作者伟阔，Evil Genius
關(guān)于單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析的TCR已經(jīng)分享了很多了，其分析的主要方向還是共享克隆以及克隆的多樣本掰伸，并不能準(zhǔn)確定位到具體的VDJ序列和腫瘤或者疾病的關(guān)系皱炉。所以在VDJ這塊兒還是空轉(zhuǎn)上更具優(yōu)勢(shì)合搅。
當(dāng)然單細(xì)胞純腫瘤組織VDJ檢測(cè)也可以做到廊谓，但是實(shí)際操作上還是有難度，而且腫瘤內(nèi)浸潤(rùn)的T細(xì)胞數(shù)量非常少，單細(xì)胞檢出效率有限，還有就是腫瘤內(nèi)存在異質(zhì)性抡笼，特定的VDJ存在具有特定靶點(diǎn)的區(qū)域藏古，消除了空間信息之后很難準(zhǔn)確定位TCR序列和靶點(diǎn)厂捞。
簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下TCR的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)TCR組分的不同，T細(xì)胞可被分為αβT細(xì)胞和γδT細(xì)胞。目前掺冠，TCR-T細(xì)胞領(lǐng)域中研究較多的是αβT細(xì)胞。αβT細(xì)胞的的TCR由α鏈和β鏈組成，以異二聚體的形式識(shí)別pMHC。α鏈和β鏈的膜外部分各含有2個(gè)Ig樣結(jié)構(gòu)域，一個(gè)為膜近端的恒定區(qū)（C區(qū)）琐簇，另一個(gè)為膜遠(yuǎn)端的可變區(qū)（V區(qū)）。α鏈和β鏈的V區(qū)共同組成TCR的抗原結(jié)合部位。V區(qū)可進(jìn)一步分為互補(bǔ)決定區(qū)1（complementarity-determining regions 1，CDR1）梢睛、CDR2和CDR3藏畅。在TCR識(shí)別配體時(shí)诫硕，多樣性程度較低的CDR1和CDR2與pMHC兩側(cè)的α螺旋接觸，而CDR3則與中央的肽接觸休偶。CDR3是決定TCR識(shí)別抗原特異性的最關(guān)鍵序列碱妆。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同pMHC分子的識(shí)別，CDR3區(qū)具有高度多樣性。TCR多樣性集中體現(xiàn)在CDR3區(qū)的高可變性中混移。在傳統(tǒng)TCR分離過(guò)程中亲茅，需要鑒定V區(qū)全長(zhǎng)序列，進(jìn)而建立抗原特異性TCR-T細(xì)胞氨鹏。隨著TCR研究的深入，目前僅需鑒定CDR3序列就能通過(guò)生物信息學(xué)方法獲得有功能的全長(zhǎng)TCR V區(qū)序列谷婆，大大簡(jiǎn)化了TCR分離過(guò)程烤蜕。
在免疫過(guò)程中經(jīng)過(guò)加工的抗原被MHC分子遞呈至細(xì)胞表面挑围，被具有特異性受體的T細(xì)胞所識(shí)別硼端。TCR識(shí)別抗原的信號(hào)主要通過(guò)TCR-CD3復(fù)合體（包括TCR的α鏈和β鏈唾琼、CD3γ赶舆、CD3δ九串、CD3ε以及CD3ζ等）轉(zhuǎn)導(dǎo)猪钮。抗原呈遞細(xì)胞（APC）與T細(xì)胞短暫結(jié)合過(guò)程中闯第，若TCR識(shí)別特異性抗原肽嘹悼，則T細(xì)胞與APC發(fā)生特異性結(jié)合锌历，并由CD3分子向胞內(nèi)傳遞特異性識(shí)別信號(hào)，導(dǎo)致T細(xì)胞表面黏附分子淋巴細(xì)胞功能相關(guān)分子-1（lymphocyte function-associated antigen 1峦筒，LFA-1）變構(gòu)辩涝，并增強(qiáng)與細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1， ICAM-1）或ICAM-2的親和力勘天，從而穩(wěn)定并延長(zhǎng)APC與T細(xì)胞間的接觸，最終有效誘導(dǎo)抗原特異性T細(xì)胞的激活和增殖捉邢。