xì)胞因子產(chǎn)生和細(xì)胞毒性,這可能導(dǎo)致實質(zhì)上不同的功能結(jié)果。與第二代CARs相比,TAC基因工程化的T細(xì)胞不僅有利于過繼后在實體瘤的更大浸潤,而且減少了T細(xì)胞在表達(dá)抗原的健康組織中的擴(kuò)增和腫瘤外毒性。

TCR-T的安全性

TCR-T細(xì)胞的ACT顯示出很高的腫瘤殺傷,但在一些臨床研究中也出現(xiàn)了一些嚴(yán)重的不良事件。優(yōu)化工程化T細(xì)胞中的TCR親和力至關(guān)重要,受體親和力能夠決定T細(xì)胞治療的安全性和有效性。就療效而言,親和力TCR相互作用足以激活T細(xì)胞,但需要強(qiáng)親和力來維持T細(xì)胞的擴(kuò)增。

在I/II期ACT臨床試驗中,低親和力工程化T細(xì)胞顯示出更安全的特性,但它們的抗腫瘤反應(yīng)較弱。通過識別T細(xì)胞的TCR-pMHC相互作用,可以將工程化T細(xì)胞分為高親和力型和低親和力型。此外,人們也開發(fā)了一些技術(shù)來提高TCR-T的安全性。

基于工程化T細(xì)胞的安全開關(guān)機(jī)制是一種有吸引力的策略。來源于單純皰疹病毒Ⅰ型(HSV-TK)的胸苷激酶基因是最常見的自殺基因之一。

盡管HSV-TK在基于細(xì)胞的免疫治療中顯示出安全性,但需要導(dǎo)入磷酸化的核苷類似物。另一個更安全的誘導(dǎo)T細(xì)胞安全開關(guān)稱為誘導(dǎo)型caspase-9(iC9)。iC9是一種修飾的人FK結(jié)合蛋白,可通過小分子化合物AP1903激活,這一過程依賴于線粒體凋亡途徑。

iC9自殺基因的免疫原性較低,引發(fā)針對轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的免疫反應(yīng)降低�；�于iC9的安全開關(guān)已經(jīng)被證明比先前的自殺基因更有潛力用于細(xì)胞治療。

小結(jié)

近年來,工程化T細(xì)胞在治療血液瘤方面顯示出極為優(yōu)越的療效。TCR調(diào)節(jié)對于T細(xì)胞的再活化、免疫應(yīng)答及其對外來抗原的臨床效應(yīng)至關(guān)重要。而TCR-T細(xì)胞具有CAR-T無法比擬的優(yōu)勢,在臨床前和臨床研究中顯示出巨大的潛力。未來,TCR-T必將展現(xiàn)出其獨有的魅力,給腫瘤患者解除病痛帶來希望。

參考文獻(xiàn):

1．Engineered TCR-T CellImmunotherapy in Anticancer Precision Medicine: Pros and Cons． Front Immunol． 2021;12: 658753．