前言

T细胞受体（TCR）是一种谱系定义的、锚定在膜表面的克隆型免疫受体，在T淋巴细胞的配体依赖性激活中发挥核心作用。因此，TCR能够靶向肿瘤细胞选择性表达的蛋白质，包括新抗原、癌症种系抗原和病毒癌抗原。与抗体只能和细胞表面表位结合不同，TCR可以对来源于整个癌细胞蛋白质组的抗原作出反应。这包括了约88%的蛋白质，如细胞质、细胞核和线粒体中的蛋白。TCRs与细胞内抗原结合的独特能力极大地扩展了可选择的免疫靶标的范围，它们识别与人类白细胞抗原（HLA）分子结合的蛋白水解降解多肽，这些多肽被递呈到人类细胞表面。几乎所有美国食品和药物管理局（FDA）批准的癌症免疫疗法都能促进表达TCR的T细胞的激活和扩增，从而对肿瘤抗原进行识别。

TCRs显示出对配体的高灵敏度，肿瘤细胞表面的特异性肽/HLA（p/HLA）复合物的数量通常在1-100个分子的范围内，这比治疗性抗体所需的分子数量小几个数量级。然而，只有一到三个p/HLA复合物就足以触发T细胞效应器功能。同时，TCRs具有显著的特异性，它们可以区分因单个氨基酸突变而不同的肽，以及相同氨基酸的不同立体异构体。

尽管有以上优点，第一种TCR治疗药物（tebentafusp）在2022年才获得批准。相反，抗体及其衍生物，包括抗体偶联药物、双特异性抗体和嵌合抗原受体（CAR）T细胞，自20世纪90年代中期以来一直是癌症治疗的支柱。开发基于TCR的癌症免疫疗法具有极大的挑战，同时也具有广阔的前景。

TCR的结构与重组TCRs

TCR不是单个分子；相反，它是一种蛋白复合体，其中抗原识别和信号转导的功能涉及不同的亚基。TCR的功能单元是由六种蛋白组成的八聚体复合物：克隆型TCRα/TCRβ链和不变的CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ链，二聚亚基TCRαβ:CD3δε:CD3γε:CD3ζ以1:1:1:1的方式组装。TCR链均不具有信号转导结构域，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细胞激活和细胞命运。

基于这些结构，利用工程化TCR的新技术有ImmTAC、TRuCs和TAC等。

免疫动员单克隆T细胞受体（ImmTAC）

ImmTACs是使用工程化、可溶性和亲和增强的单克隆TCRs（mTCRs）设计的。ImmTACs基本上是融合蛋白，结合了工程化的TCR靶向系统和单链抗体片段（scFv）效应器功能。在ImmTACs的构建中， TCR能够识别来自人类白细胞抗原（HLA）呈递的细胞内靶点的肽。

ImmTAC通过特异性靶向肿瘤细胞表面的HLA-肽复合物，并通过scFv抗体片段与CD3的相互作用促进T细胞介导的效应器功能。ImmTAC还以剂量依赖性方式激活CD8+T细胞，并能有效地重定向和激活效应和记忆CD8+和CD4+细胞。ImmTAC通过分泌多种细胞因子表现出多功能反应，如TNF-α、IFN-γ、IL-6、MIP1α-β和IFN-γ诱导蛋白10。

此外，选择合适的靶抗原是ImmTACs的关键，质谱技术和MHC多聚体技术有助于识别合适的抗原。值得注意的是，TCR工程化T细胞也表现出非预期靶向毒性。总的来说，ImmTACs已被证明能增强TCR-T细胞的抗肿瘤反应，但其安全性有待进一步研究。

T细胞受体融合结构

T细胞受体融合结构（TRuCs），一种与T细胞受体亚单位融合的抗体结合域，设计用于有效识别肿瘤表面抗原。TRuCs由靶向肿瘤相关抗原的特异性抗体融合到5个TCR亚基（TCRα、TCRβ、CD3?、CD3γ和CD3δ）的胞外N-末端组成，为工程化T细胞提供了新的靶向特异性和HLA非依赖性靶细胞清除能力，可被相应的靶细胞激活。

