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    科普日談丨針對實體瘤,TCR-T細胞是這樣發揮作用的

    更新時間:2021-12-28    瀏覽次數:0

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      癌癥治療既是世界重大公共健康問題,又是人類“頭號殺手”,聊起腫瘤,人們不禁談“癌”色變。2013 年,腫瘤免疫療法被《科學》雜志評為年度十大科技突破之首。腫瘤免疫治療包括免疫檢查點抑制劑、過繼性細胞療法以及腫瘤疫苗等?!?/p>

      嵌合抗原受體( chimeric antigen receptor,CAR)-T和T細胞受體( T cell receptor,TCR)-T細胞治療是目前備受關注的過繼性細胞療法。迄今為止FDA已批準5款CAR-T療法,與其在血液瘤治療上表現出的驚人效果相反,CAR-T在實體瘤治療領域卻并沒有取得理想的效果。與CAR-T 細胞相比,TCR-T 細胞療法近年來被認為在實體瘤治療中具有更大的潛力?!?/p>

      那么什么是TCR-T細胞療法呢?針對實體瘤,TCR-T細胞是怎樣發揮作用的呢?相比CAR-T,TCR-T又有什么優勢呢?本問將一一進行講解?!?/p>

      1、TCR-T細胞療法簡介 

      在介紹TCR-T之前,先要了解兩個免疫學概念:主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC或HLA)和T細胞受體(TCR)。MHC幾乎表達在每個細胞表面,其作用是將細胞內蛋白抗原肽展現在細胞表面,以便于T細胞的識別并執行一系列免疫功能;T細胞受體(TCR)是T細胞表面,負責特異性識別與MHC結合的抗原肽的蛋白。當TCR與抗原肽和MHC結合時,T淋巴細胞通過信號轉導被激活,進入后續的免疫應答過程。TCR通過與HLA的結合判斷靶細胞是否正常,如果T細胞發現其中有變異的蛋白片段,就會對靶細胞發起攻擊,殺滅靶細胞?!?/p>

      TCR-T細胞療法是通過篩選和鑒定能夠特異性結合選擇靶點抗原的TCR序列,通過基因工程手段將TCR序列轉入到患者外周血來源的T細胞中( 或異源T細胞),再將改造后的T細胞回輸至患者體內,使其特異性識別和殺傷表達抗原的腫瘤細胞,從而達到治療腫瘤的目的[1]。

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    圖1:TCR-T細胞療法基本流程


      TCR-T 細胞療法技術流程:

      01、篩選合適的腫瘤特異性抗原,以及對該抗原具有高度特異性的TCR αβ鏈序列;

      02、從患者體內分離出T細胞;

      03、將上述能夠識別腫瘤特異性抗原的TCR αβ鏈序列包入病毒基因組,構建病毒載體;

      04、病毒轉染T細胞,將目標TCR序列引入T細胞中,獲得能夠特異性識別腫瘤抗原的TCR-T細胞;

      05、TCR-T細胞體外培養,大量擴增;

      06、將數量合格的TCR-T細胞輸入患者體內,進行治療。


    2、TCR-T細胞治療實體瘤的絕招

      

      實體瘤難就難在表達的大多數抗原都不具備腫瘤特異性,同時實體瘤微環境的免疫抑制作用更強,這兩個絕殺限制了CAR-T在實體瘤治療中的應用。TCR-T 與CAR-T療法都是通過基因工程改造的方法讓T細胞靶向特定抗原,但也有很大不同。除受體結構外還包括信號傳遞方式、識別的抗原種類、MHC依賴性和對抗原的靈敏度等。正是這些差異決定了TCR-T在實體瘤治療的有效性和安全性。

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    圖2:TCR 和CAR的差異比較  

      01、受體結構

      天然T細胞的TCR主要包括αβTCR 和γδTCR 2種類型,而在目前TCR-T的研究中最常用的是αβTCR。αβTCR是由二硫鍵連接的α鏈和β鏈組成的異二聚體,每個α/β亞基均包含可變區(V)和,恒定區(C)及跨膜結構域,V 區又包含3個環狀區域,稱為互補決定區( complementarity determining region,CDR) ,其主要與MHC 呈遞的抗原肽相互作用,是決定TCR的抗原特異性的關鍵區域。

