T细胞免疫疗法已经彻底改变了许多类型癌症的治疗。然而，其中一些疗法的确切机制我们尚不清楚。
2023年7月，英国卡迪夫大学医学院的研究人员在 Cell 期刊发表了题为：Targeting of multiple tumor-associated antigens by individual T cell receptors during successful cancer immunotherapy 的研究论文【1】。
该研究在一名成功接受免疫治疗的黑色素瘤患者体内发现了一种“超级”杀伤性T细胞。这种占主导地位的、成功的杀伤性T细胞能够“多管齐下”地同时识别多种肿瘤相关抗原（TAA），而在此之前，科学家们一直认为单个杀伤性T细胞只能识别一种抗原靶标。这种超级T细胞有望为治愈癌症指明新道路。
近日，CAR-T细胞疗法先驱、宾夕法尼亚大学的 Carl June 教授在 Cell Research 期刊发表了题为：Swiss army knife T cell: one T cell many tumor targets 的文章【2】，介绍并点评了上述研究。
肿瘤细胞通常具有突变的蛋白质（新抗原）或异常表达的蛋白质（肿瘤相关抗原）。抗原呈递，是指抗原被抗原呈递细胞摄取并被消化成免疫原性肽，以肽-HLA复合物的形式呈现于呈递细胞表面，被细胞毒性T淋巴细胞（CTL）表面的T细胞受体（TCR）识别，监视来自细胞内的病原体、新抗原或肿瘤相关抗原产生的异常肽。
每个T细胞克隆都有一个独特的T细胞受体（TCR），可以识别独特的肽-HLA复合物。在成年人中，估计有数亿个独特的T细胞克隆在体内循环。TC的这种令人难以置信的多样性使T细胞能够识别大量的肽-HLA复合物。杀伤性或细胞毒性T淋巴细胞（CTL）可以通过其TCR识别靶细胞。这种相互作用通常会导致靶细胞凋亡。
图a：抗原呈递概述，蛋白质（抗原）被蛋白酶体降解成小肽，然后被装载到HLA中.一旦装载，HLA就可以离开内质网并呈现在细胞表面
图b：CTL细胞通过TCR识别来自异常蛋白的肽，从而杀死靶标细胞
在某些实体瘤中，肿瘤微环境中存在着T细胞。其中一些T细胞具有识别新抗原或肿瘤相关抗原的TCR。这些肿瘤特异性T细胞通常数量较少和/或被免疫抑制性的肿瘤微环境所抑制。肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）治疗是一种免疫治疗形式，从肿瘤中分离出免疫细胞，然后在体外激活和扩增。扩增后，这些细胞被输回患者体内，在那里它们发现并杀死肿瘤细胞。
图c：TIL疗法概述
肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）疗法在一些癌症患者中显示出有希望的结果，相关临床试验正在进行中。表征TIL识别的抗原，特别是那些治疗后经历持久缓解的患者，可能有助于TIL疗法的进一步发展。
在这项发表于 Cell 的研究中，Andrew Sewell 团队研究了一名曾经的IV期黑色素瘤患者，标记为MM909.24，该患者该患者成功接受了TIL免疫疗法，并在此后10年内保持无癌状态。
该患者50%的TIL扩增细胞能够在体外破坏其黑色素瘤细胞系。这些T细胞也能够以TCR-HLA依赖的方式识别和杀死其他黑色素瘤细胞系。从他的TIL细胞中分离到1个T细胞克隆——MEL8 T细胞。MEL8 T细胞能够以TCR-HLA依赖的方式杀死黑色素瘤和非黑色素瘤癌细胞。有趣的是，MEL8 TCR识别一种来自Melan A蛋白的肽，该蛋白在皮肤黑色素瘤中广泛表达。其抗肿瘤活性的广度令人惊讶，因为非黑色素瘤细胞系不表达Melan A蛋白。当黑色素瘤细胞系中的Melan A基因被敲除时，MEL8 T细胞仍然能够杀死它们。总之，这些实验表明MEL8 TCR也识别额外的肿瘤相关抗原（TAA）。
为了确定MEL8 TCR还能识别哪些肽，研究团队建立了一个人类TAA肽的数据库。使用该数据库，MEL8 TCR识别了前10个预测肽中的3个，这些肽来自3个不同的TAA：Melan A、BST2和IMP2。
虽然以前已经证明了TCR的交叉反应性，但从未在不同的TAA中显示过。当所有三种TAA肽均存在时，它们对MEL8 T细胞活化具有累加效应。最重要的是，当Melan A和BST2基因被敲除，只留下IMP2时，MEL8 T细胞仍然能够杀死肿瘤细胞。这一点尤其重要，因为抗原丢失是癌细胞使用的一种常见的免疫逃逸策略。
图d：MEL8 T细胞表达的一个TCR，可以识别来自3种不同TAA的3种肽，增强T细胞识别和对肿瘤细胞的杀伤
为了测试一般人群是否具有能够识别多种TAA的T细胞克隆，研究团队从健康个体中分离出免疫细胞。然后用每次只装载一种TAA肽的HLA刺激T细胞，持续4周。这些受刺激的T细胞能够与所有三种TAA结合，尽管只受到一种TAA的刺激，这表明大多数人都有能力针对多个TAA发起免疫反应。
肿瘤相关抗原（TAA）并非突变蛋白，其蛋白质序列正常，只是表达水平异常。这意味着TAA在肿瘤细胞中高表达，但在正常细胞中也可以低表达。这就提出了一个问题，即靶向TAA是否是一个好的策略，因为存在潜在脱靶效应，正常的健康细胞也可以被细胞毒性T淋巴细胞（CTL）杀死。
在这项研究中，这名MM909.24患者输注了数十亿个含有MEL8 T细胞的TIL细胞。他即使在完全缓解后，MEL8 T细胞仍存在于血液中，但没有报告组织损伤的病理迹象。这可能表明靶向多个TAA是安全的，但这一点需要更多的研究和更大的患者样本。
这项首次表明，单个TCR可以识别多个TAA，这一点特别有用，因为能够识别多个TAA具有累加效应，并可能限制肿瘤免疫逃逸。因此，这一发现具有重要的转化意义，可用于开发新的TCR-T细胞疗法。
论文链接：
1. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00696-7
2. https://www.nature.com/articles/s41422-023-00871-7
转自：“生物世界”微信公众号
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