目前大熱的腫瘤免疫治療其實(shí)可以分為免疫細(xì)胞治療和免疫小分子或抗體治療兩大類，前者包括CAR-T和TCR-T等細(xì)胞療法，后者即常見(jiàn)的PD-1和PD-L1等藥物。CAR-T和TCR-T是腫瘤免疫治療研究的前沿，了解這兩者的優(yōu)勢(shì)和局限性背后的機(jī)制可以為下一代T細(xì)胞療法的研究發(fā)展打好基礎(chǔ)。本文意在總結(jié)CAR-T和TCR-T這兩種細(xì)胞療法在原理上的區(qū)別。
我們先來(lái)解釋幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)。TCR：T細(xì)胞受體（T cell receptor），是所有T細(xì)胞表面的特征性標(biāo)志。TCR的作用是通過(guò)識(shí)別MHC-抗原肽復(fù)合體來(lái)識(shí)別抗原。MHC：主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex），是一組編碼動(dòng)物主要組織相容性抗原的基因群。人類的MHC被稱為人白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen，HLA） 。CAR：嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor），其主要由三個(gè)功能域構(gòu)成，分別是胞外結(jié)構(gòu)域（負(fù)責(zé)識(shí)別并結(jié)合抗原）、跨膜結(jié)構(gòu)域（負(fù)責(zé)增強(qiáng)活性與增加CAR表達(dá)）和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（負(fù)責(zé)共刺激與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）。ACT：過(guò)繼細(xì)胞療法（adoptive cell therapy），指將體外活化和擴(kuò)增的自體或異體免疫效應(yīng)細(xì)胞輸注患者體內(nèi)的治療方法。大意是取患者本人或他人的免疫細(xì)胞，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室改造和（或不改造）培養(yǎng)后輸入患者體內(nèi)，經(jīng)過(guò)處理的免疫細(xì)胞在數(shù)量上和功能上的變化使其具有更強(qiáng)的治療疾?。ㄖ饕悄[瘤）的作用。那么現(xiàn)在我們就可以推出CAR-T和TCR-T的具體所指了，兩者都屬于改造T細(xì)胞的過(guò)繼細(xì)胞療法，CAR-T指的是敲除原TCR而代之以嵌合抗原受體的改造T細(xì)胞（chimeric antigen receptor-engineered T cells），而TCR-T指的是將T細(xì)胞受體工程化的改造T細(xì)胞（T cell receptor-engineered T cells）。T細(xì)胞是人體內(nèi)天然具有抗腫瘤功能的淋巴細(xì)胞。在正常情況下，T細(xì)胞表面的TCR可識(shí)別由MHC（主要組織相容性復(fù)合體）分子呈遞的腫瘤抗原多肽，并觸發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，完成T細(xì)胞激活，進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤的免疫監(jiān)測(cè)作用。但在腫瘤患者體內(nèi)，T細(xì)胞的抗腫瘤免疫進(jìn)程經(jīng)常被狡猾的腫瘤細(xì)胞抑制，導(dǎo)致免疫監(jiān)測(cè)失敗。因此，在腫瘤免疫細(xì)胞治療中，關(guān)鍵是要恢復(fù)T細(xì)胞識(shí)別及摧毀腫瘤細(xì)胞的能力。要產(chǎn)生大規(guī)模的具有腫瘤特異性的功能性T細(xì)胞，可以從患者或健康供者的外周血中分離出T細(xì)胞，通過(guò)病毒或非病毒方法，用CAR來(lái)改造T細(xì)胞使其不受MHC限制，直接識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的腫瘤抗原，或只對(duì)TCR進(jìn)行基因修改使其仍需識(shí)別由MHC呈遞的各種腫瘤抗原，但功能性較改造前增強(qiáng)。T細(xì)胞在體外培養(yǎng)過(guò)程中擴(kuò)增達(dá)到足夠的細(xì)胞數(shù)，而這個(gè)體外培養(yǎng)期也為T細(xì)胞功能的改造提供了一個(gè)時(shí)間窗。接著，通常會(huì)先通過(guò)短期化療對(duì)腫瘤患者進(jìn)行內(nèi)源性淋巴細(xì)胞清除（lymphodepletion）的預(yù)處理，再將經(jīng)改造的CAR-T細(xì)胞或TCR-T細(xì)胞輸注給患者。從原理上，T細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng)可以劃分為傳感器、換能器和效應(yīng)器三個(gè)最基本的階段，而正反饋和負(fù)反饋回路在其中的參與也使得抗腫瘤反應(yīng)更為有效和持久。CAR-T和TCR-T的抗腫瘤反應(yīng)也分為這三個(gè)階段：- 傳感器階段：T細(xì)胞膜上的受體（即CAR和TCR）感知周圍環(huán)境，識(shí)別并結(jié)合來(lái)自腫瘤細(xì)胞的腫瘤抗原，產(chǎn)生初始信息；
- 換能器階段：初始信息通過(guò)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)和放大，激活T細(xì)胞；
