背景：
T细胞受体(T cell receptor, TCR)复合物是一种天然的抗原感受器，可检测、放大和协调细胞对来自细胞表面和细胞内蛋白的表位的免疫应答。因此，TCR能够靶向癌细胞选择性表达的蛋白质，包括肿瘤抗原、癌症胚系抗原和病毒癌蛋白。因此，TCR为一类新兴的肿瘤治疗提供了基础。
简介：
2023年10月27日，来自美国纪念斯隆·凯特琳癌症中心(MSKCC)的Christopher A. Klebanoff教授课题组在Nat Rev Drug Discov（IF: 120.1）杂志上发表题为“T cell receptor therapeutics: immunological targeting of the intracellular cancer proteome”的文章[1]。本文就TCR和TCR样分子在肿瘤治疗中的应用作一综述。这包括表达内源性或工程TCR、TCR双特异性衔接子和人类白细胞抗原(HLA)结合肽特异性抗体(TCR模拟物)的T细胞的过继细胞转移。作者讨论了与这些疗法临床发展相关的独特复杂性，如HLA限制、TCR检索、效力评估和交叉反应的潜力。此外，我们强调了新出现的临床数据，这些数据确立了基于TCR的疗法(包括肿瘤浸润淋巴细胞)在治疗多种人类恶性肿瘤方面的抗肿瘤潜力。最后，作者探讨了TCR疗法的未来，包括可安全增强效力的新兴基因组编辑方法和简化患者识别的策略。
主要结果：
基于TCR的治疗体系。
内源性TCR。
TCR不是单一的分子;相反，它是一种蛋白质复合体，其中抗原识别和信号转导功能在不同的亚单位中被划分。TCR的功能单位是由6种蛋白质组成的八聚体复合体:克隆型TCRα/ TCRβ半链以及不变的CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ链(图1a)。这些蛋白质以1:1:1:1的化学计量学组装，包括二聚亚基TCRαβ:CD3δε:CD3γε:CD3ζζ。少数循环T细胞(γδT细胞)表达TCRγδ而不表达TCRαβ。两种TCR半链均不具有信号转导域。相反，该受体依赖于与CD3分子的非共价相互作用来启动细胞内信号传导、T细胞活化和细胞命运决定。CD3γ、CD3δ和CD3ε亚基在遗传上相关，含有一个免疫受体酪氨酸激活基序(ITAM)，而CD3ζ亚基在遗传上无关，含有三个ITAM。
大多数TCRs对角停靠在p/HLA复合物上，Vα和Vβ结构域分别位于HLA结合肽的氨基端和羧基端。这种结构在TCR和p/HLA复合体之间建立了一个广泛的界面。此外，它将TCR序列多样性最大的区域，即体细胞重排的CDR3环定位在肽的中央核心上，在那里它们有助于受体的精细特异性。相比之下，生殖细胞系编码的CDR1和CDR2环主要(尽管不是全部)与定义HLA分子结合沟的两个α-螺旋接触。
外源性TCR与基因组编辑。
通过表达外源性TCRαβ基因序列，原代人T细胞的特异性可在遗传上被重定向，以识别肿瘤细胞显示的p/HLA复合物(图1b)。迄今为止，整合逆转录病毒和慢病毒载体是将外源性TCR引入临床应用的最常见手段。然而，也可以使用非病毒基因组整合技术，包括睡美人转座子/转座酶系统和规律间隔成簇短回文重复序列(CRISPR)-Cas9。尽管有广泛的安全性记录，但整合病毒载体也有一定的局限性。病毒半随机地整合可变拷贝数，导致异质转基因表达。此外，病毒的制造成本高，可引起插入诱变，并且运载能力相对有限。最后，整合病毒载体使内源性TCR半链保持完整。除了正常配对的内源性(α/β)和外源性(α'/β')TCR外，这可能会导致错配(α'/β，α/β')异二聚体。内源性和错配TCR的表达可能通过竞争有限的信号分子池而损害治疗效力。
TCR模拟物。
另一类双特异性T细胞结合蛋白称为TCR模拟物(TCR mimics)，使用通过肽连接体共价连接的两个抗体衍生的scFvs。一个scFv与癌细胞上的p/HLA分子表位结合，而另一个scFv与T细胞上的CD3复合体成员(图1d)结合。使用单链抗体作为抗原结合域的一个优点是，它们可以通过噬菌体和酵母展示文库等高通量技术从头生成，而这一特性目前还不能用于TCR。这一属性简化了开发候选分子所需的时间。与可溶性TCR相似，TCR模拟物体积小(约55 kDa)，使靶细胞和T细胞之间能够密切相互作用。TCR和TCR模拟物的功能、结构和分子动力学比较表明，这两种抗原受体以不同的方式结合它们的靶点。这些差异的部分原因是抗体和tcr可变结构域的定位不同。TCRs通常结合p/HLA复合物的一个宽区域，沿着肽的核心，利用涉及肽侧链和HLA分子不变区域的能量平衡相互作用。相比之下，许多TCR模拟物使用有限数量的高度聚焦的“热点”相互作用，偏向于HLA结合肽的末端或HLA螺旋的某一个。
治疗性TCR候选药物的发现。
来自肿瘤浸润淋巴细胞。
癌症经常被T细胞浸润，其中一个亚群对各种类型的肿瘤抗原有反应性。这些包括组织分化抗原、癌症生殖细胞系抗原(CGAs)、与转化癌病毒相关的抗原和突变衍生的新抗原。因此，肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)可作为TCR基因序列的来源，从而产生抗肿瘤免疫(图2a)。尽管TCR在肿瘤反应性T细胞中富集，但仅凭TCR频率通常不足以预测肿瘤反应性。这是因为大多数TILs是对病毒或其他病原体具有特异性的被动旁观者。因此，鉴定和分离肿瘤特异性TILs的策略被发展为三类:表型，功能和转录组。
