过继细胞治疗(ACT)：TCR-T的挑战和新技术

ACT是一种积极的生物策略，它使用“活”药物，即患者免疫细胞被收集、扩增并在体外进行工程处理，然后再注入患者体内以杀死病原体和/或癌细胞。肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)治疗、工程T细胞受体(TCR)-T细胞治疗和CAR-T细胞治疗是三种主要的治疗方法。其中，CAR-T已获得市场批准，并在治疗血液系统恶性肿瘤方面取得了相当大的成功。此外，研究人员还表达了对应用CAR工程技术修改其他免疫细胞的兴趣。因此，基于CAR技术开发了一系列新的ACTs，包括CAR-NK、CAR-M、CAR-γδT和CAR-NKT。涉及这些方法的临床研究正在迅速增加，尽管它们有优点和缺点。

图1 肿瘤治疗中过继细胞治疗的现状总结。

图2 肿瘤治疗临床试验中过继细胞疗法的发展阶段和TCR-T、CAR-T和CAR-NK细胞的靶点。

TCR-T：对抗实体瘤的利剑

TCR-T细胞治疗是将正常T细胞与抗原特异性TCRα和β链转导以产生肿瘤特异性T细胞，然后将其扩增并重新注入体内以特异性杀伤肿瘤细胞的过程。多项临床试验结果表明，针对特定肿瘤抗原的TCR工程T细胞对转移性黑色素瘤、晚期软组织肉瘤、滑膜肉瘤、卵巢癌、头颈癌、肝癌等具有潜在的治疗潜力。

优势

尽管TCR-T细胞是人工制造的，但它们的TCR结构来自天然存在的T细胞；因此，它们保留了天然TCR的许多优点(图1)。(1)TCR-T细胞具有完整的TCR结构，可以充分介导TCR信号，募集所有共刺激分子，从而显示出强大的抗肿瘤活性。(2)TCR的激活依赖于MHC呈递的抗原。由于MHC可以呈递内源性过表达抗原和新抗原以及外来的病毒蛋白，并且不受这些抗原的亚细胞定位的影响，因此TCR-T细胞治疗对大量的靶抗原库是有效的。(3)只需要极少量的靶抗原可激活TCR，使工程TCR-T细胞对低抗原密度的靶细胞保持其细胞毒性。

研究进展

TCR-T细胞疗法最近受到越来越多的关注，因此许多研究正在进入临床试验阶段。到目前为止，已经进行了约100多项TCR-T细胞治疗的临床试验，尽管大多数仍处于1期或2期(图2A)。基于TCR-T细胞治疗的优势，它已经在黑色素瘤、肝细胞癌、肺癌和宫颈癌等多种实体瘤中得到临床应用。NCT00670748，2015年将靶向NY-ESO-1的TCR-T细胞重新注入18例滑膜肉瘤和20例恶性黑色素瘤患者，报告的ORR分别为61%和55%。此外，NCT01352286将针对NY-ESO-1的TCR-T细胞用于20例多发性骨髓瘤患者，其中16例(80%)临床有效。最近，NCT04318964，TAEST16001靶向NY-ESO-1的亲和力增强的特异性TCR-T细胞治疗12例肉瘤患者（10例滑膜肉瘤，2例脂肪肉瘤），ORR为41.7%。

挑战和潜在解决方案

尽管TCR-T细胞疗法在临床试验中取得了可喜的成果，但临床前研究和产业化仍面临许多挑战(图1)。因此，TCR-T细胞疗法的临床研究进展慢于预期。

1、on-target off-tumor毒性

理想的肿瘤治疗靶点应该具有三个重要特征：肿瘤特异性、高免疫原性和在肿瘤组织中的高表达。目前，TCR-T细胞治疗主要针对三类靶点：(1)肿瘤细胞高表达但正常细胞不表达或仅弱表达的肿瘤相关抗原(TAA)，如肿瘤-睾丸抗原、MAGE-A4和间皮素(图2B)。然而，TAA在一些关键组织中的表达在实践中并不能完全排除，这往往会导致无法耐受的毒性。否则，T细胞会经历胸腺阴性选择，从而消除与自身抗原具有高亲和力的淋巴细胞，从而导致针对TAAs的TCR亲和力较低。这两个局限性限制了靶向TAAs的TCR-T细胞治疗的抗肿瘤效果。(2)肿瘤病毒抗原，如HPV16的E6和E7蛋白(图2B)，与外阴癌、阴道癌和宫颈癌相关，可以天然地呈现在细胞表面，使它们成为有效的肿瘤治疗抗原。然而，这种抗原的适用性是有限的，因为由肿瘤病毒引起的人类癌症只占12%。(3)由突变产生的新抗原，如与胰腺癌和结直肠癌密切相关的KRAS(G12V)和KRAS(G12D)突变(图2B)，是有希望的治疗靶点。然而，这些新抗原在自然界中很少发现，筛选新抗原表位的技术尚未开发出来。