TCR在特異性識(shí)別APC遞呈的抗原多肽過(guò)程中脯丝，T細(xì)胞表面的CD4或CD8分子作為共受體，參與同pMHC分子的結(jié)合伏伐，從而增強(qiáng)TCR與特異性抗原肽-MHC復(fù)合物結(jié)合的親和力宠进，并提高T細(xì)胞對(duì)抗原刺激的敏感性。在TCR-CD3復(fù)合體藐翎、共受體和細(xì)胞因子的共同作用下材蹬，識(shí)別抗原的T細(xì)胞活化，通過(guò)克隆增殖產(chǎn)生大量的效應(yīng)細(xì)胞吝镣。同時(shí)堤器，TCR與pMHC的結(jié)合又是可逆的，一個(gè)pMHC可激活數(shù)十個(gè)乃至數(shù)百個(gè)TCR-CD3復(fù)合體末贾，TCR-CD3信號(hào)不斷積累并持續(xù)激活T細(xì)胞闸溃。因此，APC或靶細(xì)胞表面只要有少量配體即可誘導(dǎo)特異性T細(xì)胞高效活化并擴(kuò)增拱撵。
TCR-T療法
TCR-T (T-cell receptor-engineered T cells) 通過(guò)基因?qū)敕椒ɑ源ǎ瑢⒖乖禺愋訲CR導(dǎo)入患者T細(xì)胞，制備人工TIL拴测。TCR-T更類(lèi)似于人體中天然的T細(xì)胞乓旗，實(shí)際上，TCR-T構(gòu)想最初源于TIL（腫瘤浸潤(rùn)T淋巴細(xì)胞）集索，一種天然存在于腫瘤組織中的T細(xì)胞屿愚。由于TIL數(shù)量較少，不是任何腫瘤組織中都存在抄谐，于是科學(xué)家們想到了制備工程化TIL渺鹦，也即是當(dāng)前TCR-T的前身。與CAR-T相比蛹含，TCR-T不僅能夠靶向細(xì)胞表面蛋白質(zhì)毅厚，還可以靶向胞內(nèi)蛋白質(zhì)。正是這點(diǎn)浦箱，使TCR-T更適合應(yīng)用于實(shí)體瘤治療（擴(kuò)大靶點(diǎn)選擇范圍）吸耿。
與CAR-T細(xì)胞療法相似祠锣，TCR-T技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中也經(jīng)歷了四次迭代：
第一代TCR-T是從患者T細(xì)胞中分離出腫瘤抗原特異性識(shí)別的T細(xì)胞亞群，經(jīng)體外擴(kuò)增后回輸治療咽安。由于這種T細(xì)胞克隆數(shù)量極少伴网，個(gè)體差異很大，因此很難產(chǎn)業(yè)化妆棒。
第二代TCR-T是通過(guò)克隆上述腫瘤抗原特異性識(shí)別的T細(xì)胞澡腾，獲取其TCR基因序列，再轉(zhuǎn)導(dǎo)至患者的外周T細(xì)胞上糕珊，這種方法使得TCR-T產(chǎn)業(yè)化成為可能动分。
第三代TCR-T是通過(guò)優(yōu)化TCR的親和力，使其能夠更好地識(shí)別腫瘤抗原红选，再將其轉(zhuǎn)導(dǎo)至患者T細(xì)胞上澜公，整體提高TCR-T的成藥性。
第四代TCR-T是靶向腫瘤新抗原（neoantigen）的高特異性細(xì)胞療法喇肋，腫瘤應(yīng)答和安全性都大幅提高坟乾。
TCR-T與CAR-T的差異
TCR-T療法具有多方面的優(yōu)勢(shì)
第一個(gè)方面，TCR識(shí)別的靶點(diǎn)是HLA分子遞呈的抗原肽蝶防，來(lái)自胞膜甚侣、胞漿和胞核中蛋白的抗原肽都可以被HLA呈遞至細(xì)胞膜表面，從而成為T(mén)CR的靶點(diǎn)（細(xì)胞表達(dá)蛋白的90%以上）慧脱，而CAR只能識(shí)別原來(lái)就定位于細(xì)胞膜表面的抗原（只占細(xì)胞表達(dá)蛋白的10%左右）渺绒。
