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TCR-T細(xì)胞治療癌癥的新研究進(jìn)展

文章來源:健康界發(fā)布日期:2024-04-08瀏覽次數(shù):123

過繼細(xì)胞療法包括將工程免疫細(xì)胞注入癌癥患者,以識別和消除腫瘤細(xì)胞。過繼細(xì)胞療法作為活藥物的一種形式,在過去的10年里經(jīng)歷了爆炸性的增長。T細(xì)胞受體(TCR)識別腫瘤抗原是免疫系統(tǒng)清除腫瘤細(xì)胞的天然機制之一。TCR-T細(xì)胞療法是一種新的細(xì)胞治療策略,它將外源性TCR引入患者的T細(xì)胞中。TCR-T細(xì)胞療法可以靶向癌細(xì)胞的整個蛋白質(zhì)組。用外源性TCRs改造T細(xì)胞來幫助患者抗擊癌癥已經(jīng)在臨床試驗中取得了成功,特別是在治療實體瘤方面。中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的趙祥研究員團隊,考察了TCR-T細(xì)胞治療在過去5年中的進(jìn)展。這包括腫瘤新抗原的發(fā)現(xiàn),TCR的蛋白質(zhì)工程技術(shù),TCR-T細(xì)胞治療的重編程策略,TCR-T細(xì)胞治療的臨床研究,以及中國TCR-T細(xì)胞治療的進(jìn)展。還對TCR-T細(xì)胞治療的未來發(fā)展提出了幾個潛在的方向。

免疫系統(tǒng)是人體的天然防御系統(tǒng),負(fù)責(zé)識別和殺死腫瘤細(xì)胞。雖然免疫系統(tǒng)可能由于免疫細(xì)胞耗竭、抑制性腫瘤微環(huán)境和多種腫瘤逃逸策略而無法清除腫瘤細(xì)胞,但可以通過蛋白質(zhì)工程或細(xì)胞工程來增強免疫系統(tǒng)以抗擊癌癥。在過去的20年里,見證了基礎(chǔ)免疫學(xué)的蓬勃發(fā)展,特別是在理解T細(xì)胞激活的檢查點機制和CARs的設(shè)計方面。同時,與腫瘤免疫學(xué)、治療靶點和分子設(shè)計相關(guān)的機制已成功轉(zhuǎn)化為經(jīng)批準(zhǔn)的免疫療法,挽救了許多癌癥患者的生命。免疫檢查點機制的發(fā)現(xiàn)和T細(xì)胞工程的發(fā)展使免疫療法成為當(dāng)代癌癥治療的關(guān)鍵支柱之一。

免疫治療可以采取多種形式,但大多數(shù)臨床成功來自抗體阻斷治療和過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移治療(ACT)。抗體阻斷治療包括免疫檢查點阻斷(ICB),如anti-PD-1和anti-CTLA-4治療。FDA已經(jīng)批準(zhǔn)了6種以上的anti-PD-1和anti-CTLA-4藥物。對于過繼細(xì)胞治療,CAR-T治療已取得重大成功,包括完全治白血病患者。CAR-T療法包括用人造受體轉(zhuǎn)導(dǎo)T細(xì)胞,該受體可以識別腫瘤細(xì)胞表面的抗原,并將激活信號傳遞給T細(xì)胞。CAR-T療法被批準(zhǔn)用于B細(xì)胞淋巴瘤,但沒有CAR-T療法被批準(zhǔn)用于實體瘤。ICB和CAR-T細(xì)胞療法都治了許多癌癥患者,但不是全部。到目前為止,還沒有獲得批準(zhǔn)的用于實體瘤的過繼細(xì)胞療法(包括CAR-T、CAR-NK等)。

T細(xì)胞在殺滅腫瘤方面發(fā)揮著重要作用。免疫系統(tǒng)天然使用TCR來識別腫瘤抗原并清除腫瘤細(xì)胞。TCR分子已經(jīng)進(jìn)化了4.5億年,成為平衡抗原識別、交叉反應(yīng)和敏感信號的優(yōu)勢系統(tǒng)。30多年來,人們一直在考慮使用TCR來增強免疫系統(tǒng)。一種想法是分離出一種有效的TCR,它可以有效地消除腫瘤細(xì)胞,然后通過修改患者的自體T細(xì)胞來給患者使用TCR,即TCR-T細(xì)胞療法。Steven Rosenberg和其同事是TCR-T細(xì)胞療法治療黑色素瘤的第一個臨床試驗的先驅(qū),他們在兩名患者中觀察到陽性反應(yīng)。在TCR研究的基礎(chǔ)上,在2010年代,TCR-T細(xì)胞治療實體腫瘤的發(fā)展取得了重大成功。

