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TCR工程T細(xì)胞的挑戰(zhàn)和新策略

前言

近年來,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)。包括患者來源的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TIL)、嵌合抗原受體T細(xì)胞(CAR-T)和T細(xì)胞受體工程化T細(xì)胞(TCR-T)的過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法獲得了顯著的臨床進(jìn)展。

TCR-T使用針對腫瘤而優(yōu)化的特異性TCR,能識別來自細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)靶點的表位,包括腫瘤相關(guān)抗原、癌胚抗原、病毒癌蛋白和腫瘤特異性新抗原(neoAg),這些抗原主要分布在腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。此外,由于TCR針對敏感抗原而開發(fā)的,因此它們能夠以遠(yuǎn)低于CAR-T激活所需的濃度識別表位。因此,TCR-T在治療人類癌癥方面具有巨大的潛力。

目前,一些新的技術(shù)和新策略正在應(yīng)用于TCR-T,有助于提高TCR-T治療的療效和安全性,能夠穿透實體瘤并抵抗免疫抑制性腫瘤微環(huán)境。這些新策略將顯著改善癌癥免疫治療,尤其是實體瘤,并可能為根除多種癌癥提供一種總體策略。

T細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移療法

基于T淋巴細(xì)胞的過繼轉(zhuǎn)移癌癥免疫治療可分為三種方法。

第一種是腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞療法,其收集已經(jīng)浸潤患者腫瘤的自然產(chǎn)生的T細(xì)胞,體外擴(kuò)增,然后將其重新注入患者體內(nèi)。然而,這些TIL并非在所有患者中都存在,并且通常很難分離出腫瘤特異性TIL,或者可能產(chǎn)生的細(xì)胞太少,無法達(dá)到治療效果。

第二種方法是嵌合抗原受體修飾的T細(xì)胞,通過直接將T細(xì)胞與已知的腫瘤特異性CAR結(jié)合。CARs是將單鏈抗體與T細(xì)胞激活信號域(如CD28-CD3ζ或4-1BB-CD3ζ)連接起來的融合分子。當(dāng)CAR被導(dǎo)入人類T細(xì)胞時,抗體片段在工程化T細(xì)胞表面表達(dá),以識別腫瘤細(xì)胞上表達(dá)的腫瘤抗原,而CD28-CD3ζ或4-1BB-CD3ζ結(jié)構(gòu)域在抗體與腫瘤抗原結(jié)合后傳遞刺激信號,激活CAR-T細(xì)胞攻擊腫瘤。

CAR-T細(xì)胞不受MHC分子的限制,因此一種CAR-T結(jié)構(gòu)可以用于治療任何患者,而不管其遺傳背景如何。然而,基于抗體的CAR只能識別細(xì)胞表面表達(dá)的抗原,而不能識別細(xì)胞內(nèi)抗原,這限制了CAR-T治療可定位的靶點和潛在腫瘤類型的數(shù)量。

第三種方法是T細(xì)胞受體(TCR)工程化T細(xì)胞,它使用在天然T細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的TCR來賦予特異性,而不是基于抗體的CAR。TCR可以從腫瘤反應(yīng)性T細(xì)胞中分離出來,并進(jìn)一步修飾以增強(qiáng)表達(dá)和功能。TCR可以識別細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)靶點,包括突變產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞特異性新抗原。使用TCR-T的缺點是TCR受MHC分子的限制,因此任何給定的TCR只能用于治療具有相應(yīng)MHC遺傳背景的患者。

TCR-T細(xì)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(jìn)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(dá),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。                    

TCR-T在實體瘤中的初步臨床研究顯示了有希望的結(jié)果。親和力增強(qiáng)的NYESO1-TCR在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者中的臨床有效率(ORR)為45-55%,在轉(zhuǎn)移性滑膜肉瘤患者中的臨床有效率為50-61%。同樣的NYESO1-TCR在多發(fā)性骨髓瘤患者中取得了80%的ORR,沒有明顯的副作用,包括70%的完全響應(yīng)(CR),中位無進(jìn)展生存期(FPS)為19個月。最近,以HPV-16 E7為靶點的TCR-T治療轉(zhuǎn)移性HPV相關(guān)上皮癌的1期臨床試驗取得了50%的ORR(6/12)。

