T细胞受体嵌合型T细胞治疗肿瘤的研究进展

贺 颖，金泽彬，李正祎，张宸豪*

(1.吉林医药学院附属医院内分泌科，吉林 吉林 132013;2.吉林医药学院:a.2018级临床专业本科班,b.检验学院，吉林 吉林 132013)

肿瘤通过手术、放疗和化疗在一定程度上增加患者的存活时间和改善预后，但不能从根本上解决或改变肿瘤患者的生存质量[1]。科研人员利用能够识别肿瘤膜抗原的嵌合抗原受体或识别主要组织相容性复合物分子(major histocompatibility complex,MHC)呈递的独特肿瘤肽的T细胞受体(T cell receptorgene engineered，TCR)来激活效应性T细胞。这种修饰过T细胞可以在体外扩增，同时保持其识别和溶解肿瘤细胞的能力。T细胞受体基因工程改造的T细胞(T cell receptorgene engineered T cells，TCR-T)通过整合编码传统的TCR的基因进行重新编辑，这些基因结合了识别肿瘤抗原的特异性表位，达到了治疗肿瘤的目的并在实体瘤中成功应用，被认为是迄今为止最有发展前景的肿瘤免疫治疗方式之一[2]。本文就TCR-T疗法治疗肿瘤的研究进展进行综述。

1 TCR-T免疫疗法的历史背景

肿瘤一直以来都是威胁人类健康的主要因素之一。1989年，Eshhar等提出了以MHC提呈的具有抗体特异性的T细胞的概念[3]。随着相关技术的发展和研究的不断进步，人们对肿瘤发生和发展机制的研究也不断深入。因为人体的T细胞受体亲和力都很低，无法识别和杀伤肿瘤。所以将人工设计的高亲和力TCR(或嵌合受体)通过转基因的技术导入到人体T淋巴细胞，从而提高了T 细胞对肿瘤细胞的特异性识别，增加T 淋巴细胞对肿瘤细胞的亲和力，使得原本没有识别肿瘤能力的细胞在人体中都能有效地识别和杀伤肿瘤细胞。目前，T细胞免疫疗法已经成为一项主要用于基础研究或探索性免疫学治疗的成熟技术，为指导患者药物开发和临床研究打下了坚实的基础[4]。

2 TCR的理化特性

TCR是T细胞表面能够特异性识别抗原和介导免疫应答的分子。TCR的多肽链依据抗原结构和编码基因的不同，有α、β、γ和δ 4种，因此TCR可分为αβ TCR和γδ TCR这2种。人外周血T细胞绝大多数表达αβ TCR(约占95%)，少数表达γδ TCR(约占5%)[5]。

每个T细胞表面通常有一种或两种类型的TCR。TCR由α链和β链组成，即TCRα和TCRβ两种类型。当β链发生等位排斥时，单个T细胞中只能重排一条β链。相反，由于缺乏α链等位基因排斥，一些成熟T细胞可以表达两条不同的α链。TCRα和TCRβ都包含恒定区域(分别为Cα和Cβ)、可变区域(分别为Vα和Vβ)、连接区域(分别为Jα和Jβ)以及在TCRβ的情况下的多样性(D)区域。α链和β链中都存在三个极易变的区域，称为互补决定区(CDR)，负责TCR特异性。其中CDR1和CDR2由V基因片段编码，CDR3由V(D)/J重组和随机核苷酸的插入或缺失决定。CDR3在TCR识别多肽-MHC复合物(P-MHC)方面做出了重要贡献。研究表明，CDR1和CDR2与MHC分子相互作用，而高度可变的CDR3与P-MHC的独特肽组分接触[6]。

3 TCR-T细胞免疫疗法的临床研究现状

截止2019年8月17日，应用TCR-T细胞治疗实体瘤的临床实验有78项。在这些研究中，16项正在进行相关动物实验但尚未招募，40项实验处于应邀招募/招生状态，15项研究被暂停或终止，7项研究已完成[7]。在中国，除一项针对肿瘤相关抗原甲胎蛋白的研究外，大多数研究都针对Nyeso-1和致癌病毒抗原，而Nyeso-1是肝细胞癌诊断中广泛使用的生物标志物。NY-ESO-1是一种肿瘤-睾丸抗原，仅限于生殖细胞和胎盘细胞表达，在多种肿瘤类型中异常再表达[8]。2011年和2015年的三项针对NY-ESO-1/HLA-A2的TCR-T临床实验显示，超过50%的恶性黑色素瘤、滑膜肉瘤和多发性骨髓瘤患者表现出良好的临床效果，进一步促进了TCR-T细胞免疫疗法的临床应用[9]。

3.1 黑色素瘤

临床前和临床研究表明，过继转移的T细胞能够运输到几乎所有的解剖部位[10]。这表明，一方面，转移的T细胞可以攻击扩散到任何位置的表达抗原的肿瘤；但另一方面，任何表达相同抗原的健康细胞或组织也将成为靶点[11]。2006年Morgan等[12]报道了一项使用针对黑色素瘤相关抗原肽MART-1的特异性TCR-T细胞对恶性黑色素瘤患者进行的Ⅰ期临床实验。实验人员们选择了17例转移性黑色素瘤患者进行Ⅰ期临床实验，通过实验的结果可发现，其中有2例黑色素瘤患者在治疗时肿瘤得到了缓解，而剩下的15例黑色素瘤患者在治疗2个月后外周血T细胞数量至少增加10%，而且尚未发生严重的不良反应。