我們正處于TCR-T細(xì)胞療法可能被批準(zhǔn)用于實體瘤治療的前夕。CAR-T細(xì)胞療法在治療血液腫瘤方面取得了巨大的成功,但在治療實體腫瘤方面顯示出有限的療效。然而,實體瘤占所有癌癥患者的95%。由于抗原肽是從蛋白質(zhì)降解而來的,TCRs可以作為潛在的靶標(biāo)接觸整個蛋白質(zhì)組。TCR-T療法可能是實體瘤患者和那些對檢查點抑制沒有反應(yīng)的患者的解決方案。

關(guān)于TCR-T細(xì)胞治療的抗原靶點、臨床試驗、工程策略和歷史方面的綜述很多。在這里,主要關(guān)注TCR-T細(xì)胞治療的新進(jìn)展,特別是近5年來的進(jìn)展,包括新靶點的發(fā)現(xiàn),創(chuàng)新的蛋白質(zhì)工程方法,正在進(jìn)行和完成的臨床試驗,以及中國在TCR-T細(xì)胞治療方面的發(fā)展趨勢,還為TCR-T細(xì)胞治療在未來10年的發(fā)展提出了幾個潛在的方向。

TCR的結(jié)構(gòu)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

T細(xì)胞是獲得性免疫的重要組成部分,而TCR則是T細(xì)胞功能的守門人。有兩類T淋巴細(xì)胞,αβT細(xì)胞和γδT細(xì)胞,分別通過αβTCR和γδTCR的表達(dá)來區(qū)分。αβTCR是一個由α鏈和β鏈組成的異二聚體,并與CD3復(fù)合體結(jié)合在一起。CD3復(fù)合體由CD3γ、CD3δ、兩個CD3ε和兩個CD3ζ鏈組成。TCR-CD3復(fù)合體是一種八聚體膜蛋白。同樣,γδTCR是由γ鏈和δ鏈組裝而成,但γδTCR-CD3的結(jié)構(gòu)與前者不同。它的CD3亞基排列不同,F(xiàn)G環(huán)短得多,配體結(jié)合亞基之間的二硫鍵位置不同,CD3糖基化不同。TCR的配體是肽-主要組織相容性復(fù)合體(pMHC)。這些多肽,特別是MHC I限制性抗原肽,是由病原體感染的腫瘤細(xì)胞或體細(xì)胞中表達(dá)的蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的。因此,T細(xì)胞和TCRs是通過檢測靶細(xì)胞的蛋白質(zhì)組來識別腫瘤細(xì)胞或病原體的重要系統(tǒng)。TCR-CD3組裝的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)已經(jīng)闡明,詳見【pMHC-腫瘤特異性TCR的結(jié)構(gòu)】和【對TCR-CD3和pMHC復(fù)合物的結(jié)構(gòu)分析】,但尚不清楚TCR-CD3復(fù)合體在pMHC連接前后是否有構(gòu)象變化。除了具有抗原識別功能外,TCR-CD3還可以在pMHC結(jié)合后被Lck和Fyn等激酶磷酸化,啟動T細(xì)胞效應(yīng)功能和分化。

腫瘤抗原

毫無疑問,腫瘤抗原作為治療靶點,是TCR-T細(xì)胞治療中重要的組成部分之一。在過去的40年里,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多與腫瘤相關(guān)或腫瘤特異性的抗原。它們被分為幾類,包括過表達(dá)腫瘤抗原、分化抗原、癌-睪丸抗原、新抗原和病毒抗原。理想的腫瘤抗原應(yīng)該是針對腫瘤的,以增強療效并將毒性降至低。近年來,人們發(fā)現(xiàn)或研究了許多新的抗原和具有挑戰(zhàn)性的靶向抗原,以加深對腫瘤抗原的理解。

過表達(dá)的腫瘤抗原

過表達(dá)的腫瘤抗原在腫瘤中高表達(dá),但在健康組織中低水平表達(dá)。過表達(dá)的腫瘤抗原可以被TCR-T細(xì)胞靶向清除腫瘤細(xì)胞,但它們也可能在健康組織中引起on-target, off-tumor的毒性。過表達(dá)的腫瘤抗原,如WT1和PRAME,是重要的治療靶點,并已在多個TCR-T臨床試驗中進(jìn)行了測試。WT1被國家癌癥研究所列為頭號腫瘤抗原。在HLA-A*24:02背景下,WT1已經(jīng)成為使用TCR-T細(xì)胞療法治療急性髓系白血病(AML)的臨床試驗的靶點。在臨床試驗中,針對WT1的TCR-T細(xì)胞表現(xiàn)出0%-40%的ORR。