近年來,neoAg被發(fā)現(xiàn)是一類免疫原性腫瘤特異性抗原,其來源于自身蛋白的腫瘤特異性突變或來自導(dǎo)致腫瘤的致癌病毒蛋白。針對neoAgs和病毒蛋白的特異性T細(xì)胞不會經(jīng)歷中樞胸腺耐受性選擇,從而有可能針對這些靶點分離出高親和力T細(xì)胞克隆。這些抗原很少在細(xì)胞表面表達(dá),代表了使用TCR-T治療實體瘤的機(jī)會。

TCR-T腫瘤免疫治療的挑戰(zhàn)

盡管基于TCR-T細(xì)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,但要實現(xiàn)TCR-T免疫治療的真正前景,仍有一些障礙有待克服。在早期臨床試驗中,一些無反應(yīng)的患者缺乏輸注T細(xì)胞的體內(nèi)持久性,這表明轉(zhuǎn)移的TCR-T細(xì)胞需要額外的支持以提高其體內(nèi)存活率。一些晚期復(fù)發(fā)的患者沒有證據(jù)表明腫瘤中存在T細(xì)胞浸潤,而且輸注的TCR-T細(xì)胞面臨著一個不利的免疫抑制腫瘤微環(huán)境(TME)。

此外,TCR-TR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(xì)胞中TCR表達(dá)不足或短暫表達(dá);(3)T細(xì)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?朔@些挑戰(zhàn)將是未來取得更大臨床成功的關(guān)鍵。    

TCR-T腫瘤免疫治療的新策略

通過減少TCR錯誤配對增強(qiáng)TCR表達(dá)和功能

轉(zhuǎn)基因α和β鏈的正確配對是阻礙TCR-T細(xì)胞發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一。由于每個轉(zhuǎn)導(dǎo)的T細(xì)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)摩粒骆淭CR配對將競爭CD3復(fù)合物,從而降低治療性TCR的表面表達(dá)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

有幾種方法可對轉(zhuǎn)導(dǎo)的TCR鏈進(jìn)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(jìn)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(xì)胞內(nèi)部分添加信號域;(5)將TCR-α/β鏈引入替代效應(yīng)細(xì)胞或構(gòu)建單鏈TCR。

增強(qiáng)治療性TCR表達(dá)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(dá)。

增強(qiáng)工程化T細(xì)胞的持久性和抗腫瘤功能

T細(xì)胞的持久性是持久性免疫監(jiān)測的基本要求,為了維持轉(zhuǎn)移的T細(xì)胞的持久性,多種細(xì)胞因子被聯(lián)合應(yīng)用以支持T細(xì)胞的存活和擴(kuò)增。標(biāo)準(zhǔn)ACT方案包括用細(xì)胞毒性藥物(包括環(huán)磷酰胺和氟達(dá)拉濱)去除淋巴細(xì)胞,然后在T細(xì)胞轉(zhuǎn)移后給予重組人IL-2。細(xì)胞因子可以以自分泌或旁分泌方式發(fā)揮作用,調(diào)節(jié)周圍環(huán)境,干擾TME中存在的免疫抑制細(xì)胞因子。包括IL-12、IL-7、IL-15、IL-18、IL-21和IL-23在內(nèi)的一系列細(xì)胞因子目前正在研究中,并已進(jìn)入早期臨床試驗階段。

另外,將過繼性T細(xì)胞與免疫檢查點阻斷療法相結(jié)合可能是增強(qiáng)抗腫瘤活性、持久性和記憶細(xì)胞形成的有效策略。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和乳腺癌細(xì)胞系中,抗PD-1抗體增強(qiáng)了抗HER2 CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤活性。此外,一些研究已經(jīng)采用其他策略來阻斷PD-1,例如基因編輯以使CAR-T細(xì)胞分泌PD-1阻斷抗體或下調(diào)PD-1。

最后,有目的地選擇T細(xì)胞亞群是增強(qiáng)過繼轉(zhuǎn)移T細(xì)胞的持久性和功能性的另一種方法。低分化T細(xì)胞,如Tscm和Tcm細(xì)胞,在轉(zhuǎn)移到荷瘤小鼠體內(nèi)時比效應(yīng)T細(xì)胞更有效,因此,對幼稚T細(xì)胞的修飾可以產(chǎn)生抗原特異性Tscm和Tcm細(xì)胞,它們在體內(nèi)具有長時間的持續(xù)性,從而介導(dǎo)強(qiáng)烈、持久的抗腫瘤反應(yīng)。