第二個(gè)方面，CAR-T常常難以浸潤(rùn)至實(shí)體瘤內(nèi)部菱鸥，而TCR-T更容易浸潤(rùn)到實(shí)體瘤內(nèi)部宗兼，因此容易獲得更好的抗腫瘤活性。
第三個(gè)方面氮采，針對(duì)單個(gè)抗原靶點(diǎn)的TCR-T回輸后殷绍，可以進(jìn)一步激活患者自身針對(duì)其他腫瘤抗原表位的T細(xì)胞，具有逆轉(zhuǎn)實(shí)體瘤抑制性免疫微環(huán)境的作用鹊漠。
第四個(gè)方面主到，CAR-T細(xì)胞接觸腫瘤細(xì)胞后會(huì)大量擴(kuò)增，并導(dǎo)致劇烈的細(xì)胞因子釋放躯概，后者會(huì)引發(fā)細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)登钥，導(dǎo)致嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)甚至危及患者的生命。相對(duì)于CAR-T娶靡，目前TCR-T的臨床試驗(yàn)出現(xiàn)細(xì)胞因子風(fēng)暴的頻率較少牧牢，其嚴(yán)重程度較低，這可能與TCR-T保留天然的受體結(jié)構(gòu)和信號(hào)通路有關(guān)。
目標(biāo)抗原的選擇
人類(lèi)腫瘤抗原主要可分為兩類(lèi)——腫瘤特異性抗原（例如塔鳍，新抗原和病毒抗原）和腫瘤相關(guān)抗原（例如伯铣，癌癥/睪丸（CT）抗原、過(guò)表達(dá)抗原和分化抗原）轮纫。盡管TCR-T細(xì)胞可以靶向所有腫瘤抗原腔寡，但迄今為止確定的具有足夠安全性和有效性的靶點(diǎn)數(shù)量仍然有限。選擇合適的TCR-T細(xì)胞治療靶抗原的首要考慮應(yīng)該是抗原的高特異性掌唾。通常選擇在腫瘤中高表達(dá)但在正常組織中低水平表達(dá)的靶抗原來(lái)限制任何潛在的脫靶效應(yīng)和由破壞表達(dá)靶抗原的正常組織引起的劑量限制毒性放前。迄今為止，大多數(shù)TCR-T細(xì)胞療法的臨床試驗(yàn)都針對(duì)CT抗原和病毒抗原糯彬，其中紐約食管鱗狀細(xì)胞癌1(NY-ESO-1)是最常針對(duì)的犀斋，占迄今為止試驗(yàn)的37%。
目前情连，過(guò)表達(dá)的睪丸抗原和分化抗原是基于TCR的過(guò)繼細(xì)胞免疫治療最常見(jiàn)的靶點(diǎn)。NY-ESO-1是一種CT抗原览效，在黑色素瘤和滑膜肉瘤患者中的客觀反應(yīng)率為40-60%却舀。TCR基因治療中考慮的其他腫瘤特異性抗原包括突變抗原和新抗原，其中大多數(shù)是安全的靶標(biāo)锤灿，因?yàn)樗鼈冊(cè)谀[瘤細(xì)胞中特異性表達(dá)挽拔。突變抗原在許多腫瘤類(lèi)型中廣泛表達(dá)，并且由于其個(gè)體化特征但校，可以通過(guò)測(cè)序獲得新抗原螃诅。免疫選擇壓力可能導(dǎo)致靶抗原表達(dá)下調(diào)，降低TCR-T細(xì)胞治療的療效状囱，特別是對(duì)于特定的T淋巴細(xì)胞术裸。即使在輸注過(guò)繼功能細(xì)胞后，靶向腫瘤抗原的丟失也會(huì)導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)亭枷。靶向在腫瘤存活中具有核心功能的蛋白質(zhì)可以克服靶抗原的下調(diào)袭艺；用不同的腫瘤特異性TCR注入多個(gè)T細(xì)胞克隆叨粘；或注入靶向兩種或多種腫瘤抗原的T細(xì)胞猾编。