更多過表達(dá)腫瘤抗原被發(fā)現(xiàn),其在TCR-T細(xì)胞治療中的潛力已被初步測試。層粘連蛋白亞基γ2(LAMC2)是一種在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)中高表達(dá)的腫瘤抗原?!甃AMC2203-211’是一個HLA-A2限制性表位,靶向LAMC2的TCR-T細(xì)胞療法已被證明能在PDAC異種移植模型中控制腫瘤生長。CCCTC結(jié)合因子(CTCFL)和Claudin-6(CLDN6)在卵巢癌中高表達(dá),而在正常組織中低表達(dá)20倍。CTCFL或CLDN6的不同HLA限制性表位已被鑒定。從同種異體的HLA供體中分離出特異性的TCR,針對CTCFL的TCR-T細(xì)胞治療已經(jīng)發(fā)展起來。這些TCR可以識別卵巢癌患者的腫瘤細(xì)胞。免疫球蛋白J鏈在多發(fā)性骨髓瘤中過表達(dá),針對HLA-A*01、A*24、A*03或A*11限制性J鏈肽的TCR已被發(fā)現(xiàn)。在臨床前的體內(nèi)模型中,TCR-T細(xì)胞療法可以消除99%的多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞。人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)在90%的腫瘤中過表達(dá)。從接種了長hTERT多肽的胰腺癌患者中分離到一個TCR克隆,命名為Radium-4,它針對的是HLA-DP04限制性hTERT多肽。在異種移植小鼠模型中,Radium-4 TCR-T細(xì)胞治療顯示了對腫瘤細(xì)胞的有效殺滅,并提高了存活率。Radium-4 TCR-T細(xì)胞療法有可能覆蓋75%的人群,并顯示出在實體腫瘤治療方面的前景??傮w而言,過表達(dá)的腫瘤抗原是有希望的治療靶點,需要進(jìn)一步的研究來解決on-target, off-tumor的問題,這強調(diào)了這類腫瘤抗原的重要性。

分化抗原

某些蛋白質(zhì)在特定的細(xì)胞中特異表達(dá),以促進(jìn)組織和器官的分化。這些蛋白質(zhì)是腫瘤相關(guān)的,但不是腫瘤特異性的,因為來自同一譜系的健康組織也會表現(xiàn)出相對較高的蛋白質(zhì)表達(dá)。例如,黑色素瘤細(xì)胞和皮膚細(xì)胞都表達(dá)對皮膚細(xì)胞分化至關(guān)重要的蛋白質(zhì),如MART-1和gp100。靶向分化抗原可導(dǎo)致on-target, off-tumor毒性,其嚴(yán)重程度各不相同。新的分化抗原被發(fā)現(xiàn),可能成為TCR-T細(xì)胞治療的新靶點。甲胎蛋白(AFP)與肝癌有關(guān),HLA-A2限制的AFP表位已成為TCR-T細(xì)胞治療NSG小鼠模型的靶點。白血病相關(guān)的小H抗原HA-1已成為TCR-T細(xì)胞治療的靶點。

癌-睪丸抗原

癌癥-睪丸抗原(CTAs)在腫瘤細(xì)胞、睪丸和胎盤組織中高度表達(dá),但在其他健康組織中幾乎不表達(dá)。因此,癌-睪丸抗原是一組有希望的治療靶點,具有on-target, off-tumor毒性低的風(fēng)險。大多數(shù)TCR-T細(xì)胞治療針對的是癌-睪丸抗原,特別是NY-ESO-1和MAGE家族。如NY-ESO-1和MAGE在臨床試驗中顯示出早期的成功。對所有標(biāo)準(zhǔn)治療無效的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤或滑膜細(xì)胞肉瘤患者進(jìn)行了抗NY-ESO-1 TCR-T細(xì)胞治療的臨床試驗。6例滑膜細(xì)胞肉瘤中4例和11例黑色素瘤患者中5例表達(dá)NY-ESO-1的臨床反應(yīng),提示針對NY-ESO-1的TCR基因治療為治療黑色素瘤和滑膜細(xì)胞肉瘤提供了一種新的有效途徑。用HLA-A*02:01轉(zhuǎn)基因小鼠鑒定識別NY-ESO-1 157-165表位的TCRs。針對HLA-A2-NY-ESO-1的TCR-T細(xì)胞治療在I期臨床試驗中取得了客觀的反應(yīng)。其中一項試驗是在非小細(xì)胞肺癌中進(jìn)行的,4名患者中有2名顯示出臨床反應(yīng)。另一項使用針對多發(fā)性骨髓瘤的高親和力TCR靶向HLA-A2-NY-ESO-1的試驗在治療一年后獲得了44%的OR。通過使用來自同種異體供者的PBMC,已經(jīng)分離出高親和力的TCRs,以靶向受HLA-A2限制的MAGE-A4表位。針對HLA-A*24:02-MAGE-A4 143-151的TCR-T細(xì)胞治療復(fù)發(fā)食道癌已進(jìn)入臨床試驗。PRAME是另一種重要的CTA,它在髓母細(xì)胞瘤中表達(dá),針對HLA-A*02限制性PRAME表位的TCR-T細(xì)胞可以在異種移植小鼠模型中抑制腫瘤生長。