用T细胞靶向不适当的抗原可能会导致严重的毒性，有时甚至是致命的，这已经在临床试验中观察到。2009年，【Blood.2009;114(3):535–46】分别给20名和16名黑色素瘤患者注射靶向MART-1和gp100的TCR-T细胞。虽然有30%和19%的患者达到了客观消退，但皮肤、眼睛和耳朵的正常黑素细胞也受到了攻击，对患者造成了严重的伤害。2013年报道的一个更严重的病例是【J Immunother.2013;36(2):133–51】，其中靶点是MAGE-A3(KVAELVHFL)。在这项研究中，TCR-T细胞还识别神经系统中的MAGE-A12(KMAELVHFL)，这直接导致了2名患者的死亡。这些病例表明，选择合适的靶点对于确保TCR-T细胞治疗的安全性和有效性至关重要。关于肿瘤靶抗原的选择还需要进一步的研究。

2、持久性差

在回输之前，TCR-T细胞应该在体外扩增到足够的数量，这通常会诱导终末分化。因此，TCR-T细胞经常无法在患者体内建立持久的免疫反应。目前用于解决这一问题的主要方法包括从体内消除Treg和其他免疫抑制细胞，或使用分化较少的T细胞(如幼稚T细胞(Tn)、干细胞样记忆T细胞(Tscm)和中央记忆T细胞(Tcm))来产生TCR-T细胞。

3、工程化TCR的表达及正确配对

外源和内源TCR之间的竞争可能会影响工程TCR的表达和组装。研究表明，在内源性TCR被小干扰RNA(siRNA)精确敲低后，工程TCR的表达和活性都得到了提高。此外，由于TCR是α和β链的异源二聚体，存在内源性TCR链与外源链错配的风险。这可能会产生不良影响，比如减少正确配对的外源TCR的数量和功能，或者更严重的是，未经历胸腺阴性选择的错配TCR攻击正常细胞。已经在体外和小鼠模型中观察到错误配对的TCR诱导的毒性。然而，这个问题可以通过降低外源TCR的恒定区域来避免与内源TCR配对，或者通过在外源TCRα和β链的恒定区域引入更多的半胱氨酸残基来提高其配对效率来解决。将工程TCR克隆到γδT细胞中也可能是一种有效的方法，因为它们不表达TCRα和β链。

4、TME的约束

TME对TCR-T细胞功能有重要影响。在实体瘤中，CXCL9和其他募集T细胞的趋化因子的表达降低，而抑制细胞和分子的浓度增加，从而创造出基本上抑制TCR-T细胞活性的抑制免疫环境。联合使用免疫检查点抑制剂可能有助于解决这个问题，【Clin Cancer Res. 2016;22(2):436–47】在小鼠肺癌模型中，将TCR-T细胞与PD-1抗体联合，观察到TCR-T细胞的抗肿瘤效果显著增加。此外，实体瘤中存在的低氧和酸性环境也限制了TCR-T细胞的功能。一种名为omeprazole的抗酸药可以缓解肿瘤中存在的低pH环境，这可能会增加TCR-T细胞在体内的抗肿瘤活性。

使用TCR-T细胞治疗的临床研究主要集中在治疗实体瘤，包括黑色素瘤、结肠癌和滑膜肉瘤，并显示出良好的结果。然而，这种疗法的一些问题需要注意。寻找具体靶点仍然是这一领域的一项关键任务。同时，与其他免疫细胞疗法类似，TCR-T细胞疗法也必须克服免疫抑制TME和渗透性和持久性差等挑战。这些挑战严重限制了TCR-T细胞疗法在临床环境中的使用。

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