增強(qiáng)工程化T細(xì)胞向?qū)嶓w瘤的歸巢和滲透

為了根除腫瘤,腫瘤特異性CTL需要遷移并滲透到實體瘤中,這是由腫瘤分泌的趨化因子和CTL上表達(dá)的趨化因子受體之間的相互作用驅(qū)動的。這為設(shè)計腫瘤特異性T細(xì)胞的趨化因子受體創(chuàng)造了機(jī)會,以匹配已知的趨化因子或TME中豐富的細(xì)胞因子。

多種趨化因子/趨化因子受體策略已用于免疫治療性T細(xì)胞臨床前研究,以促進(jìn)過繼性T細(xì)胞靶向腫瘤,包括利用CXCR3、CXCR2、CCR5、CCR2和CCR3軸。目前還沒有獲得批準(zhǔn)的癌癥趨化因子免疫治療策略,但多個研究顯示其具有良好的臨床潛力。

克服免疫抑制腫瘤微環(huán)境

將工程化T細(xì)胞滲透到腫瘤中只是抗癌的第一步。腫瘤細(xì)胞居住在一個由浸潤和駐留的宿主細(xì)胞、分泌因子和細(xì)胞外基質(zhì)組成的異質(zhì)微環(huán)境中。浸潤細(xì)胞包括免疫異質(zhì)性細(xì)胞,如Treg、TAM和MDSCs,分泌因子包括免疫抑制細(xì)胞因子IL-10和TGF-β,TME還包括基質(zhì)細(xì)胞,如CAF。這些成分可以相互作用,誘導(dǎo)惡性細(xì)胞生長、遷移和轉(zhuǎn)移的支持環(huán)境,從而避開免疫系統(tǒng)和腫瘤特異性CTL。

TME中的大多數(shù)腫瘤基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)免疫抑制檢查點配體PD-L1,它可以與T細(xì)胞上表達(dá)的PD-1相互作用,從而抑制抗腫瘤功能,導(dǎo)致過繼轉(zhuǎn)移的TIL、CAR-T和TCR-T的耗竭。這種效應(yīng)可以通過使用抗PD-1和抗PD-L1抗體的檢查點阻斷劑來緩解。在活化T細(xì)胞上表達(dá)的CTLA-4具有類似的效果,因為CTLA-4與抗原呈遞細(xì)胞上的CD80/86結(jié)合,在與T細(xì)胞共刺激分子CD28的競爭中具有更高的親和力,從而抑制抗腫瘤免疫?笴TLA4抗體既能阻斷CTLA4和CD80/86之間的相互作用,也能消耗Treg,從而促進(jìn)腫瘤特異性CTL的共刺激和擴(kuò)增,提高臨床效益。

通過靶向新抗原增強(qiáng)腫瘤特異性殺傷

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(dá),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(dá)常常是異質(zhì)性的。

盡管如此,近年來的報告強(qiáng)調(diào)了腫瘤細(xì)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(xì)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)。

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(xì)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(xì)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(xì)胞治療相關(guān)的不良事件至關(guān)重要。

異體T細(xì)胞的移植物抗宿主病

使用同種異體T細(xì)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(xì)胞缺陷和治療延遲。為了使用同種異體T細(xì)胞,有必要控制由轉(zhuǎn)導(dǎo)的同種反應(yīng)性淋巴細(xì)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(xì)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(xì)胞技術(shù)也被認(rèn)為是一種潛在的解決方案。

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,TCR可以識別來自表面和細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的表位,與CAR-T相比,能夠檢測范圍更廣的靶點,包括TAA、癌癥種系抗原、病毒癌蛋白和neoAg。此外,相比CAR-T, TCR僅需要更范圍的親和力就可以激活T細(xì)胞,其在臨床前和臨床研究中顯示出巨大的潛力。

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),包括如何提高安全性和持久性,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(dá)并實現(xiàn)最佳功能。目前,人們已經(jīng)找到多種方法已解決以上問題,相信隨著基因工程技術(shù)的快速發(fā)展和創(chuàng)新,TCR-T細(xì)胞可以成為真正的腫瘤特異性細(xì)胞,具有遷移和穿透實體瘤的能力,并具有TME抗性。TCR-T有可能成為對抗癌癥的有力工具,尤其是實體瘤,最終顯著改善針對癌癥的免疫治療。

參考文獻(xiàn):

1.Emerging Strategies inTCR-Engineered T Cells. Front Immunol. 2022; 13: 850358.

2. Engineered TCR-T CellI mmunotherapy in Anticancer Precision Medicine: Pros and Cons. Front Immunol. 2021;12: 658753.

       原文標(biāo)題 : TCR工程T細(xì)胞的挑戰(zhàn)和新策略

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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