新抗原

腫瘤的發(fā)展往往與基因突變有關(guān)。一些突變可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)的表達(dá),然后蛋白質(zhì)被進(jìn)一步加工成多肽。含有點突變的抗原肽可以呈現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞表面,稱為新抗原。新抗原可能具有高度的免疫原性,因為它們的序列不同于野生型多肽,并且不存在于胸腺中用于負(fù)選擇。一些新抗原在不同的患者之間共享,被稱為公共新抗原。公共腫瘤抗原是很有希望的治療靶點,因為它們具有高度的腫瘤特異性,并被相當(dāng)多的患者所共有。KRAS-G12V新抗原是研究廣泛的公共腫瘤抗原之一,已被TCR-T細(xì)胞治療有效地靶向。FMS相關(guān)受體酪氨酸激酶(FLT3) D835Y突變是一種在AML中發(fā)現(xiàn)的功能獲得突變,HLA-A*02:01限制性FLT3-D835Y表位被發(fā)現(xiàn),并被TCR-T細(xì)胞靶向治療AML。輔酶A合成酶(COASY)-S55Y被鑒定為多發(fā)性骨髓瘤新的新抗原。QYSPVQATF多肽被鑒定為COASY-S55Y蛋白的HLA-A*24:02限制性表位序列。針對HLA-A*24:02-COASY-S55Y的TCR-T細(xì)胞治療表現(xiàn)出客觀反應(yīng)。MyD88 L265P突變是B細(xì)胞淋巴瘤的一種驅(qū)動突變,已成為TCR-T細(xì)胞治療的有效靶點。在異種移植模型中,HLA-B*07:02限制性MyD88 L265P表位可誘導(dǎo)強烈的TCR-T細(xì)胞應(yīng)答。在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)了限制性新抗原KIAA1429-D1358E,并發(fā)展了特異性TCR-T細(xì)胞治療。來自AML融合基因CBFB-MYH11的新抗原已經(jīng)成為TCR-T細(xì)胞治療的靶點,HLA-B*40:01限制性表位已被發(fā)現(xiàn),并可在異種移植模型中有效靶向。

病毒抗原

一些病毒感染可能會進(jìn)展為癌癥。在亞洲,超過60%的肝細(xì)胞癌病例是由乙肝病毒(HBV)感染引起的。人乳頭瘤病毒(HPV)感染可能導(dǎo)致宮頸癌的發(fā)展,99.7%的宮頸癌病例是由HPV感染引起的。EB病毒(EBV)可能導(dǎo)致鼻咽癌(NPC)的發(fā)展,而EBV相關(guān)的惡性腫瘤中有82%是NPC。病毒蛋白可作為TCR-T細(xì)胞治療的有效靶點。HBV特異性TCR-T細(xì)胞療法已被廣泛綜述。針對HLA-A*02:01-HBs 371-379的高親和力TCR已經(jīng)被分離出來,并能夠在異種移植模型中消除肝細(xì)胞癌。一項I期臨床試驗顯示,針對HLA-A*02:01-HBs 183-191或HLA-Cw0801-表位的TCR-T細(xì)胞治療輸注后,循環(huán)中的HBsAg和HBV DNA減少。免疫抑制藥物耐藥的HBV特異性TCR-T細(xì)胞療法可以有效消除循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞(CTC)。HPV E6和E7蛋白的HLA-A*11:01限制性表位已被鑒定,并發(fā)現(xiàn)了特異性TCR,TCR-T細(xì)胞在體內(nèi)能夠抑制宮頸腫瘤細(xì)胞的生長。HLA-A*02:01限制性E7多肽也是TCR-T細(xì)胞治療的靶點。從宮頸活檢中分離出一種有效的TCR,并在異種移植模型中證明了對HPV-16陽性宮頸腫瘤的CD8非依賴性殺傷作用。來源于CMV pp65的由HLA-A*02:01、HLA-A*11:01或HLA-A*24:02呈遞的多肽已被鑒定,并發(fā)現(xiàn)了特異性的TCRs,使用TCR-T細(xì)胞治療造血干細(xì)胞移植后CMV再激活的臨床試驗顯示完全有效且不良反應(yīng)輕微。另一項研究利用環(huán)狀mRNA表達(dá)CMV抗原,并激發(fā)特異性T細(xì)胞,該研究還研究了利用環(huán)狀mRNA表達(dá)特異性TCR來靶向和殺傷HLA-A*02:01-CMVpp65陽性腫瘤細(xì)胞。HLA-A*01:01的EBV抗原LMP2衍生肽已成為TCR-T細(xì)胞治療的靶點。

翻譯后修飾抗原

蛋白質(zhì)翻譯后修飾(PTM)存在于多種自身免疫性疾病和腫瘤中。蛋白質(zhì)磷酸化、泛素化和乙?;赡転門CR-T細(xì)胞治療提供新的靶點。一種名為蛋白質(zhì)修飾綜合搜索引擎(PROMISE)的抗原發(fā)現(xiàn)管道可以幫助識別數(shù)千種新的癌癥特異性PTM抗原。與未修飾的抗原相比,PTM抗原可以激發(fā)更高的T細(xì)胞反應(yīng)。因此,靶向PTM抗原可能是未來TCR-T細(xì)胞治療的一個重要焦點。需要更多的工作來識別腫瘤特異性的PTM抗原。PTM抗原的產(chǎn)生機制也可能為其他治療策略提供新的治療靶點。

