全面认识TCR-T细胞治疗：(1) TCR-T细胞与抗原递呈

恶性肿瘤是人类健康的重大威胁。近年来，随着免疫学与肿瘤学的发展，人们越来越认识到免疫在肿瘤发生发展中的重要作用。而且随着相关研究的深入，基础与临床工作者发现免疫治疗在临床应用中可以明显提高肿瘤的治疗效果。作为免疫治疗的一个重要分支，过继性细胞治疗（adoptive cell transfer，ACT）是全球范围内研究广泛、我国应用普遍的一类免疫治疗技术。其中T细胞受体（T cell receptor，TCR）基因工程化的 T 细胞（TCR-T细胞）在实体肿瘤治疗的临床试验中展示出了较好的治疗效果以及应用潜力。为了令大家对TCR-T细胞治疗有更加全面的认识，这里将从T细胞识别肿瘤细胞、TCR-T细胞识别靶点的选择、TCR-T细胞功能的改进、TCR-T细胞治疗存在的问题等方面，对TCR-T细胞的基础与临床研究进展做一概要介绍。

TCR-T细胞的定义

T细胞（T lymphocyte）是参与适应性免疫（adaptive immunity）的主要免疫细胞，在抵御肿瘤中发挥了重要作用。TCR 是表达在T细胞表面的受体，能够特异性识别表达在肿瘤细胞表面经MHC分于递呈的相关抗原，从而介导T细胞的抗肿瘤作用。在肿瘤患者体内，存在肿瘤反应性T细胞。但是，这些天然抗肿瘤细胞来源受限、分离困难、在体外难以大量扩增，无法用于临床治疗。为了克服这些困难，可以从对肿瘤有应答作用的T细胞中将TCR编码基因分离出来，然后将TCR基因导入普通T细胞并赋予后者肿瘤特异性杀伤能力，通过这种方式，能够快速生产大量的抗原特异性T细胞，满足应用需要。这些表达外源性特异TCR序列的T细胞被称为TCR-T细胞，表达的外源性TCR能够识别特异抗原表位。随着免疫学和分子生物学的发展，研究人员能够分离并扩增识别同一抗原表位的寡克隆或单克隆T细胞，用于肿瘤患者的治疗。这些T细胞无须通过基因修饰技术改造，通过内源性TCR即可识别特异靶点，但与传统输注的治疗细胞不同，这些T细胞具有明确的治疗靶点且成分相对单一。因而，这类T细胞也可被称为TCR-T细胞。与CAR-T细胞的主要区别是，TCR-T细胞中仅仅导入了TCR序列（α链和β链），TCR信号转导依赖于宿主T细胞自身的信号通路，而CAR分子序列中除了包含特异抗原的抗体（single-chain variable fragment，scFV）序列外，还含有共刺激信号分子（CD28或/和4-1BB）的功能基序。

从本质上讲，TCR-T细胞就是具有明确抗原特异性的T细胞。因此，TCR-T细胞对包括肿瘤细胞在内的靶细胞的识别过程与T细胞一样，具有TCR特异性、抗原表位以及主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）限制性等特点。

抗原递呈

TCR-T细胞识别靶细胞的先决条件是靶细胞表面存在抗原表位，这与抗原的递呈密切相关。依据抗原来源、抗原加工方式以及参与的MHC的不同，抗原加工与递呈可以分别通过胞质溶胶和溶酶体等途径完成。

1、内源性抗原的加工与递呈

内源性合成的蛋白质分子均属内源性抗原（endogenous antigen），这类抗原也是TCR-T细胞治疗肿瘤的主要靶点。内源性抗原在细胞内的降解过程与普通蛋白质的降解并无本质区别。内源性抗原在胞质内降解中所利用的，实际上就是正常细胞内蛋白质转换的降解机制。内源性抗原在胞质中被蛋白酶降解为5~15个氨基酸的肽段，然后这些肽段在热休克蛋白Hsp70和Hsp90的参与下，被抗原加工相关转运体（transporter associated with antigen processing，TAP）运送至内质网，其中与MHC-I类分子肽结合槽匹配佳的多肽（8-10个残基）的转运效率高。在内质网中，MHC-I类分子与抗原肽结合，经高尔基体转运至细胞表面，供CD8+ T 细胞的TCR识别。内源性抗原的加工与递呈通过胞质溶胶途径进行，并受MHC-I类分子限制，也被称为MHC-I类分子途径。目前，用于肿瘤治疗的TCR序列到多分离自CD8+ T能胞。因而，抗原递呈的MHC-I类分子途径对TCR-T细胞识别并杀伤肿瘤至关重要。

2、外源性抗原的加工与递呈

通过各种途径进入机体的非己抗原均为外源性抗原（exogenous antigen），主要包括非己蛋白、病原体及其产生的毒素。非己蛋白包括细菌外毒素、各种用于免疫防治的类毒素等。病原体包括各种胞外感染的细菌、真菌、原虫和肠道寄生虫等。自体蛋白经抗原递呈细胞（antigen-presenting cell，APC）摄入后也进入外源性抗原加工递呈途径。在正常情况下，这些自体肽不会被免疫系统当成抗原来识别。外源性抗原被APC摄取后，质膜将抗原包围，在胞质中形成空泡，称为内体（endosome）。内体逐渐成熟，成为溶酶体（lysosome）。外源性抗原在内体-溶酶体中降解产生肽，其中一些长度为13~18个甚至长至30个氨基酸的肽可以与适当的MHC-II类分子结合，形成抗原肽-MHC分子复合物（peptide-MHC complex，pMHC），并被转运至APC表面，供CD4+ T细胞识别。外源性抗原的加工与递呈通过溶酶体途径进行，并且依赖MHC-II类分子递呈到细胞表面，因而也被称为MHC-II类分子途径。

3、抗原加工递呈的非经典途径

除了上述两条抗原加工递呈途径外，还存在其他的递呈途径，称之为非经典抗原加工递呈途径。这些非经典途径与经典途径并存，使一种抗原可通过不同的途径被加工递呈，扩大免疫应答的范围。事实上，某些非经典途径在抗肿瘤免疫、免疫耐受和抗胞内感染中具有极其重要的作用。参与非经典途径的APC主要是树突状细胞（dendritic cell，DC）与巨噬细胞（macrophage，Mϕ）。

4、抗原递呈的生理意义

T细胞只能识别经过加工并被MHC分子递呈的肽。因此，抗原的加工和递呈是T细胞监视和识别非己抗原的前提。从某种意义上来说，只有能被递呈的抗原才有可能被T细胞识别。抗原递呈的重要参与分子——MHC具有高度多态性，不同个体表达不同的等位基因产物。一种特定的MHC分子只能选择性地结合一组具有相似锚定残基的肽段，造成不同个体对蛋白质抗原免疫应答的差异。因此，个体对抗原的免疫应答在很大程度上是由该个体的MHC基因型所决定的。因而，抗原递呈除了与T细胞的免疫监视功能有关外，还参与免疫调节。不同个体间存在MHC差异，如果输入细胞与受者之间的MHC不匹配将导致免疫排斥，这就导致目前TCR-T细胞主要以自体细胞改造后输注的方式进行，在一定程度上限制了TCR-T细胞治疗的应用。