2023年3月19日/医麦客--星耀研究院新闻 PharmaBIGStar News/--不久前，首款上市的TCR疗法Kimmtrak首年销售额达到了9.73亿人民币，Immunocore的股价也在再二月底上涨超200%，这种TCR蛋白疗法的成功无疑让人愈发期待TCR-T细胞疗法的未来。目前，进展最快的TCR-T细胞疗法则已经推进到三期，Adaptimmune的核心管线Afami-cel已经启动了BLA申请，预计将在2023年中期完成滚动提交。
实际上，TCR-T细胞疗法使用针对肿瘤而优化的特异性TCR，可以识别来自膜和细胞内蛋白的表位，其靶抗原库比CAR-T疗法的更大，并且TCR-T这种针对敏感抗原研发的细胞疗法激活所需的识别表位更低、对靶细胞的亲和力也更低，抗原可以同时清除几个抗原呈递的肿瘤细胞。目前，TCR-T已经在实体瘤中展示出了能够在一定程度上超越CAR-T的优势。
▲ TCR-T与CAR-T细胞疗法 图源：参考资料1
自TCR首次报道至今已经过去近四十年，首款TCR-T细胞疗法也走到了上市前夕，这款被寄予厚望的细胞疗法仍然面临着一定的挑战，包括体内持久性较差、可能会靶向正常组织引起免疫毒性、免疫逃逸以及大多数癌症患者缺乏有效的肿瘤特异性抗原作为靶点等等。在这四十年内，业内对于TCR-T疗法的研究从未停止，致力于通过各种方式解决现有的困难与挑战。
一、抗原选择的困境
MHC是一组在细胞表面表达的蛋白，可以结合胞内短肽并且递呈到细胞表面，在人类中，MHC被称作HLA，而TCR可以特异性识别和结合癌细胞表面的HLA-抗原肽复合物，结合后进一步激活T细胞并释放效应分子完成杀伤。
▲ TCR-T与MHC相互作用 图源：参考资料1
抗原选择是开发安全有效的TCR-T细胞疗法的关键，理想的抗原应该在且仅在肿瘤细胞中均一表达，并且在其表面的MHC I类分子上产生表位。根据ClinicalTrials上的数据，截止2021年8月9日，共有175项TCR-T疗法的研究正在进行，其中71项是针对特定肿瘤相关抗原（TAA）或肿瘤特异性抗原（TSA）的特异性TCR，这也是目前TCR-T疗法使用最多的两种抗原类型。
1.1 TAA
TAA在癌症中过度表达，但在正常组织中表达有限，包括组织分化抗原（TDA）与癌症生殖系抗原（CGA），其中，属于CGA的黑色素瘤相关抗原（MAGE-A）和纽约食道鳞状细胞癌-1（NY-ESO-1）是研究相对集中的靶点，针对不同MAGE-A4表位的Afami-cel在2期研究中ORR达39.4%，疾病控制率为84.8%。在一项针对多种实体瘤的NY-ESO-1靶向临床试验中，TCR-T疗法展示出了20%~67%之间的ORR。
目前，针对TAA的TCR-T疗法已经在临床试验中展示出了积极的数据，不过，TAA在在正常组织中的低水平表达可能会引起on-target off-tumor毒性，胸腺阴性选择对高亲和力的特异性T细胞的消除可能会使得识别有效TCR变得困难。
1.2 TSA
TSA是肿瘤细胞独有表达的蛋白，包括突变相关新抗原、病毒抗原以及可选择的肿瘤特异性抗原（ATSA）。这些抗原产生于肿瘤发生过程，完全不在正常组织或器官中表达，针对这些新抗原的高亲和力T细胞也不会在阴性胸腺选择过程中被删除，因此是更加安全稳定的目标靶点，不过，新抗原中只有1%~2%的肿瘤突变可以与MHC分子结合并且被T细胞识别，新的抗原特异性T细胞识别肿瘤组织的能力可能相对有限。
目前，已有针对“公共”新表位的TCR-T细胞疗法在进行临床试验，如如TP53、KRAS或PIK3CA等，尽管证实了其临床有效性，但也表现出了一定的问题：识别包含带有HLA的公共突变的表位限制了潜在的目标靶点，研究表明，这一问题可以通过针对因癌症遗传不稳定而不参与致癌过程的基因中发生的突变来部分解决。
而个性化新抗原更为复杂，需要针对患者进行“定制型”服务。不过，一篇题为“Non-viral precision T cell receptor replacement for personalized cell therapy”的文章描述了一项临床研究，研究人员分别从16名患者血液中分离、克隆并验证新抗原特异性TCR，通过CRISPR基因编辑，在删除两个内源性TCR基因后又插入编码所选新抗原特异性TCR的序列，成功制造了个性化TCR-T细胞，并且展现出了一定的有效性与安全性。
另外，一种名叫TRuc-T的技术结合了CAR-T和TCR-T细胞疗法，将靶向性的肿瘤抗原单域抗体融合到CD3e上，由于T细胞的激活与TCR-T有相同的CD-TCR complex，其靶向性类似于CAR-T依赖于sdAb单域抗体而不依赖于TCR，因此可以在无需HLA匹配的情况下实现对肿瘤细胞的识别。
二、TCR优化
在确定了TCR序列后，可以对TCR进行优化来提高其表达或亲和力，TCR亲和力在一定程度上决定了T细胞的杀伤活性。在进行TCR筛选时，随机突变pMHC识别位点、噬菌体展示、或用靶表位免疫人源化小鼠都可以鉴定高亲和力的TCR，不过，亲和力的提高也可能带来一定的副作用，例如导致靶抗原识别后T细胞的提前耗尽、绕过胸腺阴性选择而产生与自身抗原意外的交叉反应等。
▲ TCR与TCR-T细胞结构 图源：参考资料3
2.1 提高亲和力