人內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)衍生抗原

HERV可在腫瘤細(xì)胞中表達(dá),并產(chǎn)生腫瘤特異性抗原。HERV-E在腎癌中表達(dá),但在正常腎臟中不表達(dá)。HLA-A2和HLA-A11限制性的HERV-E表位已被用來識別特定的T細(xì)胞。

細(xì)胞治療的TCR的發(fā)現(xiàn)和工程化

大多數(shù)腫瘤抗原由自體多肽組成,野生型TCRs對其具有耐受性。因此,從外周T細(xì)胞中分離出高效的TCR是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。蛋白質(zhì)工程通常用于修飾野生型TCRs和生產(chǎn)高效的TCRs。在很長一段時間里,高親和力成熟是TCR蛋白質(zhì)工程中采用的方法,基于TCR效力與結(jié)合親和力相關(guān)的假設(shè)。然而,高親和力并不一定與TCR效力相關(guān)。一方面,高親和力成熟可能會帶來off-target毒性的風(fēng)險。高親和力成熟的癌-睪丸腫瘤抗原MAGE-A3特異性TCR與心臟抗原Titin發(fā)生交叉反應(yīng),在TCR-T細(xì)胞治療中引起致命影響。另一方面,TCR的高親和力也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的on-target off-tumor反應(yīng)。在這項臨床試驗中,在9名患者中,3名患者出現(xiàn)了嚴(yán)重的神經(jīng)毒性,其中2名患者死于伴有廣泛腦白質(zhì)缺陷的壞死性白質(zhì)腦病。

TCR被確定為一種機械傳感器,能夠檢測從內(nèi)部細(xì)胞骨架傳遞的力。在力的作用下,TCR-T細(xì)胞可以與pMHC形成瞬時氫鍵和/或鹽橋,從而延長動態(tài)結(jié)合。這種機制也被稱為捕獲鍵。此外,TCR-T細(xì)胞與pMHC動態(tài)結(jié)合的持續(xù)時間與TCR信號強度有關(guān)。因此,TCR的效力可以通過蛋白質(zhì)工程來增強,以增加動態(tài)結(jié)合的持續(xù)時間,而不依賴于親和成熟。通過使用動態(tài)結(jié)合工程,個體可以獲得高效力和低親和力的TCRs。這種低親和力的表型可以幫助防止對健康組織的off-target毒性。因此,設(shè)計捕獲鍵或延長動態(tài)結(jié)合可以產(chǎn)生高效和低毒的TCR?;趧討B(tài)結(jié)合理論的TCR蛋白質(zhì)工程可能代表著未來TCR-T細(xì)胞治療的新方向

超越TCR工程改進(jìn)TCR-T細(xì)胞治療的策略

TCR-T細(xì)胞治療的成功依賴于腫瘤特異性抗原、有效的TCR以及健康、長壽的T細(xì)胞的存在。與其他策略相結(jié)合,TCR-T細(xì)胞可以進(jìn)一步增強,以改善代謝適應(yīng)性和記憶表型百分比,同時減少耗竭。

基因編輯是修飾TCR-T細(xì)胞的強大分子工具。一項利用鋅指核酸酶技術(shù)的研究成功地將HLA-A*02:01-NY-ESO-1特異性TCR轉(zhuǎn)移到TCRα基因座,導(dǎo)致TCR的高水平表達(dá),以及高比例的干記憶和中央記憶表型。CRISPR/Cas9是目前流行的基因編輯工具,已廣泛應(yīng)用于TCR-T細(xì)胞治療。CRISPR-Cas9基因編輯可提高療效的一致性。內(nèi)源性TCR可以被轉(zhuǎn)基因TCR取代,以提高TCR的正確配對。例如,利用CRISPR-Cas9同時敲除TRAC和TRBC,并伴隨著轉(zhuǎn)基因TCR的過表達(dá),可以進(jìn)一步增強抗腫瘤TCR的表達(dá)和功能,包括結(jié)構(gòu)修飾的TCR。CRISPR-Cas9基因敲除TCRβ和過表達(dá)αβTCR或γδTCR可增強腫瘤細(xì)胞的殺滅作用。可以使用CRISPR/Cas9將NY-ESO-1特異性TCR整合到TCR基因座中。在一項臨床試驗中,TCRα(TRAC)和TCRβ(TRBC)的敲除可以減少TCR錯配。進(jìn)一步去除PD-1可增強抗腫瘤免疫。用CRISPR-Cas9編輯的TCR-T細(xì)胞可存活9個月。