与第二代CAR-T细胞相比，该方法显示出更好的抗肿瘤效果。此外，TRuCs支配TCR复合体的全部信号机制，而CARs仅利用分离的CD3ζ胞内段的有限信号。

T细胞抗原偶联剂（TAC）

T细胞抗原偶联剂是另一个工程化TCR细胞，以非MHC依赖性方式诱导更有效的抗肿瘤反应并降低毒性。TAC嵌合蛋白通过与CD3结构域的结合，从而形成TCR/CD3复合物并获得更多的T细胞应答。

TAC受体的活性与CD3结合域的选择密切相关。例如，与UCHT1相比，来自OKT3（muromonab-CD3）的单链抗体具有较低的细胞因子产生和细胞毒性，这可能导致实质上不同的功能结果。与第二代CARs相比，TAC基因工程化的T细胞不仅有利于过继后在实体瘤的更大浸润，而且减少了T细胞在表达抗原的健康组织中的扩增和肿瘤外毒性。

TCR疗法的开发进展

可溶性双特异性TCR和TCR模拟物

多种ImmTAC和TCR模拟物已进入人体临床试验。Tebentafusp是一种靶向HLA-A*02:01-限制性gp100表位的ImmTAC，2022年获得了FDA的批准，用于治疗不可切除或转移性葡萄膜黑色素瘤。在I–III期试验中，Tebentafusp给药后的总体缓解率适中（4.7-9.1%）。然而，在一项随机III期试验中，与对照组患者相比，接受Tebentafusp治疗的患者具有显著的总体生存益处。此外，tebentafusp观察到的预期靶向/非肿瘤毒性，包括皮疹和白癜风。重要的是，迄今为止，在接受ImmTAC治疗的患者中没有观察到高级别的神经毒性事件。其它针对NY-ESO-1、MAGE-A4、MAGE-A8和PRAME产生的额外HLA-A*02:01-限制性表位的ImmTAC目前处于早期临床开发阶段。

TCR-T细胞治疗

截止2021年8月9日，在ClinicalTrials上共有175项使用TCR-T疗法的研究正在进行中，其中71项是针对特定TAA或新抗原的特异性TCR，有32项研究已经完成。NY-ESO-1是最常见的靶向抗原，在多种癌症中均有表达，包括骨髓瘤、黑色素瘤等。其他肿瘤睾丸相关抗原，如PRAME和MAGE蛋白，以及黑色素瘤分化抗原MART-1和gp100，以及最近的癌症驱动因子，如WT1、KRAS和TP53，也是流行的TCR-T靶点。

在开发TCR-T疗法的29家制药公司中，葛兰素史克和Adaptimunime发起了最多的临床试验，分别为11项和7项。最近，报道了一项针对人乳头瘤病毒（HPV）-16 E7蛋白的TCR-T细胞治疗转移性人乳头瘤病毒相关上皮癌的1期临床试验（NCT02858310）。在这项研究中，12名接受治疗的患者中有6名出现了客观的临床反应，观察到了稳健的肿瘤消退。这是TCR-T细胞疗法的一个里程碑式的临床试验，证明靶向病毒抗原对病毒相关癌症患者具有良好的临床效果。其他被探索为TCR靶点的病毒抗原包括HPV-E6蛋白、来自EB病毒（EBV）的抗原和人类内源性逆转录病毒（HERV）靶点，如HERV-E。此外，靶向TAAs 的MART-1和NY-ESO-1 TCR-T疗法在晚期黑色素瘤、骨髓瘤和非小细胞肺癌中也显示出临床疗效。完成的TCR-T临床试验的总有效率（ORR）在0~60%之间。

TCR疗法的挑战

尽管基于TCR-T细胞的免疫疗法已在大部分接受治疗的患者中显示出一定的临床疗效，但在许多领域仍然面临着诸多挑战。这些挑战包括：（1）靶向正常组织引起的免疫毒性；（2）工程化T细胞中TCR表达不足或短暂表达；（3）T细胞耗竭和功能障碍；（4）肿瘤免疫逃逸，以及（5）大多数癌症患者缺乏有效的肿瘤特异性抗原作为靶点。克服这些挑战将是未来取得更大临床成功的关键。