对TCR α和β链的CDR3区域进行选择性修饰、优化配对和密码子来增加蛋白质表达、减少TCR的糖基化、将TCRα链的三个跨膜残基修饰为疏水性氨基酸、通过P2A或IRES元件连接α和β链等等措施均被证实可以增加TCR的表达水平与功能亲和力，同时可能增强T细胞的抗原特异性反应、降低诱导自身免疫性病理变化的风险。
2.2 减少错配
TCR的高表达和正确组装可以提高TCR的表达水平与均一性，例如用最佳氨基酸取代特定位置的次优残基等TCR序列工程来提高TCR的表达水平与稳定性，用相应的小鼠恒定区替换人的TCRα和TCRβ链的恒定区、添加半胱氨酸残基以促进引入TCR链的二硫键等等手段均可以避免错配，在一定程度上促进TCR的稳定表达。
转基因TCR取代内源TCR同样是绕过错配问题的手段，同时还可以防止与CD3复合物与内源性TCR的竞争结合，随机整合的慢病毒疗法会导致TCR转基因的n个拷贝随机整合到宿主基因组，同源DNA修复的定点敲入可以将拷贝数限制为1，却也存在着效率过低的问题。CRISPR-Cas9技术与AAV转导的结合可以实现定点敲除与插入，在上文中提到的个性化TCR-T疗法临床试验中，通过CRISPR-Cas9实现了TCRα和TCRβ链的去除，同时在TRAC位点插入了新抗原特异性TCR的序列。这种措施同样可以降低移植物抗宿主病的风险。
2.3 优化共刺激域
在CAR-T细胞疗法中，将共刺激与并入信号转导结构域已被证实可以增强其有效性。同样的，有临床前研究表明，增强的共刺激信号可以促进TCR-T细胞增殖、细胞毒性、和细胞因子的产生。不过，目前仍未出现针对TCR-T细胞定制的特定结构，因为共刺激域可能会影响线粒体生物合成和整体细胞代谢，与此同时，由于结构不同，在TCR旁插入新结构可能需要两个单独的载体或一个大载体，将严重影响转导效率。目前，已有研究尝试通过去除抑制TCR激活的信号、增加肿瘤定位和外显率以及改变T细胞代谢等手段来研究针对TCR-T细胞疗法的、增强共刺激信号的工程化改造。
三、选择细胞亚群
目前，基于TCR的免疫疗法大多利用识别I类HLA呈递的肿瘤抗原的CD8+T细胞，而有研究表明，共转染的CD4+T细胞可促进杀伤肿瘤的CD8+T细胞的增殖和存活，靶向特异性CD4+T细胞可以在一定程度上提高过继基因修饰的CD8+T细胞的存活时间以及抗白血病作用的持续时间，进一步增强肿瘤杀伤。
TCR-T细胞疗法面临的持续时间短的问题同样可以通过调整细胞亚群来解决。另外，低分化、具有干细胞记忆表型的Tscm和Tcm细胞可以改善T细胞在体内的持久性和长期的抗肿瘤疗效，通过修饰幼稚T细胞获得的干性T细胞有望介导强烈、持久的抗肿瘤反应。
四、联合给药
尽管TCR-T比CAR-T疗法更适用于实体瘤治疗，但这种过继性T细胞疗法同样面临着免疫抑制肿瘤微环境的问题，包括TME中肿瘤基质细胞高表达的PD-L1T细胞上的PD-1结合加速T细胞耗竭、调节性T细胞(Treg)、MDSCs和TAMs等免疫抑制细胞会限制CD8+T细胞识别和杀伤肿瘤细胞的能力等等。
与其他疗法联合是解决TCR-T细胞疗法痛点的另一种有效手段，例如与PD-1和PD-L1抗体的检查点阻断剂联用来缓解PD-L1与T细胞上PD-1的相互作用、通过CTLA4抗体阻断CTLA4和CD80/86之间的相互作用来促进肿瘤特异性CTL的共刺激和扩增、与溶瘤病毒与放化疗联用改善细胞归巢等等，均可以进一步提高TCR-T细胞疗法的潜力。
小结
面对稍稍沉寂了一小段时间的TCR-T细胞疗法，似乎已隐隐有了唱衰的声音，目前也确实存在着一些障碍限制了TCR-T的疗效与安全性。不过，目前已经有了不少提高TCR-T细胞疗法疗效与安全性的有效策略，并且已经在临床前与临床试验中证实了这些策略的有效性。TCR-T细胞疗法在实体瘤中的前景非常广阔，在等候首款候选药物成功上市、公布更多临床数据的同时，下一代TCR-T疗法同样值得期待。
参考来源：
1.Zhao Q, Jiang Y, Xiang S, et al. Engineered TCR-T Cell Immunotherapy in Anticancer Precision Medicine: Pros and Cons. Front Immunol. 2021;12:658753. Published 2021 Mar 30. doi:10.3389/fimmu.2021.658753
2.Foy SP, Jacoby K, Bota DA, et al. Non-viral precision T cell receptor replacement for personalized cell therapy [published online ahead of print, 2022 Nov 10]. Nature. 2022;1-10. doi:10.1038/s41586-022-05531-1
3.Sun Y, Li F, Sonnemann H, et al. Evolution of CD8+ T Cell Receptor (TCR) Engineered Therapies for the Treatment of Cancer. Cells. 2021;10(9):2379. Published 2021 Sep 10. doi:10.3390/cells10092379
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