通過過表達(dá)額外的T細(xì)胞效應(yīng)分子,如受體、細(xì)胞因子和趨化因子來激活TCR-T細(xì)胞,可以加強TCR-T細(xì)胞的治療。CD3復(fù)合體與TCR共轉(zhuǎn)導(dǎo)可以通過增加對低量抗原的敏感性和促進(jìn)腫瘤更快的侵襲來進(jìn)一步增強T細(xì)胞功能。TNF和STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與TCR-T細(xì)胞治療的反應(yīng)有關(guān)。有反應(yīng)的患者融合前血清IL-15、CX3CL1和Flt-3L水平高于無反應(yīng)患者,提示TNF、pSTAT3、IL-15、CX3CL1、Flt-3L和其他細(xì)胞因子的過表達(dá)可能有助于促進(jìn)TCR-T細(xì)胞反應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)過表達(dá)c-Jun可以促進(jìn)TCR-T細(xì)胞的增殖和壽命。過表達(dá)c-Jun和靶向肝細(xì)胞癌的TCR-T細(xì)胞可以提高荷瘤小鼠的存活率。在CD3z的C端融合4-1BB ICD的TRAF結(jié)合基序可以增強TCR-T細(xì)胞在體外和體內(nèi)的持久性和擴增。在PDCD1位點誘導(dǎo)IL-12的表達(dá)可以增強NY-ESO-1特異性TCR-T細(xì)胞的功能,并消除異種移植小鼠模型中已建立的腫瘤,具有更大的TCR-T細(xì)胞擴增潛力。過表達(dá)IL-7和CCL-19可以促進(jìn)TCR-T細(xì)胞的長期記憶形成,增強TCR-T細(xì)胞的抗腫瘤效果,并在聯(lián)合抗PD-1治療時產(chǎn)生更好的反應(yīng)。在異種小鼠模型中,將CD28或4-1BB的胞內(nèi)區(qū)插入CD3z已被證明可以增強TCR-T細(xì)胞的增殖和持久性,并提高TCR-T細(xì)胞的抗腫瘤活性。分泌anti-PD-1抗體的TCR-T細(xì)胞已經(jīng)在一項旨在治療EBV相關(guān)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的臨床試驗中進(jìn)行了測試。在TCR-T細(xì)胞治療中應(yīng)用邏輯開關(guān)可以提高T細(xì)胞治療的有效性和安全性。多項研究回顧了CAR-T和TCR-T結(jié)合的協(xié)同效應(yīng),CAR和轉(zhuǎn)基因TCR可以在同一T細(xì)胞中有效地共表達(dá)。CAR和TCR的雙重功能可以阻止腫瘤逃逸和增強信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

在制備TCR-T細(xì)胞的過程中,補充其他蛋白質(zhì)或代謝產(chǎn)物可能會改變T細(xì)胞的表型,提高抗腫瘤效果。新陳代謝相關(guān)途徑可以靶向增強TCR-T細(xì)胞的功能和持久性。老化和衰老的TCR-T細(xì)胞可以用亞精胺處理,以恢復(fù)自噬通量,減少PD-1、TIM-3和LAG-3的表達(dá)。亞精胺治療進(jìn)一步增強了TCR-T細(xì)胞的功能,并抑制了異種移植小鼠模型的腫瘤生長。操縱mTOR信號可以增強TCR-T細(xì)胞的適合性和細(xì)胞毒性。添加p38抑制劑、IL-7和IL-15而不是IL-2的T細(xì)胞可以進(jìn)一步促進(jìn)T細(xì)胞的增殖,導(dǎo)致很大程度上幼稚的表型和持續(xù)表達(dá)的效應(yīng)分子,如顆粒酶B和IFN-γ。

T細(xì)胞誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞可用于生產(chǎn)TCR-T細(xì)胞。iPSC來源的T細(xì)胞可促進(jìn)TCR-T細(xì)胞治療的現(xiàn)成和普遍應(yīng)用。它可以解決CTL通常經(jīng)歷的壽命短的問題。黑色素瘤特異性TCR或新抗原特異性TCR已被引入iPSCs來源的T細(xì)胞,TCR-iPSCs的產(chǎn)生可能是快速和高質(zhì)量的。γδTCR受體也用于實體瘤的雙特異性T細(xì)胞結(jié)合蛋白(BiTE)形式。在黑色素瘤異種移植模型中,γδTCR受體誘導(dǎo)αβTCR受體對腫瘤細(xì)胞的磷酸化抗原依賴性殺傷。

TCR-T細(xì)胞治療臨床試驗

已發(fā)表和正在進(jìn)行的TCR-T細(xì)胞臨床試驗已被廣泛回顧,已經(jīng)證明在實體瘤中臨床有效的TCR-T細(xì)胞療法也被評估。由于T細(xì)胞信號的天然過程,TCR-T細(xì)胞療法的大多數(shù)不良反應(yīng)是可控的。到目前為止,F(xiàn)DA還沒有批準(zhǔn)任何TCR-T細(xì)胞療法。2022年初,F(xiàn)DA批準(zhǔn)了第一種基于TCR的治療方法Tebentafusp,來自Immunocore。Tebentafusp是一種針對HLA-A*02:01-gp100和CD3的BiTE,將腫瘤細(xì)胞和T細(xì)胞連接起來。Tebentafusp在轉(zhuǎn)移性葡萄膜黑色素瘤的3期臨床試驗中進(jìn)行了測試,一年內(nèi)存活率為73%,而對照組的存活率為59%。Tebentafusp在TCR治療實體腫瘤方面取得了里程碑式的勝利。

