前言

過繼性T細胞轉(zhuǎn)移(ACT)是腫瘤治療中最有前途的免疫治療方法之一。目前有四種成熟的ACT技術(shù),包括自體腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)治療、抗原特異性內(nèi)源性T細胞治療(ETC)、T細胞受體工程T細胞治療(TCR-T)和嵌合抗原受體T細胞治療(CAR-T)。TIL和ETC療法分別依賴于從腫瘤或外周血中分離和體外擴增T細胞,而TCR-T和CAR-T療法利用T淋巴細胞的基因修飾賦予它們腫瘤抗原特異性。

TCR-T細胞療法最初主要針對共同的腫瘤相關(guān)肽靶點,隨著最近的技術(shù)發(fā)展,靶向來自腫瘤體細胞突變的新抗原已成為可能,這代表了一種高度個性化的治療。TCR-T療法已在世界各地的許多臨床前研究和臨床試驗中被用于實體瘤的臨床療效測試。然而,TCR-T治療實體瘤的療效依然面臨許多挑戰(zhàn),包括低TCR親和力、靶向毒性和導(dǎo)致腫瘤逃逸的靶抗原丟失。

目前,一些新的技術(shù)和工具正在應(yīng)用于TCR-T,有助于提高TCR-T治療的療效和安全性,TCR-T細胞治療正展現(xiàn)出抗腫瘤治療的巨大潛力。

CAR-T與TCR-T的比較

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)相互作用的強弱決定了未成熟胸腺細胞的命運,對幼稚T細胞的存活至關(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)。TCR-T細胞可以識別細胞內(nèi)的腫瘤特異性抗原,而CAR-T細胞主要識別腫瘤表面的特異性抗原。這使得TCR-T細胞在腫瘤治療中更有效。

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。

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)的細胞毒性依賴于更高密度的細胞表面抗原。此外,T細胞/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細胞延長信號傳導(dǎo)和延長殺傷時間形成鮮明對比。

TCR-T細胞治療的臨床現(xiàn)狀

截止2021年8月9日,在ClinicalTrials上共有175項使用TCR-T療法的研究正在進行中,其中71項是針對特定TAA或新抗原的特異性TCR,有32項研究已經(jīng)完成。NY-ESO-1是最常見的靶向抗原,在多種癌癥中均有表達,包括骨髓瘤、黑色素瘤等。其他腫瘤睪丸相關(guān)抗原,如PRAME和MAGE蛋白,以及黑色素瘤分化抗原MART-1和gp100,以及最近的癌癥驅(qū)動因子,如WT1、KRAS和TP53,也是流行的TCR-T靶點。                    

共有83名贊助者/合作者發(fā)起或參與TCR-T細胞治療的研究,包括美國國家衛(wèi)生研究院(NIH)、政府組織、行業(yè)和大學(xué)/學(xué)術(shù)機構(gòu)。目前,美國國家癌癥研究所(NCI)共支持了53個TCR-T項目,占到了所有正在進行項目的20%。

在開發(fā)TCR-T療法的29家制藥公司中,葛蘭素史克和Adaptimunime發(fā)起了最多的臨床試驗,分別為11項和7項。最近,報道了一項針對人乳頭瘤病毒(HPV)-16 E7蛋白的TCR-T細胞治療轉(zhuǎn)移性人乳頭瘤病毒相關(guān)上皮癌的1期臨床試驗(NCT02858310)。在這項研究中,12名接受治療的患者中有6名出現(xiàn)了客觀的臨床反應(yīng),觀察到了穩(wěn)健的腫瘤消退。這是TCR-T細胞療法的一個里程碑式的臨床試驗,證明靶向病毒抗原對病毒相關(guān)癌癥患者具有良好的臨床效果。其他被探索為TCR靶點的病毒抗原包括HPV-E6蛋白、來自EB病毒(EBV)的抗原和人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)靶點,如HERV-E。

靶向TAAs 的MART-1和NY-ESO-1 TCR-T療法在晚期黑色素瘤、骨髓瘤和非小細胞肺癌中也顯示出臨床療效。完成的TCR-T臨床試驗的總有效率(ORR)在0～60%之間。值得注意的是,這些TCR-T臨床試驗中的大多數(shù)都只入組了少量患者(2至25名),因此ORR在統(tǒng)計上可能不太準(zhǔn)確。因此,需要更大規(guī)模的II期和III期臨床試驗來確認(rèn)這些TCR-T療法的實際臨床療效。

TCR-T細胞治療的挑戰(zhàn)和潛在解決方案

盡管基于TCR-T細胞的免疫療法已在大部分接受治療的患者中顯示出一定的臨床療效,但在許多領(lǐng)域仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括:(1)靶向正常組織引起的免疫毒性;(2)工程化T細胞中TCR表達不足或短暫表達;(3)T細胞耗竭和功能障礙;(4)腫瘤免疫逃逸,以及(5)大多數(shù)癌癥患者缺乏有效的腫瘤特異性抗原作為靶點。克服這些挑戰(zhàn)將是未來取得更大臨床成功的關(guān)鍵。            

新靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)

目前,用于TCR-T的有效和安全免疫治療的肽抗原靶點非常有限。目前使用的大多數(shù)靶點是TAA,盡管在腫瘤組織中上調(diào),但在正常組織中仍保持低水平的表達,這可能導(dǎo)致自身免疫毒性。因此,新抗原似乎是TCR-T癌癥治療最安全的靶點。然而,在TCR-T臨床開發(fā)新抗原的主要挑戰(zhàn)包括:(1)新抗原形成突變在很大程度上是個體化的,并且在癌癥患者之間存在差異,因此難以開發(fā)出廣泛應(yīng)用的免疫治療產(chǎn)品;(2)新抗原在腫瘤組織中的表達常常是異質(zhì)性的。

盡管如此,近年來的報告強調(diào)了腫瘤細胞廣泛共享的免疫原性新抗原的出現(xiàn),包括突變的KRAS和TP53。許多其他研究也證明了可用于產(chǎn)生潛在治療性腫瘤特異性TCR的共享新抗原的免疫原性。隨著下一代測序技術(shù)的發(fā)展,特別是單細胞DNA測序、轉(zhuǎn)錄組測序和成熟的體外驗證方法,以個性化新抗原為靶點的TCR-T免疫治療可能在未來幾年成為一種流行的癌癥治療方法。此外,新出現(xiàn)的TAA類別,如癌胚抗原,也可能構(gòu)成未來TCR-T發(fā)展的可行靶標(biāo)。

最大化治療性TCR表達

轉(zhuǎn)基因α和β鏈的正確配對是阻礙TCR-T細胞發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一。由于每個轉(zhuǎn)導(dǎo)的T細胞包括兩條內(nèi)源性TCR鏈和兩條轉(zhuǎn)化的TCR鏈,因此具有未知特異性的異二聚體可導(dǎo)致潛在的自身免疫后果。另一個相關(guān)問題是,不恰當(dāng)?shù)摩?β鏈TCR配對將競爭CD3復(fù)合物,從而降低治療性TCR的表面表達和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

有幾種方法可對轉(zhuǎn)導(dǎo)的TCR鏈進行適當(dāng)配對,包括:(1)部分鼠源化TCR的恒定區(qū);(2)添加半胱氨酸殘基以促進引入TCR鏈的二硫鍵;(3)改變內(nèi)源性TCR恒定區(qū)的二級結(jié)構(gòu);(4)向轉(zhuǎn)導(dǎo)TCR的細胞內(nèi)部分添加信號域;(5)將TCR-α/β鏈引入替代效應(yīng)細胞或構(gòu)建單鏈TCR。

增強治療性TCR表達的方法包括:(1)TCR-α和TCR-β鏈轉(zhuǎn)基因的密碼子優(yōu)化,以及(2)改變TCR-α/TCR-β載體配置以優(yōu)化表達。

減少不良事件

通常,靶向非腫瘤毒性是TAA的主要關(guān)鍵障礙,這種風(fēng)險促使研究人員更仔細地研究共同的新抗原。目前,多個癌基因熱點突變正在被研究作為潛在的TCR靶點,如磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)、KRAS和TP53。此外,通過帶有自殺基因的基因工程化的TCR-T細胞是采用的一項重要安全措施。顯然,發(fā)展可靠識別的個性化、高度特異性和免疫原性的腫瘤抗原靶點對于減少與TCR-T細胞治療相關(guān)的不良事件至關(guān)重要。

異體T細胞的移植物抗宿主病

使用同種異體T細胞是一個非常有希望的方案,可以克服制造問題、患者相關(guān)免疫細胞缺陷和治療延遲。為了使用同種異體T細胞,有必要控制由轉(zhuǎn)導(dǎo)的同種反應(yīng)性淋巴細胞引起的移植物抗宿主病以及宿主免疫系統(tǒng)對工程化淋巴細胞的排斥。

內(nèi)源性TCR基因、HLA-I位點或CD52分子的缺失是避免TCR-T移植失敗的策略之一,可通過多種方法實現(xiàn),如基因編輯或使用siRNA。此外,多能干細胞技術(shù)也被認(rèn)為是一種潛在的解決方案。

小結(jié)

TCR-T療法是一種非常有前途的癌癥免疫治療方法,具有其它T細胞過繼性療法不可比擬的優(yōu)勢。然而,提高TCR-T免疫治療的抗腫瘤療效仍然有幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn),包括如何安全地增加治療性TCR的親和力,如何在患者群體中鑒定共有的腫瘤特異性抗原和TCR,以及如何調(diào)節(jié)TCR的表達并實現(xiàn)最佳功能。這些問題的解決將有助于充分發(fā)揮TCR-T細胞治療的潛力,給腫瘤患者解除病痛帶來希望。

參考文獻:

1．Evolution of CD8+ T Cell Receptor(TCR) Engineered Therapies for the Treatment of Cancer． Cells． 2021 Sep;10(9): 2379．