- 效應(yīng)器階段：一系列效應(yīng)分子被激活或產(chǎn)生，以執(zhí)行抗腫瘤反應(yīng)。
CAR-T和TCR-T治療表現(xiàn)出的不同臨床特征，包括回輸?shù)腡細(xì)胞的數(shù)量和體內(nèi)持久性以及對(duì)實(shí)體腫瘤的療效和毒性的差異，部分緣于CAR-T和TCR-T的傳感器和換能器的獨(dú)特特征。兩者抗腫瘤反應(yīng)的主要區(qū)別在于T細(xì)胞識(shí)別抗原時(shí)是否需要MHC參與。參考2022年發(fā)表于Trends in Cancer的綜述[1]，我們將CAR-T和TCR-T的區(qū)別總結(jié)如下：
作為一種人工合成的分子，CAR-T嵌合了多個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)域，已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)足夠的細(xì)胞表面表達(dá)和強(qiáng)大的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，在識(shí)別抗原時(shí)CAR-T不需要MHC的參與，CAR可以像抗體一樣直接靶向腫瘤細(xì)胞的表面抗原。但實(shí)際上，只有不到10%的抗原蛋白會(huì)在細(xì)胞表面表達(dá)，因此，CAR-T的抗原選擇的范圍很有限。相反地，TCR-T只識(shí)別抗原肽-MHC復(fù)合物，而不受表面抗原這一位置的限制。所有的腫瘤抗原都通過(guò)抗原加工機(jī)制加工成短鏈抗原肽，并由細(xì)胞表面的MHC呈遞，因而均有可能被TCR識(shí)別。因此，TCR-T的潛在靶點(diǎn)的范圍更大。但在生理?xiàng)l件下，腫瘤抗原往往隱藏在大量自身抗原中，因此TCR必須能夠準(zhǔn)確地區(qū)分腫瘤抗原和大量的自身抗原。CAR-T在結(jié)合抗原方面擁有比TCR-T更高的親和力。然而，目前尚不清楚抗原親和力是否與抗腫瘤功能呈正相關(guān)。另外，CAR-T可以具有較強(qiáng)的特異性，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致CAR-T具有不同的抗腫瘤活性。在抗原敏感性方面，TCR-T更勝一籌，因?yàn)門CR與抗原肽-MHC復(fù)合物的結(jié)合和分離動(dòng)力學(xué)的速度非?？?，因此即使抗原數(shù)量有限，抗原也能迅速流轉(zhuǎn)于各個(gè)TCR-T，引起大量的TCR-T激活。并且，由于TCR與其靶向的腫瘤細(xì)胞之間會(huì)形成穩(wěn)定的突觸結(jié)構(gòu)，因此結(jié)合得非常緊密，這有利于信號(hào)的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)導(dǎo)，相反，CAR的突觸結(jié)構(gòu)則不甚典型、變動(dòng)性大，因此CAR激活的效率遠(yuǎn)低于TCR-T，這可能是CAR-T抗原敏感性較低的原因。另外，在體內(nèi)循環(huán)中，T細(xì)胞通過(guò)TCR不斷地與自身抗原相互作用，產(chǎn)生較低但連續(xù)的T細(xì)胞刺激信號(hào)，即所謂的緊張性信號(hào)，這種信號(hào)有利于T細(xì)胞的修復(fù)、存活和分化。由于敲除了TCR，CAR-T在體內(nèi)的持久性遠(yuǎn)低于TCR-T。雖然CAR-T也擁有其獨(dú)立的緊張性信號(hào)，但其與自然T細(xì)胞的TCR緊張性信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，并且不同于TCR緊張性信號(hào)，CAR-T緊張性信號(hào)有可能會(huì)過(guò)分誘導(dǎo)T細(xì)胞激活，造成T細(xì)胞耗竭進(jìn)而導(dǎo)致抗腫瘤功能受損，而太弱的CAR-T緊張性信號(hào)又可能導(dǎo)致CAR-T細(xì)胞功能受損。CAR-T和TCR-T的不同原理，使得他們?cè)谘耗[瘤和實(shí)體腫瘤上的應(yīng)用也有所不同。此外，CAR-T和TCR-T治療還表現(xiàn)出不同的毒副作用，目前，細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）和CAR-T細(xì)胞相關(guān)腦病綜合征（CRES）、靶向毒性、神經(jīng)毒性等與細(xì)胞免疫療法相關(guān)的毒性產(chǎn)生的生理機(jī)制仍不十分清楚。這使得免疫細(xì)胞療法的臨床應(yīng)用上受到限制，但相關(guān)科學(xué)研究正在大量開(kāi)展，也有一部分療法逐漸走入公眾視野并獲得應(yīng)用，在之后的系列文章中我們將繼續(xù)講述CAR-T和TCR-T治療的不良反應(yīng)、臨床研究和實(shí)際應(yīng)用，敬請(qǐng)期待。還想繼續(xù)了解哪些相關(guān)內(nèi)容？歡迎在下方評(píng)論區(qū)留言！參考文獻(xiàn)： [1] Wang H. et al.. Exploiting T cell signaling to optimize engineered T cell therapies. Trends Cancer. 2022 Feb;8(2):123-134. [2] Chimeric antigen receptor T cell. https://en./wiki/Chimeric_antigen_receptor_T_cell. 編輯：杜燕旋 
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