Adaptimmune的Afami-cel是治療實體瘤的領(lǐng)先TCR-T細(xì)胞療法,F(xiàn)DA已接受Afami-cel的生物制品許可申請(BLA),并授予其優(yōu)先審評資格,該申請的PDUFA日期為2024年8月4日,詳見【TCR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品申報上市】。Afami-cel的靶標(biāo)是HLA-A*02:01-MAGE-A4。1期臨床試驗包括38名復(fù)發(fā)/難治性轉(zhuǎn)移性實體瘤患者,如頭頸癌、卵巢癌和滑膜肉瘤。滑膜肉瘤的ORR為7/16(44%)。Afami-cel的2期試驗已經(jīng)開始,重點是晚期/轉(zhuǎn)移性滑膜肉瘤或粘液樣/圓形細(xì)胞脂肪肉瘤。這項兩個隊列的開放標(biāo)簽試驗被命名為SPEARHEAD-1。Afami-cel的關(guān)鍵性2期臨床研究SPEARHEAD-1的積極數(shù)據(jù)發(fā)表于《柳葉刀》Afamitresgene autoleucel for advanced synovial sarcoma and myxoid round cell liposarcoma (SPEARHEAD-1): an international, open-label, phase 2 trial中。晚期滑膜肉瘤隊列1的總生存期(OS)數(shù)據(jù)已經(jīng)公布。中位OS為15.4個月,24個月OS的概率為40%。所有患者的ORR為37%(19/52),其中滑膜肉瘤患者的ORR為39%(17/44),粘液樣圓細(xì)胞脂肪肉瘤患者的ORR為25%(2/8)。在SPEARHEAD-1試驗中,晚期滑膜肉瘤患者顯示出良好的存活率。在CRS方面,來自隊列1和隊列2的數(shù)據(jù)表明,72.2%的滑膜肉瘤患者經(jīng)歷了CRS,其中50%經(jīng)歷了1級CRS。高水平的血清IL-6與CRS相關(guān),建議使用tocilizumab來控制CRS。因此,CRS在急性心肌梗死中是常見的,但大多數(shù)患者為中度CRS。SPEARHEAD-1試驗還被證明可以結(jié)合放射治療和檢查點阻斷來控制難治性黑色素瘤的轉(zhuǎn)移?;颊叩腛S持續(xù)時間為18.4周,患者在28周時進(jìn)展,但經(jīng)放療和檢查點抑制劑治療后,腫瘤得到控制。TCR-T細(xì)胞治療與放療、化療、ICB的結(jié)合有待進(jìn)一步研究。

HLA-A*02:01-限制性NY-ESO-1是常見的靶向抗原,已在38例患者中進(jìn)行了測試。一項試驗是Lete-cel或IGNYTE-ESO試驗,靶標(biāo)是針對NY-ESO-1治療滑膜肉瘤和粘液樣/圓形細(xì)胞脂肪肉瘤。NY-ESO-1靶向TCR-T細(xì)胞在黑色素瘤和滑膜細(xì)胞肉瘤中的有效率分別為55%和61%。針對NY-ESO-1的高親和力TCR也獲得了36%的應(yīng)答率。C259是一種親和力成熟的TCR,可識別HLA-A*02:01-NY-ESO-1。在一項滑膜肉瘤試驗中,C259 TCR-T細(xì)胞療法在6個月后獲得50%的OS。所有患者都有循環(huán)C259 TCR-T細(xì)胞至少6個月。持久細(xì)胞主要表現(xiàn)為中央記憶和干細(xì)胞記憶表型。在滑膜肉瘤中測試的C259 TCR-T細(xì)胞治療的應(yīng)答和抵抗的詳細(xì)機制顯示,42例患者中有1例CR,14例PR。輸注后TCR-T細(xì)胞的擴增與療效相關(guān),在一些患者中,C259 TCR-T細(xì)胞運輸?shù)侥[瘤微環(huán)境,并能夠維持效應(yīng)功能。