      CAR-T細胞是利用一種嵌合抗原受體對T 細胞進行基因編輯,CAR的基本結構包括: 抗原結合區、鉸鏈區、跨膜區和胞內的信號轉導區( 包括CD3ζ和共刺激因子) 。其中抗原結合區通常是抗體的重鏈和輕鏈可變區所組成的單鏈可變片段(scFv) ,而胞內的信號轉導區通常由CD3ζ和共刺激因子例如CD28 和4-1BB 所組成。

      簡單的說,CAR-T是一種“換頭”技術,它把TCR的“頭”直接換成一個特異性的抗體,這樣就可以讓T細胞就在抗體的指引下直接進攻癌細胞。和CAR-T這種大手筆的改動相比,TCR-T可以說只是簡單地“理了理發”,把原有的TCR改造一下,增加對一些靶點的親和力。

      02、信號傳遞方式

      外源導入的TCR 細胞能夠與內源性CD3亞基形成復合物,當TCR識別抗原后,會通過T細胞自身CD3分子激活內源性T細胞活化信號從而發揮殺傷作用,而CAR-T的激活則依賴于CAR分子上的CD3ζ結構域和共刺激信號。

      03、 識別的抗原種類及MHC依賴性

      TCR識別的抗原類型是由8~12( 由MHC-Ⅰ類分子呈遞) 或15~19( 由MHC-Ⅱ類分子呈遞)個氨基酸構成的抗原多肽,這些多肽可來源于胞內抗原或細胞膜抗原,完整的抗原蛋白必須經過細胞內的蛋白酶體加工并被MHC提呈在細胞表面才能夠被TCR識別和結合,因而TCR-T對抗原的識別是依賴于MHC的,由于MHC分子的類型在人群中具有多樣性,就造成了TCR-T細胞治療時的MHC限制性。CAR-T細胞則是通過抗體來源的scFv 結構去結合抗原的,因而沒有MHC依賴性。但同時,CAR-T細胞只能識別在細胞膜上表達的抗原。因此與CAR-T 細胞相比,TCR-T細胞可以靶向的抗原譜更廣,這可以彌補現在很多實體腫瘤缺乏CAR-T靶點的問題[2]。

      04、對抗原的靈敏度 

      TCR與MHC-抗原肽復合物的親和力相較于CAR與抗原的親和力更低,但是TCR對抗原的識別卻具有更高的靈敏度。研究顯示,TCR-T細胞對于抗原肽的應答敏感度比CAR-T細胞高100倍左右[3]。

    3、TCR-T細胞療法的優勢

      

      與CAR-T治療方式相比,TCR-T療法有以下優勢:

      01、靶向性強

      TCR-T所使用的抗原可以為精挑細選的腫瘤特異性抗原,不受是否表達在細胞表面的限制,可以為細胞內抗原,對腫瘤細胞的精準靶向性更強。

      02、滲透性好

      相比CAR-T,TCR-T親和力不強,結合松散,不會在腫瘤表面緊緊守住,卻有利于進入腫瘤內部,更容易向實體瘤內部滲透,而CAR-T通常在腫瘤外部附著,不易向內部滲透。

      03、穩定性優

      TCR-T引入的是完全人源化的結構不易引起機體的免疫排斥,抗抗體產生的概率低。而CAR-T引入的是人為改造的基因,機體對CAR的排斥會更強,可能會縮短CAR-T的存活時間。

      4、結語

      TCR-T細胞療法由于具有可識別廣譜胞內靶點,對抗原靈敏度更高,腫瘤浸潤效率更高等方面的優勢,使其在未來的實體瘤治療中具有更高的潛力。盡管TCR-T 已經開展了多項臨床研究,但目前研究的靶點仍然是已被廣泛研究的NY-ESO-1,MAGEs,MART-1 等。因此,隨著測序技術、生物信息學技術等的發展,在未來有望開發更多的靶抗原,如特異性的腫瘤新抗原等。相信隨著相關技術和研究的不斷深入,TCR-T療法會為更多腫瘤患者帶來治愈的希望。


    參考文獻:

    [1] ZHANG J,WANG L. The emerging world of TCR-T cell trials against cancer: a systematic review[J].Technol Cancer Res Treat,2019,18.

    [2] HARRIS DT,KRANZ DM. Adoptive T cell therapies: a comparison of T cell receptors and chimeric antigen receptors[J].Trends Pharmacol Sci,2016,37( 3) : 220 - 230.

    [3] WATANABE K,TERAKURA S,MARTENS AC,et al. Target antigen density governs the efficacy of anti-CD20-CD28-CD3 ζ chimeric antigen receptor-modified effector CD8 + T cells[J].J Immunol,2015,194( 3) : 911 - 920.


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