TCR-T细胞治疗实现KRAS-G12V/D肿瘤的精准治疗

KRAS基因突变是癌症中最为常见且致命的驱动突变之一，长期以来被视为"成药困难"的靶点，缺乏高效且安全的靶向治疗手段。最近，重庆医科大学第一附属医院乳甲外科和基础医学院肿瘤免疫调节与免疫干预重庆市重点实验室团队，连发三篇系列研究论文系统阐述了针对 KRAS G12V/D 突变的 T 细胞受体（TCR）-T 细胞免疫治疗技术研发的创新成果，解决了TCR-T细胞疗法面临的"高活性"与"高安全性"难以兼顾的核心挑战。这一系列研究成功筛选出针对关键致癌基因KRAS G12V/D突变的TCR，建立了独特的TCR"安全性改造"与"性能增强"技术平台，为开发广谱、高效、安全的抗实体瘤"off-of-shelf"(现货)免疫疗法提供了关键技术。

聚焦"致命突变"：精准发现高活性与高安全性的TCR

KRAS 基因是肿瘤驱动突变的 "典型代表"，在胰腺癌患者中约 60%-70% 携带 KRAS 突变；结直肠癌患者中也高达 20%-30%。这些突变会驱动肿瘤细胞无限增殖和转移。团队首先通过系统分析 KRAS 突变表位与人类白细胞抗原（HLA）的结合特性，发现KRAS G12V/D 表位具有与HLA-A*11:01稳定结合能力和较长的半衰期，为 T 细胞识别提供了稳定的靶点；同时在东亚人群中HLA-A*11:01呈高频人群，可覆盖更广泛的患者群体，可解决TCR- T细胞个性化免疫治疗带来的临床应用的局限性。

找到精准靶点后，团队面临两大挑战：如何筛选出能特异性识别 KRAS G12V/D 的 TCR？如何避免 TCR 对正常细胞的脱靶毒性？团队在原有创新技术平台的基础上【1,2】，通过进一步优化效率，建立了高效快速发现TCR药物技术平台，成功从健康人T细胞库中分离出稀少的KRASG12V/D特异性TCR克隆株，不仅在体外对KRASG12V突变肿瘤细胞表现出强大的杀伤能力，且在多种实体瘤的动物模型中展现出极强的肿瘤清除效果。安全性评价研究发现，HLA-A*11:01限制性的KRAS G12V的TCR普遍对RAB7B的自身抗原多肽存在不同程度的交叉识别，提示RAB7B交叉识别验证可能成为HLA-A*11:01限制性KRAS G12V特异性TCR独立的安全性评估指标。幸运的是，团队发现的强有效的KRASG12V/D特异性TCR克隆株（KT18）仅识别外源性非生理范围的极高浓度RAB7B多肽，而对内源性RAB7B或类似肽段没有脱靶活性，具有巨大的临床转化应用潜力【3】。

基于结构的TCR氨基酸的"精准修剪"："去毒增效"的工程化改造策略

脱靶毒性是 TCR-T 细胞治疗转化应用中首要解决的科学问题。团队研究发现KRAS G12D特异性TCR（TCR1）具有强功能抗肿瘤活力，但氨基酸扫描实验发现TCR1与自身抗原SMC1A交叉识别存在潜在安全隐患。团队利用蛋白结构生物学引导的氨基酸设计与哺乳动物TCR展示库系统相结合的生物技术，对TCR1关键区域进行定点突变和功能亲和力的筛选，对TCR氨基酸成功"精准修剪"去交叉反应识别，最终获得了全新的工程化TCR（TCR1a7）。经改造的TCR1a7完美地消除了对自身抗原SMC1A的识别，同时保持了对KRAS G12D肿瘤细胞的高亲和力和强大杀伤活性【4】。

图1. 靶向KRAS突变基因特异性TCR-T细胞抗肿瘤作用及基于晶体结构和TCR展示文库工程化筛选策略。A.测定KRAS G12V特异性TCR-T细胞的功能亲和力; B.测定TCR-T细胞对内源性KRAS突变的识别能力; C.测定TCR-T细胞的体内抗肿瘤效果及其统计学差异分析（D）；E.基于TCR晶体数据设计KRAS G12D特异性TCR的DNA突变文库; F.TCR1的真核展示及其筛选策略过程。

增强TCR功能活性的工程化平台

针对天然TCR对肿瘤识别能力偏弱的问题，团队开发了一套新颖的TCR工程化平台，旨在显著提升TCR功能活性，同时排除交叉反应识别避免毒副作用。该平台巧妙地采用 "正向筛选"与"负向筛选"交替进行的策略：用突变KRAS抗原刺激来扩增高活性的TCR克隆，再用野生型KRAS抗原刺激删除有交叉反应风险的TCR克隆。通过这一精巧的筛选流程，低亲和力TCR得到数十倍甚至上百倍提升的优化变体。这些优化后的TCR在体外展现出更强的肿瘤杀伤能力和细胞因子分泌水平，实现了疗效与安全性的最佳平衡，解决了通常TCR亲和力低抗肿瘤能力弱，或高亲和力产生交叉反应的药物筛选的技术瓶颈【5】。

图2. 高活性和高安全性的"正向筛选"与"负向筛选"策略。TCR筛选流程如下：1. 设计针对TCR CDR区的突变文库，结合正向及负向筛选策略；2. 通过筛选获得功能亲和力提高的克隆株；3. 通过X-scan筛选安全性的TCR克隆株；4. 系统性的评价TCR的功能活性。

从基础研究到临床应用的 "桥梁"

团队经过系列研究构建了一套"靶点筛选-TCR优化-临床前验证"的完整技术体系。首先建立了系统评价TCR免疫治疗靶点方法；然后建立了低成本、高效快速的TCR 药物筛选技术平台，最后建立结构引导的文库筛选技术，解决了 TCR 亲和力与安全性难以平衡的技术难题；通过多维度脱靶试验验证，建立了 TCR 临床前安全评估标准，为推进临床转化研究提供关键技术平台。靶向KRAS G12V/D的特异性TCR-T细胞的靶向治疗有望为肿瘤患者带来全新的治疗选择，为癌症精准免疫治疗开辟新路径。

本系列研究由重庆医科大学第一附属医院乳甲外科申美莹博士和重庆医科大学基础医学院免疫学教研室、肿瘤免疫调节与免疫干预重庆市重点实验室罗飞扬博士等作为第一作者, 重医附一院乳甲外科主任刘胜春教授、基础医学院免疫学教研室金艾顺教授和韩晓建博士作为共同通讯共同完成。

【1】A new cloning and expression system yields and validates TCRs from blood lymphocytes of patients with cancer within 10 days. Nat Med. 2013 Nov;19(11):1542-6.

【2】Rapid cloning of antigen-specific T-cell receptors by leveraging the cis activation of T cells. Nat Biomed Eng. 2022 Jul;6(7):806-818.

【3】Therapeutic potential of T cell receptor targeting the HLA-A*11:01-restricted KRASG12V neoantigen without cross-recognition of the self-antigen RAB7B in solid tumors. Journal for ImmunoTherapy of Cancer. J Immunother Cancer 2025;13:e011863.

【4】Identification of novel KRASG12D neoantigen specific TCRs and a strategy to eliminate off-target recognition. Journal of Translational Medicine. J Transl Med. 2025 Jan 17;23(1):78.

【5】Functional avidity enhancement of a T-cell receptor targeting the KRASG12D cancer neoantigen. Cellular Immunology. Cellular Immunology 414 (2025) 104999.

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