針對HLA-C*08:02限制性KRAS-G12D新抗原的TCR在1例進(jìn)展性轉(zhuǎn)移性胰腺癌患者中獲得了72%的總體部分應(yīng)答。治療6個月后,轉(zhuǎn)基因TCR-T細(xì)胞占血液中所有外周循環(huán)T細(xì)胞的2%。靶向HLA-A*02:01限制性p53-R175H的TCR使化療難治性乳腺癌患者的腫瘤體積縮小了55%。應(yīng)答持續(xù)6個月,與TIL治療相比,轉(zhuǎn)基因TCR-T細(xì)胞治療顯示出更好的輸注細(xì)胞免疫表型和更長的存續(xù)期。已經(jīng)進(jìn)行了兩項針對HPV16 E6或E7蛋白的臨床試驗。一項包括12名患者的I/II期試驗在2名患者中實現(xiàn)了客觀的腫瘤緩解,在1名肺轉(zhuǎn)移患者中實現(xiàn)了完全消退。針對HPV相關(guān)的上皮性癌進(jìn)行了人類針對HPV-16 E7的1期臨床試驗。12例骨肉瘤中有6例腫瘤消退。由于抗原提呈途徑和IFN反應(yīng)途徑的缺陷,出現(xiàn)了一些耐藥性。

中國TCR-T細(xì)胞治療的進(jìn)展

中國靶向HLA-A2-NY-ESO-1的TCR-T細(xì)胞治療軟組織肉瘤的1期臨床試驗已經(jīng)結(jié)束。TCR是親和力成熟的,以HLA-A*02:01 NY-ESO-1為靶點。12例患者均未出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng),OS率為41.7%,中位無進(jìn)展生存期(PFS)為7.2個月。在另一項臨床試驗中,接受了造血干細(xì)胞移植并經(jīng)歷了CMV重新激活的患者通過靶向CMV表位進(jìn)行治療。單臂、開放標(biāo)簽、I期試驗包括6名患者,未觀察到嚴(yán)重不良反應(yīng)。6名患者中有4名在一個月內(nèi)有反應(yīng)。轉(zhuǎn)基因TCR-T細(xì)胞可存活1~4個月。因此,CMV特異性TCR-T細(xì)胞療法是造血干細(xì)胞移植后CMV重新激活的有效和安全的治療方法。在早些時候進(jìn)行的I期臨床試驗中,另一種針對CMV的TCR-T細(xì)胞療法涉及7名患者,結(jié)果導(dǎo)致輕度CRS。6名患者獲得CR,治療3個月后可以檢測到轉(zhuǎn)基因TCR-T細(xì)胞。截至2024年1月,中國共有68個TCR-T細(xì)胞療法處于臨床試驗階段。希望在不久的將來看到更多的TCR-T細(xì)胞療法的臨床試驗發(fā)表。

未來發(fā)展

鑒于大多數(shù)腫瘤抗原是自體多肽,為了獲得高效的TCR,TCR工程幾乎是不可避免的。然而,高親和力成熟可能導(dǎo)致off-target毒性。像動態(tài)結(jié)合工程這樣既能保證高效又無毒性的方法是未來的發(fā)展方向。動態(tài)結(jié)合工程應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化,以確保在沒有結(jié)構(gòu)指導(dǎo)的情況下設(shè)計任何TCR的易于遵循的協(xié)議的可用性。

除了TCR工程,TCR-T細(xì)胞治療的另一個挑戰(zhàn)是成本。自體T細(xì)胞工程和采用細(xì)胞轉(zhuǎn)移是進(jìn)一步優(yōu)化和降低成本的挑戰(zhàn)。雖然使用捐獻(xiàn)者的T細(xì)胞和現(xiàn)成的產(chǎn)品進(jìn)行普遍的TCR-T細(xì)胞治療可能是一個考慮的方向,但另一個重要的選擇是在原位進(jìn)行T細(xì)胞工程。TCR可通過腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、慢病毒、mRNA電穿孔和轉(zhuǎn)座子傳遞。一個重要的焦點領(lǐng)域?qū)⑹翘剿髟隗w內(nèi)注射TCR mRNA以實現(xiàn)T細(xì)胞的原位工程的可能性。

早期對TCR-T細(xì)胞的研究主要集中在CD8+T細(xì)胞。目前,也在考慮CD4+T細(xì)胞的作用。CD4+T細(xì)胞識別MHC-II分子呈遞的抗原肽。與主要發(fā)揮細(xì)胞毒作用的CD8+T細(xì)胞不同,CD4+T細(xì)胞的功能主要是調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫系統(tǒng),增強CD8+T細(xì)胞的功能,并誘導(dǎo)T細(xì)胞的長期記憶。雖然大多數(shù)分離的對腫瘤抗原具有高親和力的TCR是MHC-I限制性的,并且在存在CD8輔助受體的情況下功能好,但研究表明,這些TCR在沒有CD8輔助受體的情況下可以在CD4+T細(xì)胞中發(fā)揮作用。MHC-I類分子限制性TCR可產(chǎn)生腫瘤特異性的CD4+T細(xì)胞,增強抗原特異性CD8+T細(xì)胞的殺瘤能力。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與CD4+T細(xì)胞分泌多種免疫因子有關(guān)。此外,僅使用抗原特異性的CD4+T細(xì)胞治療腫瘤患者也取得了良好的效果。提示應(yīng)重視CD4+T細(xì)胞在TCR-T細(xì)胞治療中的作用。