前言

過(guò)繼性T細(xì)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(rùn)淋巴細(xì)胞(TIL)治療、抗原特異性?xún)?nèi)源性T細(xì)胞治療(ETC)、T細(xì)胞受體工程T細(xì)胞治療(TCR-T)和嵌合抗原受體T細(xì)胞治療(CAR-T)。TIL和ETC療法分別依賴(lài)于從腫瘤或外周血中分離和體外擴(kuò)增T細(xì)胞,而TCR-T和CAR-T療法利用T淋巴細(xì)胞的基因修飾賦予它們腫瘤抗原特異性。

TCR-T細(xì)胞療法最初主要針對(duì)共同的腫瘤相關(guān)肽靶點(diǎn),隨著最近的技術(shù)發(fā)展,靶向來(lái)自腫瘤體細(xì)胞突變的新抗原已成為可能,這代表了一種高度個(gè)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(yàn)中被用于實(shí)體瘤的臨床療效測(cè)試。然而,TCR-T治療實(shí)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(xì)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(gè)超家族,由兩個(gè)共價(jià)結(jié)合的多態(tài)性亞單位組成,每個(gè)亞單位都是抗原特異性的,它們至少與四種不同類(lèi)型的信號(hào)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(duì)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(guò)與MHC特別是Ⅱ類(lèi)分子的有效相互作用激活宿主的免疫系統(tǒng)。TCR-T細(xì)胞可以識(shí)別細(xì)胞內(nèi)的腫瘤特異性抗原,而CAR-T細(xì)胞主要識(shí)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(guò)這種方式,工程化的CAR能夠識(shí)別特定的腫瘤相關(guān)抗原,CAR能夠在不經(jīng)過(guò)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(shí)別腫瘤抗原具有某些缺點(diǎn),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?xún)?yōu)勢(shì),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(duì)抗原的依賴(lài)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(lài)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(dòng),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(wú)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(shí)間長(zhǎng)。同時(shí),CAR-T細(xì)胞呈現(xiàn)出更快的殺傷功能,并向下一個(gè)腫瘤靶點(diǎn)遷移(連環(huán)殺傷),這與TCR-T細(xì)胞延長(zhǎng)信號(hào)傳導(dǎo)和延長(zhǎng)殺傷時(shí)間形成鮮明對(duì)比。

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(xiàng)使用TCR-T療法的研究正在進(jìn)行中,其中71項(xiàng)是針對(duì)特定TAA或新抗原的特異性TCR,有32項(xiàng)研究已經(jīng)完成。NY-ESO-1是最常見(jiàn)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(dòng)因子,如WT1、KRAS和TP53,也是流行的TCR-T靶點(diǎn)。                    

共有83名贊助者/合作者發(fā)起或參與TCR-T細(xì)胞治療的研究,包括美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院(NIH)、政府組織、行業(yè)和大學(xué)/學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。目前,美國(guó)國(guó)家癌癥研究所(NCI)共支持了53個(gè)TCR-T項(xiàng)目,占到了所有正在進(jìn)行項(xiàng)目的20%。

在開(kāi)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(yàn),分別為11項(xiàng)和7項(xiàng)。最近,報(bào)道了一項(xiàng)針對(duì)人乳頭瘤病毒(HPV)-16 E7蛋白的TCR-T細(xì)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(yàn)(NCT02858310)。在這項(xiàng)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(xì)胞療法的一個(gè)里程碑式的臨床試驗(yàn),證明靶向病毒抗原對(duì)病毒相關(guān)癌癥患者具有良好的臨床效果。其他被探索為T(mén)CR靶點(diǎn)的病毒抗原包括HPV-E6蛋白、來(lái)自EB病毒(EBV)的抗原和人類(lèi)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)靶點(diǎn),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(xì)胞肺癌中也顯示出臨床療效。完成的TCR-T臨床試驗(yàn)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(yàn)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(jì)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(yàn)來(lái)確認(rèn)這些TCR-T療法的實(shí)際臨床療效。

TCR-T細(xì)胞治療的挑戰(zhàn)和潛在解決方案

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(diǎn)�？朔�這些挑戰(zhàn)將是未來(lái)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(diǎn)非常有限。目前使用的大多數(shù)靶點(diǎn)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(diǎn)。然而,在TCR-T臨床開(kāi)發(fā)新抗原的主要挑戰(zhàn)包括:(1)新抗原形成突變?cè)诤艽蟪潭壬鲜莻�(gè)體化的,并且在癌癥患者之間存在差異,因此難以開(kāi)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(lái)的報(bào)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(cè)序技術(shù)的發(fā)展,特別是單細(xì)胞DNA測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和成熟的體外驗(yàn)證方法,以個(gè)性化新抗原為靶點(diǎn)的TCR-T免疫治療可能在未來(lái)幾年成為一種流行的癌癥治療方法。此外,新出現(xiàn)的TAA類(lèi)別,如癌胚抗原,也可能構(gòu)成未來(lái)TCR-T發(fā)展的可行靶標(biāo)。

最大化治療性TCR表達(dá)

轉(zhuǎn)基因α和β鏈的正確配對(duì)是阻礙TCR-T細(xì)胞發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一。由于每個(gè)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(gè)相關(guān)問(wèn)題是,不恰當(dāng)?shù)摩?β鏈TCR配對(duì)將競(jìng)爭(zhēng)CD3復(fù)合物,從而降低治療性TCR的表面表達(dá)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

有幾種方法可對(duì)轉(zhuǎn)導(dǎo)的TCR鏈進(jìn)行適當(dāng)配對(duì),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(jí)結(jié)構(gòu);(4)向轉(zhuǎn)導(dǎo)TCR的細(xì)胞內(nèi)部分添加信號(hào)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?xún)?yōu)化表達(dá)。

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(xiǎn)促使研究人員更仔細(xì)地研究共同的新抗原。目前,多個(gè)癌基因熱點(diǎn)突變正在被研究作為潛在的TCR靶點(diǎn),如磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)、KRAS和TP53。此外,通過(guò)帶有自殺基因的基因工程化的TCR-T細(xì)胞是采用的一項(xiàng)重要安全措施。顯然,發(fā)展可靠識(shí)別的個(gè)性化、高度特異性和免疫原性的腫瘤抗原靶點(diǎn)對(duì)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(gè)非常有希望的方案,可以克服制造問(wèn)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(duì)工程化淋巴細(xì)胞的排斥。

內(nèi)源性TCR基因、HLA-I位點(diǎn)或CD52分子的缺失是避免TCR-T移植失敗的策略之一,可通過(guò)多種方法實(shí)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)

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(xì)胞過(guò)繼性療法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而,提高TCR-T免疫治療的抗腫瘤療效仍然有幾個(gè)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(dá)并實(shí)現(xiàn)最佳功能。這些問(wèn)題的解決將有助于充分發(fā)揮TCR-T細(xì)胞治療的潛力,給腫瘤患者解除病痛帶來(lái)希望。

參考文獻(xiàn):

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