TCR工程T细胞的挑战和新策略.docx

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1、TCR工程T细胞的挑战和新策略近年来，肿瘤免疫治疗方兴未艾，群雄并起，其中最有效的 治疗策略之一就是过继细胞转移疗法（ACT）。包括患者来源的 肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）,嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）和T 细胞受体工程化T细胞（TCR-T）的过继细胞转移疗法获得了显 著的临床进展。TCR-T使用针对肿瘤而优化的特异性TCR,能识别来自细胞 表面和细胞内靶点的表位，包括肿瘤相关抗原、癌胚抗原、病毒 癌蛋白和肿瘤特异性新抗原（neoAg）,这些抗原主要分布在肿 瘤细胞的细胞质和细胞核中。此外，由于TCR针对敏感抗原而开 发的，因此它们能够以远低于CAR-T激活所需的浓度识别表位。 因此，TCR

2、-T在治疗人类癌症方面具有巨大的潜力。目前，一些新的技术和新策略正在应用于TCR-T,有助于提 高TCR-T治疗的疗效和安全性，能够穿透实体瘤并抵抗免疫抑制 性肿瘤微环境。这些新策略将显著改善癌症免疫治疗，尤其是实 体瘤，并可能为根除多种癌症提供一种总体策略。T细胞过继转移疗法基于T淋巴细胞的过继转移癌症免疫治疗可分为三种方法。第一种是肿瘤浸润淋巴细胞疗法，其收集已经浸润患者肿瘤 的自然产生的T细胞，体外扩增，然后将其重新注入患者体内。 然而，这些TIL并非在所有患者中都存在，并且通常很难分离出 肿瘤特异性TIL,或者可能产生的细胞太少，无法达到治疗效果。第二种方法是嵌合抗原受体修饰的T细胞，

3、通过直接将T细 胞与已知的肿瘤特异性CAR结合。CARs是将单链抗体与T细胞激 活信号域（如CD28-CD3 或4-1BB-CD3 ）连接起来的融合分子。 当CAR被导入人类T细胞时，抗体片段在工程化T细胞表面表达， 以识别肿瘤细胞上表达的肿瘤抗原，而CD28-CD3 或4-1BB-CD3 结构域在抗体与肿瘤抗原结合后传递刺激信号，激活CAR-T细 胞攻击肿瘤。CAR-T细胞不受MHC分子的限制，因此一种CAR-T结构可以 用于治疗任何患者，而不管其遗传背景如何。然而，基于抗体的 CR只能识别细胞表面表达的抗原，而不能识别细胞内抗原，这 限制了 CAR-T治疗可定位的靶点和潜在肿瘤类型的数量。

4、第三种方法是T细胞受体(TCR)工程化T细胞,它使用在 天然T细胞上发现的TCR来赋予特异性，而不是基于抗体的CAR。 TCR可以从肿瘤反应性T细胞中分离出来，并进一步修饰以增强 表达和功能。TCR可以识别细胞表面和细胞内靶点，包括突变产 生的肿瘤细胞特异性新抗原。使用TCR-T的缺点是TCR受MHC分 子的限制，因此任何给定的TCR只能用于治疗具有相应MHC遗传 背景的患者。TCR-T细胞治疗的临床现状截止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

5、-I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-I和gpl00,以及最近的癌症驱动因子，如 WTl、 KRAS 和 TP53 , 也是流行的 TCR-T 靶 点。TCR-T在实体瘤中的初步临床研究显示了有希望的结果。亲 和力增强的Nyesoi-TCr在转移性黑色素瘤患者中的临床有效率 (ORR)为45-55%,在转移性滑膜肉瘤患者中的临床有效率为 50-6i%o同样的Nyesoi-TCR在多发性骨髓瘤患者中取得了 80% 的ORR,没有明显的副作用，包括70%的完全响应(CR),中位 无

6、进展生存期（FPS）为19个月。最近，以HPV-16 E7为靶点的 TCR-T治疗转移性HPV相关上皮癌的1期临床试验取得了 50%的 ORR （6/12） o近年来，neoAg被发现是一类免疫原性肿瘤特异性抗原，其 来源于自身蛋白的肿瘤特异性突变或来自导致肿瘤的致癌病毒 蛋白。针对neoAgs和病毒蛋白的特异性T细胞不会经历中枢胸 腺耐受性选择，从而有可能针对这些靶点分离出高亲和力T细胞 克隆。这些抗原很少在细胞表面表达，代表了使用TCR-T治疗实 体瘤的机会。TCR-T肿瘤免疫治疗的挑战尽管基于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,但要实现TCR-T免疫

7、治疗的真正前景, 仍有一些障碍有待克服。在早期临床试验中，一些无反应的患者 缺乏输注T细胞的体内持久性，这表明转移的TCR-T细胞需要额 外的支持以提高其体内存活率。一些晚期复发的患者没有证据表 明肿瘤中存在T细胞浸润，而且输注的TCR-T细胞面临着一个不 利的免疫抑制肿瘤微环境（TME）。此外，TCkTR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。TCR