TCR只能識(shí)別肽-HLA并殺死具有匹配HLA等位基因的癌細(xì)胞，因此篩選合適的HLA匹配也是必要的升敲。來(lái)自非中國(guó)人的TCR-T細(xì)胞不能直接應(yīng)用于中國(guó)患者答倡。篩選具有最佳親和力閾值的TCR仍然很困難。應(yīng)鑒定對(duì)抗原具有高親和力的TCR以增強(qiáng)免疫反應(yīng)驴党。然而瘪撇，親和力應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，因?yàn)門(mén)細(xì)胞會(huì)受到超出生理功能的TCR親和力的傷害。表達(dá)抗原受體（TCR）的T細(xì)胞識(shí)別抗原的機(jī)制對(duì)T細(xì)胞免疫很重要设江，而T細(xì)胞對(duì)病原體表達(dá)的抗原的定量反應(yīng)能力是T細(xì)胞反應(yīng)的重要指標(biāo)锦茁。然而，這些T細(xì)胞必須對(duì)宿主組織上的類(lèi)似抗原保持無(wú)反應(yīng)叉存。轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞的抗腫瘤活性應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)化過(guò)程增強(qiáng)码俩，將改變它們的親和力。然而歼捏，親和力應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)稿存，因?yàn)樘偷挠H和力可能對(duì)靶向非腫瘤組織有毒，T細(xì)胞會(huì)攻擊表達(dá)腫瘤相關(guān)抗原或類(lèi)似配體的宿主非惡性組織瞳秽。反之瓣履，親和力也不能太高，否則可能導(dǎo)致免疫激活異常练俐，增加引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)袖迎。此外，肽-HLA結(jié)合的改變會(huì)導(dǎo)致對(duì)自身抗原的不可預(yù)測(cè)的交叉反應(yīng)腺晾，這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的不良事件燕锥。
最新一代的TCR-T技術(shù)面臨著有效識(shí)別抗原的挑戰(zhàn)。Kite Pharma公司已利用免疫組庫(kù)(HTS-IR)的高通量測(cè)序和計(jì)算生物學(xué)方法（包括群體和單細(xì)胞水平的TraCeR和單細(xì)胞TCRseq）來(lái)重建TCR并鑒定免疫原性新抗原悯蝉。流式細(xì)胞儀已被用于從患者中篩選出腫瘤抗原特異性T細(xì)胞归形，通過(guò)單細(xì)胞技術(shù)獲得識(shí)別這些抗原的TCR基因，并將其導(dǎo)入患者的外周T細(xì)胞進(jìn)行治療鼻由。這種探索為分析T細(xì)胞的多樣性和動(dòng)態(tài)提供了新的工具暇榴。需要進(jìn)一步的生物信息學(xué)進(jìn)展來(lái)開(kāi)發(fā)更多新穎的工具。
腫瘤抗原異質(zhì)性與腫瘤免疫逃逸
腫瘤抗原異質(zhì)性對(duì)TCR-T治療效果的影響仍不清楚蕉世。癌癥相關(guān)抗原的表達(dá)在腫瘤內(nèi)的不同細(xì)胞中有所不同蔼紧，這使得一些腫瘤細(xì)胞能夠逃避特定的抗原靶向治療，并導(dǎo)致一些接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)和過(guò)繼性T細(xì)胞治療的患者產(chǎn)生治療抗性狠轻。TCR-T是由慢病毒轉(zhuǎn)染產(chǎn)生的T細(xì)胞產(chǎn)物歉井，產(chǎn)生的細(xì)胞在患者體內(nèi)表達(dá)針對(duì)多種腫瘤抗原的多種TCR。
空間VDJ與TCR-T療法
空間組學(xué)在表征腫瘤組織的空間異質(zhì)性以及VDJ測(cè)序方面具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)哈误，
其中不同的空間區(qū)域會(huì)聚集不同的TCR/BCR序列哩至，結(jié)合數(shù)據(jù)分析可以表征腫瘤異質(zhì)性和靶點(diǎn)/VDJ選擇。