HLA转基因小鼠。
表达HLA分子并经人类肿瘤抗原免疫的转基因(Tg)小鼠可作为TCR候选抗原的来源(图2b)。这种方法有几个优点。首先，它利用小鼠和人类蛋白质序列的差异作为一种策略，以克服胸腺选择对靶向自身抗原的TCR池的负面影响。其次，由于啮齿类动物相对容易免疫，因此HLA Tg小鼠是产生多种TCR的一种时间和成本效益高的方法。从免疫的HLA-Tg小鼠中获得的可变序列的T细胞克隆已被用作一些临床试验的TCR来源。在接受了来自HLA Tg小鼠的TCR的患者中，靶向抗肿瘤免疫的证据验证了这种方法的治疗潜力。然而，以这种方式来源的TCR的一个主要局限性是受体的小鼠可变序列可以包含免疫原性表位。
以TCR为基础的治疗的临床疗效。
肿瘤浸润性淋巴细胞。
由于TILs常富集于肿瘤反应性TCR克隆型，因此它们可作为非受体工程ACT的治疗性T细胞来源。TIL疗法是通过手术切除转移性肿瘤，然后进行体外T细胞扩增，以达到治疗数量(多达1011个细胞)。T细胞既可以批量扩增，也可以根据肿瘤反应性的证据进行选择。TILs通常在化疗预处理后使用，以清除作为稳态细胞因子(如IL-15)“汇”的旁观者淋巴细胞，并重塑免疫抑制肿瘤微环境。TIL输注后通常会接受为期多日的常见γ链细胞因子IL-2治疗，以促进T细胞植入。黑色素瘤和膀胱癌、乳腺癌、宫颈癌、胃肠道癌、头颈癌、肾癌、肺癌和卵巢癌含有对癌症抗原具有hla依赖性反应性的TILs。对于其中许多癌症，TIL ACT在早期临床试验、一项支持注册的单组2期试验和一项随机3期试验中使肿瘤客观消退。这些发现为以下原则提供了证据:基于TCR的疗法可在广泛的人类恶性肿瘤中介导癌症消退。
TCR工程T细胞。
TCR基因转移简化了许多与TIL和T细胞克隆疗法相关的实际挑战。这些益处包括获取自体T细胞的微创操作(如白细胞分离术);在相对较短的时间内开发出有效的细胞产品的可能性较大;预选择具有最佳效力和脱靶特征的TCR的机会;将TCR导入具有良好植入和增殖潜能的微分化T细胞群的能力;以及同时引入通过增强T细胞存活、对抑制性配体的抗性或通过TCR复合体增强抗原驱动信号传导来增强T细胞功能的遗传操作的机会。如下文所述，TCR临床试验针对不同类别的抗原，并且在许多情况下针对来自同一抗原的不同表位。
结论和展望：
基于TCR的治疗代表了一类新的精准肿瘤治疗。通过独特的作用机制，TCR使细胞内蛋白质组成为可采取行动的癌症选择性和癌症特异性免疫靶点的来源。同时，与传统的分子靶向治疗相比，TCR提出了新的挑战，因为它们需要两种生物标志物的共表达:一种靶蛋白和一种特定的HLA分子。由于HLA位点是人类基因组中多态性最高的区域，因此在无引导的情况下识别同时表达两种生物标志物的患者可能效率低下。临床二代测序彻底改变了将已批准的和研究性治疗与患者肿瘤中发现的特定分子异常相匹配的能力。
靶向癌症特定基因组改变的几种药物最近获得了批准，而不考虑疾病起源的部位。这一新的范式与以组织特异性但基因组不可知的方式开发癌症疗法的历史规范形成了对比。组织未知疗法的例子包括用于与高肿瘤突变负荷相关的恶性肿瘤的NTRK基因融合抑制剂和ICI。最近，缺乏常规对照组的单组研究被用于支持组织未知的小分子和抗体药物的批准。鉴于高应答率和可接受的毒性，该研究设计是合理的，并且大大加快了开发新疗法的时间。
迄今为止，大多数TCR工程细胞疗法使用自体αβ T细胞。尽管自体T细胞具有抗肿瘤疗效并可避免GVHD风险，但它们的使用对可扩展性和成本效率提出了挑战。第三方来源的T细胞，包括同种异体病毒特异性T细胞、同种异体TRAC编辑的自然发生或诱导的多能T细胞、γδ T细胞和CD3复合物工程的自然杀伤(NK)细胞，都可以产生支持TCR信号传导的“现成”产品。异基因TCR修饰的淋巴细胞能否达到自体T细胞的效力，特别是在实体恶性肿瘤患者中，目前仍不清楚，这将是正在进行的临床研究的一个重要领域。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41573-023-00809-z
参考文献：
[1] Klebanoff CA, Chandran SS, Baker BM, Quezada SA, Ribas A. T cell receptor therapeutics: immunological targeting of the intracellular cancer proteome. Nat Rev Drug Discov. 2023 Oct 27. doi: 10.1038/s41573-023-00809-z. Epub ahead of print. PMID: 37891435.
转自：“生物医学科研之家”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