新靶标的发现

目前，用于TCR-T的有效和安全免疫治疗的肽抗原靶点非常有限。目前使用的大多数靶点是TAA，尽管在肿瘤组织中上调，但在正常组织中仍保持低水平的表达，这可能导致自身免疫毒性。因此，新抗原似乎是TCR-T癌症治疗最安全的靶点。然而，在TCR-T临床开发新抗原的主要挑战包括：（1）新抗原形成突变在很大程度上是个体化的，并且在癌症患者之间存在差异，因此难以开发出广泛应用的免疫治疗产品；（2）新抗原在肿瘤组织中的表达常常是异质性的。

尽管如此，近年来的报告强调了肿瘤细胞广泛共享的免疫原性新抗原的出现，包括突变的KRAS和TP53。许多其他研究也证明了可用于产生潜在治疗性肿瘤特异性TCR的共享新抗原的免疫原性。随着下一代测序技术的发展，特别是单细胞DNA测序、转录组测序和成熟的体外验证方法，以个性化新抗原为靶点的TCR-T免疫治疗可能在未来几年成为一种流行的癌症治疗方法。此外，新出现的TAA类别，如癌胚抗原，也可能构成未来TCR-T发展的可行靶标。

最大化治疗性TCR表达

转基因α和β链的正确配对是阻碍TCR-T细胞发展的主要挑战之一。由于每个转导的T细胞包括两条内源性TCR链和两条转化的TCR链，因此具有未知特异性的异二聚体可导致潜在的自身免疫后果。另一个相关问题是，不恰当的α/β链TCR配对将竞争CD3复合物，从而降低治疗性TCR的表面表达和信号转导。

有几种方法可对转导的TCR链进行适当配对，包括：（1）部分鼠源化TCR的恒定区；（2）添加半胱氨酸残基以促进引入TCR链的二硫键；（3）改变内源性TCR恒定区的二级结构；（4）向转导TCR的细胞内部分添加信号域；（5）将TCR-α/β链引入替代效应细胞或构建单链TCR。

增强治疗性TCR表达的方法包括：（1）TCR-α和TCR-β链转基因的密码子优化，以及（2）改变TCR-α/TCR-β载体配置以优化表达。

减少不良事件

通常，靶向非肿瘤毒性是TAA的主要关键障碍，这种风险促使研究人员更仔细地研究共同的新抗原。目前，多个癌基因热点突变正在被研究作为潜在的TCR靶点，如磷酸肌醇-3-激酶（PI3K）、KRAS和TP53。此外，通过带有自杀基因的基因工程化的TCR-T细胞是采用的一项重要安全措施。显然，发展可靠识别的个性化、高度特异性和免疫原性的肿瘤抗原靶点对于减少与TCR-T细胞治疗相关的不良事件至关重要。

异体T细胞的移植物抗宿主病

使用同种异体T细胞是一个非常有希望的方案，可以克服制造问题、患者相关免疫细胞缺陷和治疗延迟。为了使用同种异体T细胞，有必要控制由转导的同种反应性淋巴细胞引起的移植物抗宿主病以及宿主免疫系统对工程化淋巴细胞的排斥。

内源性TCR基因、HLA-I位点或CD52分子的缺失是避免TCR-T移植失败的策略之一，可通过多种方法实现，如基因编辑或使用siRNA。此外，多能干细胞技术也被认为是一种潜在的解决方案。

小结

基于TCR的治疗代表了一类新的肿瘤精准治疗。通过一种独特的作用机制，TCRs使细胞内蛋白成为可操作的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，TCRs带来了新的挑战。包括如何安全地增加治疗性TCR的亲和力，如何在患者群体中鉴定共有的肿瘤特异性抗原和TCR，以及如何调节TCR的表达并实现最佳功能。这些问题的解决将有助于充分发挥TCR-T细胞治疗的潜力，给肿瘤患者解除病痛带来希望。

参考文献：

1.Tcell receptor therapeutics: immunological targeting of the intracellular cancerproteome. Nat Rev Drug Discov.2023 Oct 27.

2. Engineered TCR-T CellI mmunotherapy in Anticancer Precision Medicine: Pros and Cons. Front Immunol.2021;12: 658753.

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

原文标题:T细胞受体疗法的进展与挑战