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胞轉移療法(ACT)。嵌合抗原受體(CAR)和工程化T細胞受體(TCR)是近年來主要的過繼性T細胞免疫療法。TCR工程T細胞表達腫瘤抗原特異性受體,其α鏈和β鏈由高質量、高親和力的抗原特異性T細胞克隆產生。

TCR分子屬于免疫球蛋白的一個超家族,由兩個共價結合的多態(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導鏈有關。為了激活T細胞,TCR和主要組織相容性復合體(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細胞的存活至關重要。因此,TCR-T免疫治療技術通過與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細胞和CAR-T細胞特異識別。TCR-T細胞可以識別細胞內的腫瘤特異性抗原,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-T與TCR-T的比較

在ACT療法中、TCR-T和CAR-T細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、跨膜結構域和CD3ζ的胞內激活結構域。通過這種方式,工程化的CAR能夠識別特定的腫瘤相關抗原,CAR能夠在不經過MHC處理的情況下結合未經處理的腫瘤表面抗原。

第一代CAR-T細胞表現出有限的擴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細胞的CD3ζ結構域中,從而促進更強大和持久的T細胞反應。第三代CARs同時結合兩個共刺激信號(CD28和4-1BB),這比第二代CARs具有更好的擴增和更長的持續(xù)性。

相反,TCR是與MHC抗原復合物結合的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構性優(yōu)勢,例如其受體結構中有更多的亞單位(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)結構中啟動,其中TCR呈現具有外周LFA-1粘附的環(huán)狀區(qū)域,而CAR呈現無環(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細胞延長信號傳導和延長殺傷時間形成鮮明對比。

重組TCRs

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

對TIL的TCR工程化是腫瘤的最佳治療方法之一。TCR由結合到肽-MHC配體的α鏈和β鏈、CD3復合體的信號亞單位(?、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胞外免疫球蛋白(Ig)結構域。基于這些結構,利用工程化TCR的新技術有ImmTAC、TRuCs和TAC等。

免疫動員單克隆T細胞受體(ImmTAC)

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

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

此外,選擇合適的靶抗原是ImmTACs的關鍵,質譜技術和MHC多聚體技術有助于識別合適的抗原。值得注意的是,TCR工程化T細胞也表現出非預期靶向毒性。總的來說,ImmTACs已被證明能增強TCR-T細胞的抗腫瘤反應,但其安全性有待進一步研究。

T細胞受體融合結構

T細胞受體融合結構(TRuCs),一種與T細胞受體亞單位融合的抗體結合域,設計用于有效識別腫瘤表面抗原。TRuCs由靶向腫瘤相關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細胞提供了新的靶向特異性和HLA非依賴性靶細胞清除能力,可被相應的靶細胞激活。

與第二代CAR-T細胞相比,該方法顯示出更好的抗腫瘤效果。此外,TRuCs支配TCR復合體的全部信號機制,而CARs僅利用分離的CD3ζ胞內段的有限信號。

T細胞抗原偶聯劑(TAC)

T細胞抗原偶聯劑是另一個工程化TCR細胞,以非MHC依賴性方式誘導更有效的抗腫瘤反應并降低毒性。TAC嵌合蛋白通過與CD3結構域的結合,從而形成TCR/CD3復合物并獲得更多的T細胞應答。

TAC受體的活性與CD3結合域的選擇密切相關。例如,與UCHT1相比,來自OKT3(muromonab-CD3)的單鏈抗體具有較低的細胞因子產生和細胞毒性,這可能導致實質上不同的功能結果。與第二代CARs相比,TAC基因工程化的T細胞不僅有利于過繼后在實體瘤的更大浸潤,而且減少了T細胞在表達抗原的健康組織中的擴增和腫瘤外毒性。

TCR-T的安全性

TCR-T細胞的ACT顯示出很高的腫瘤殺傷,但在一些臨床研究中也出現了一些嚴重的不良事件。優(yōu)化工程化T細胞中的TCR親和力至關重要,受體親和力能夠決定T細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細胞,但需要強親和力來維持T細胞的擴增。

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

基于工程化T細胞的安全開關機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在基于細胞的免疫治療中顯示出安全性,但需要導入磷酸化的核苷類似物。另一個更安全的誘導T細胞安全開關稱為誘導型caspase-9(iC9)。iC9是一種修飾的人FK結合蛋白,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)針對轉基因細胞的免疫反應降低�；�于iC9的安全開關已經被證明比先前的自殺基因更有潛力用于細胞治療。

小結

近年來,工程化T細胞在治療血液瘤方面顯示出極為優(yōu)越的療效。TCR調節(jié)對于T細胞的再活化、免疫應答及其對外來抗原的臨床效應至關重要。而TCR-T細胞具有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必將展現出其獨有的魅力,給腫瘤患者解除病痛帶來希望。

參考文獻:

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