8、-T肿瘤免疫治疗的新策略通过减少TCR错误配对增强TCR表达和功能转基因和B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B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-B链引入

9、替代效应细胞或构建单链TCRo增强治疗性TCR表达的方法包括：（1） TCR和TCR-日链 转基因的密码子优化，以及（2）改变TCR-a/TCR-B载体配置以 优化表达。增强工程化T细胞的持久性和抗肿瘤功能T细胞的持久性是持久性免疫监测的基本要求，为了维持转 移的T细胞的持久性，多种细胞因子被联合应用以支持T细胞的 存活和扩增。标准ACT方案包括用细胞毒性药物（包括环磷酰胺 和氟达拉滨）去除淋巴细胞，然后在T细胞转移后给予重组人IL-2。 细胞因子可以以自分泌或旁分泌方式发挥作用，调节周围环境， 干扰TME中存在的免疫抑制细胞因子。包括IL-12、IL-7、1在15、 IL-18, IL-21

10、和IL-23在内的一系列细胞因子目前正在研究中， 并已进入早期临床试验阶段。另外，将过继性T细胞与免疫检查点阻断疗法相结合可能是 增强抗肿瘤活性、持久性和记忆细胞形成的有效策略。在胶质母 细胞瘤和乳腺癌细胞系中，抗PDT抗体增强了抗HER2 CAR-T细 胞的抗肿瘤活性。此外，一些研究已经采用其他策略来阻断PDT, 例如基因编辑以使CAR-T细胞分泌PD-1阻断抗体或下调PD-Io最后，有目的地选择T细胞亚群是增强过继转移T细胞的持 久性和功能性的另一种方法。低分化T细胞，如TSCm和TCnI细 胞，在转移到荷瘤小鼠体内时比效应T细胞更有效，因此，对幼 稚T细胞的修饰可以产生抗原特异性Tscm

11、和TCm细胞，它们在 体内具有长时间的持续性，从而介导强烈、持久的抗肿瘤反应。增强工程化T细胞向实体瘤的归巢和渗透为了根除肿瘤,肿瘤特异性CTL需要迁移并渗透到实体瘤中， 这是由肿瘤分泌的趋化因子和CTL上表达的趋化因子受体之间的 相互作用驱动的。这为设计肿瘤特异性T细胞的趋化因子受体创 造了机会，以匹配已知的趋化因子或TME中丰富的细胞因子。多种趋化因子/趋化因子受体策略已用于免疫治疗性T细胞 临床前研究，以促进过继性T细胞靶向肿瘤，包括利用CXCR3、 CXCR2、CCR5、CCR2和CCR3轴。目前还没有获得批准的癌症趋化 因子免疫治疗策略，但多个研究显示其具有良好的临床潜力。克服免疫抑

12、制肿瘤微环境将工程化T细胞渗透到肿瘤中只是抗癌的第一步。肿瘤细胞 居住在一个由浸润和驻留的宿主细胞、分泌因子和细胞外基质组 成的异质微环境中。浸润细胞包括免疫异质性细胞，如Treg. TAM 和MDSCs,分泌因子包括免疫抑制细胞因子ILTO和TGF- , TME 还包括基质细胞，如CAFo这些成分可以相互作用，诱导恶性细 胞生长、迁移和转移的支持环境，从而避开免疫系统和肿瘤特异 性 CTLoTME中的大多数肿瘤基质细胞表达免疫抑制检查点配体 PD-Ll,它可以与T细胞上表达的PDT相互作用，从而抑制抗肿 瘤功能，导致过继转移的TIL、CAR-T和TCR-T的耗竭。这种效 应可以通过使用抗PD

13、T和抗PD-Ll抗体的检查点阻断剂来缓解。 在活化T细胞上表达的CTLA-4具有类似的效果，因为CTLA-4与 抗原呈递细胞上的CD80/86结合，在与T细胞共刺激分子CD28 的竞争中具有更高的亲和力，从而抑制抗肿瘤免疫。抗CTLA4抗 体既能阻断CTLA4和CD80/86之间的相互作用，也能消耗Treg, 从而促进肿瘤特异性CTL的共刺激和扩增，提高临床效益。通过靶向新抗原增强肿瘤特异性杀伤目前，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

14、-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

15、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。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

16、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-1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 siRNAo此外，多能干细胞技术也被认为是一种潜在的解决方案。小结近年来，工程化T细胞在治疗血液瘤方面显示出极为优越的 疗效。TCR调节对于T细胞的再活化、免疫应答及其对外来抗原 的临床效应至关重要。而TCR-T细胞具有CAR-T无法比拟的优势, TCR可以识别来自表面和细胞内蛋白质的表位，与CAR-T相比， 能够检测范围更广的靶点，包括TAA.癌症种系抗原、病毒癌蛋 白和neoAg。此外，相比CAR-T, TCR仅需要更范围的亲和力就可 以激活T细胞，其在临床前和临床研究中显示出巨大的潜力。然而，提高TCR-T免疫治疗的抗肿瘤疗效仍然有几个关