3.2 滑膜肉瘤

黑色素瘤相关抗原肽MART-1的特异性TCR-T细胞在其他部分肿瘤中也可应用，例如滑膜肉瘤。Robbins等[13]应用此项技术对6位滑膜肉瘤患者进行Ⅰ期临床实验，通过实验的结果可发现，其中有4位滑膜肉瘤患者在治疗时肿瘤得到了缓解，并且患者未出现明显的不良反应。

3.3 多发性骨髓瘤

多发性骨髓瘤是来源浆细胞的恶性肿瘤，现在仍然是不治之症。Rapoport等[14]利用自体T细胞表达亲和力增强的TCR识别癌症-睾丸抗原NY-ESO-1和LAGE-1共享的自然加工肽。20例抗原阳性多发性骨髓瘤患者自体干细胞移植后2 d平均获得2.4×109个工程T细胞。尽管IL-6水平很高，但输液耐受性良好，临床上没有明显的细胞因子释放综合征。工程T细胞扩增、持续、运输到骨髓，并表现出细胞毒表型。血液中工程T细胞的持久性与骨髓中NY-ESO-1水平呈负相关。疾病进展与T细胞持久性丧失或抗原逃逸有关，这与转移的T细胞的预期作用机制一致。令人鼓舞的临床反应是，在20例晚期疾病患者中有16例无进展生存期平均长达19.1个月。从而证明NY-ESO-1/LAGE-1TCR工程T细胞是安全的，可以转运到骨髓中并表现出延长患者存活率。另外，TCR-T细胞免疫疗法也曾尝试性地在其他实体肿瘤上进行研究，例如乳腺癌、宫颈癌、尿路上皮癌和骨肉瘤等，但其治疗的临床效果还需要进一步验证[1]。

4 TCR-T细胞免疫疗法的不良反应

少数严重毒性病例给TCR-T细胞治疗作为一种安全的癌症治疗方法的可行性蒙上了一层阴影。到目前为止，大多数临床检测的TCR都是HLA-A2限制性的，针对T细胞识别的黑色素瘤相关抗原1(MART-1)、糖蛋白(GP)100、癌胚抗原(CEA)、p53、黑色素瘤相关抗原(MAGE-A3)或纽约食管鳞癌抗原(NYESO-1)。另一种临床检测的TCR是HLA-A1限制性的，针对MAGE-A3[15]。

4.1 细胞因子释放综合征

基因工程免疫细胞治疗技术最常引起的一个不良反应是细胞因子释放综合征(cytokine-release syndrome，CRS)。如果有患者出现CRS时，可释放大量的细胞炎症因子如IL6和IFN-γ等，同时会伴有高热、低血压、疲劳、厌食和呼吸困难等不良反应的出现，严重时可危及生命[16]。

4.2 脱靶毒性

一项临床实验中，两名患者(一名黑色素瘤患者和另一名多发性骨髓瘤患者)接受了亲和力增强的针对HLA-A1限制性MAGE-A3168-176表位的TCR基因修饰的自体T细胞治疗。T细胞输注后几天，患者发生心源性休克并死亡。随后在尸检中观察到由输注的T细胞介导的心肌细胞坏死[7]。这一现象是由于(MAGE-A3)TCR识别出一种来自心肌高表达蛋白的非靶标多肽。交叉反应测试的改进使得近年来能够对多种人类癌症的新型TCR-T细胞疗法进行安全性评估[17]。

4.3 神经毒性

一项临床实验报告了转移性黑色素瘤患者使用针对MAGE-A3的亲和力增强TCR，通过CDR3区域的定点突变进行了特异性改变，这导致了9名患者中的5名临床退化。但也有显著的神经毒性，导致9名患者中的2名发生致命的不良事件。患者的死亡原因可能是靶向MAGE-A3的TCR基因修饰后与位于人脑的MAGE-A12发生交叉反应而导致的坏死性白质脑病。已知基因修饰的TCR对MAGE-A3/A9/A12具有反应性，因此这种不良反应是导致神经毒性的“靶上、肿瘤外”特异性的案例[18]。而另一个“靶上，肿瘤外”不良反应的例子是一项涉及转移性结直肠患者的临床实验，实验对象是用单一氨基乙酰胆碱进行抗癌胚抗原的转基因小鼠TCR反应的临床实验[18]。2009年有3名患者在输注靶向CEA的TCR-T细胞产品后出现严重的炎症性结肠炎，导致实验中止[17]。

5 结语及展望

TCR-T疗法治疗肿瘤是一个令人兴奋且发展迅速的新兴领域。它的使用开创了一种治疗癌症、病毒感染和其他免疫调节疾病的新方法。大量临床前和临床研究已经证明了使用TCR工程T细胞治疗癌症和病毒感染的不同程度的可行性、安全性和有效性。尽管有证据表明TCR基因修饰的T细胞可以是安全有效的，但如何最大限度地发挥其治疗潜力并将不良事件降至最低仍有待研究。也就是说，T细胞识别正常组织上的靶抗原(靶上、肿瘤外)或TCR交叉反应引起的相关或无关抗原的靶识别是达到最佳疗效和安全性的重要障碍[19]。

T细胞疗法虽然在临床上取得了一定的成功，但在更多患者的可获得性和治疗性T细胞的产生方面仍有其局限性[15]。希望在不久的将来，经过科研人员的不懈努力，选择到更合适的免疫靶标，并且优化TCR-T的转染等方式。TCR-T疗法必将在癌症、传染病或自身免疫病等领域发挥重要作用[20]。