mRNA技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景之TCR-T細(xì)胞療法

一、什么是TCR-T細(xì)胞療法?

目前，腫瘤免疫治療方興未艾，群雄并起，其中有效的治療策略之一就是過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法（ACT）。嵌合抗原受體（CAR）和工程化T細(xì)胞受體（TCR）是近年來(lái)主要的過繼性T細(xì)胞免疫療法。

TCR（T cell receptor）是T細(xì)胞表面的特異性受體，其α鏈和β鏈由高質(zhì)量、高親和力的抗原特異性T細(xì)胞克隆產(chǎn)生，以非共價(jià)鍵與CD3結(jié)合，形成TCR-CD3復(fù)合物，通過識(shí)別并結(jié)合MHC呈遞的抗原從而激活T細(xì)胞，促進(jìn)T細(xì)胞的分裂與分化；其作用機(jī)制是向普通T細(xì)胞中引入新的基因，使得改造過的T細(xì)胞能夠表達(dá)有效識(shí)別腫瘤細(xì)胞的TCR，從而引導(dǎo)T細(xì)胞殺死腫瘤細(xì)胞。

圖1 TCR-T 和CAR-T細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖

TCR-T療法的操作流程可分為以下4步：

1）鑒定出一種或多種腫瘤抗原作為治療靶點(diǎn)；

2）獲得特異識(shí)別腫瘤抗原的的TCR序列；

3）采用基因工程技術(shù)，將編碼抗原特異的TCR基因序列導(dǎo)入患者自身T細(xì)胞中，從而獲得特異識(shí)別腫瘤抗原的TCR-T細(xì)胞；

4）TCR-T細(xì)胞通過體外培養(yǎng)進(jìn)行大量擴(kuò)增之后，被回輸?shù)交颊唧w內(nèi)以殺死腫瘤細(xì)胞。

圖2 TCR-T 細(xì)胞治療流程圖

二、TCR-T細(xì)胞療法與CAR-T細(xì)胞療法的區(qū)別

1、TCR-T與CAR-T療法相同之處：

1）其一在于都是通過基因改造的手段提高T細(xì)胞受體對(duì)特異性癌癥細(xì)胞抗原的識(shí)別能力和進(jìn)攻能力，因此都被統(tǒng)稱為“T細(xì)胞受體重新定向"技術(shù)（T cell receptor redirection）；

2）其二是治療流程類似，都是對(duì)患者自身的T淋巴細(xì)胞進(jìn)行體外改造，然后回輸?shù)交颊唧w內(nèi)。

2、TCR-T與CAR-T療法的不同之處：

1）在于對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別機(jī)制。兩者雖然都是對(duì)患者的T細(xì)胞進(jìn)行體外改造，再回輸至患者體內(nèi)，但CAR-T依靠的是人工設(shè)計(jì)的單鏈抗體片段（CAR），只能識(shí)別腫瘤表面的抗原，通過胞內(nèi)共刺激分子傳遞信號(hào)，進(jìn)而激活T細(xì)胞。而TCR-T則更類似于人體中天然的T細(xì)胞，主要依靠親和力優(yōu)化的或者是TCR識(shí)別腫瘤MHC分子呈遞的抗原，通過TCR-CD3復(fù)合物向胞內(nèi)傳遞刺激信號(hào)。因此，TCR-T不光能夠識(shí)別腫瘤表面的抗原，更能夠識(shí)別腫瘤內(nèi)部成百上千個(gè)抗原。正是這點(diǎn)，使TCR-T更適合應(yīng)用于實(shí)體瘤治療。

2）此外由于CAR-T療法在臨床應(yīng)用過程中面臨的最大挑戰(zhàn)就是其毒副作用，如細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）和免疫效應(yīng)細(xì)胞相關(guān)性神經(jīng)毒性綜合征（ICANS）。而TCR-T的TCR更多是天然全人源的，從根本上降低了細(xì)胞毒性的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 TCR-T細(xì)胞療法與CAR-T細(xì)胞療法區(qū)別示意圖

三、mRNA技術(shù)應(yīng)用于TCR-T細(xì)胞療法

最早工程化T細(xì)胞主要通過逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒將TCR或CAR引入自體或同種異體T細(xì)胞，然后體外擴(kuò)增。然而，這種類型的病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)使受體細(xì)胞面臨基因突變的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，mRNA編碼CAR或TCR用于工程化T細(xì)胞的策略優(yōu)于病毒，因?yàn)槠涓咿D(zhuǎn)染率和無(wú)基因突變的風(fēng)險(xiǎn)（圖4a）。在很多研究中，mRNA-CAR的電穿孔已經(jīng)被用作病毒轉(zhuǎn)染的新替代方案。

由于編碼CAR或TCR的mRNA在有限的時(shí)間內(nèi)（約1周）表達(dá)，這需要患者在每個(gè)治療周期內(nèi)重復(fù)注射mRNA CAR-T，以保持CAR在體內(nèi)的連續(xù)表達(dá)。修改mRNA的結(jié)構(gòu)以提高穩(wěn)定性和翻譯效率可以有效延長(zhǎng)CARs或TCRs的表達(dá)，減少重復(fù)劑量的需要。盡管基于mRNA的體外工程化CAR-T或TCR-T細(xì)胞具有在T細(xì)胞表面產(chǎn)生高水平編碼的CAR或TCR的優(yōu)點(diǎn)，但得到的工程化T細(xì)胞是個(gè)體化的細(xì)胞治療產(chǎn)品，需要從患者身上提取T細(xì)胞，并且需要昂貴且耗時(shí)的制備程序。為了克服這些挑戰(zhàn)，可以通過靜脈注射給藥靶向編碼CAR或TCR的mRNA納米顆粒的T細(xì)胞，從而在體內(nèi)產(chǎn)生CAR或TCR工程化的T細(xì)胞（圖4b）。

圖4 mRNA編碼CAR和TCR工程化T細(xì)胞的體外和體內(nèi)遞送

[1] Engineered TCR-T CellI mmunotherapy in Anticancer Precision Medicine: Pros and Cons. Front Immunol. 2021;12: 658753.

[2] Evolution of CD8+T Cell Receptor(TCR) Engineered Therapies for the Treatment of Cancer. Cells. 2021 Sep;10(9): 2379.

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