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Cell Res | 中山大学周鹏辉等鉴定了肿瘤抗原特异性T细胞及生物标志物,为个性化TCR-T细胞疗法奠定基础

2022-02-17 10:36:24
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  2022年2月14日,中山大学周鹏辉,丁培荣,刘振江,张晓实,左志向及广东省实验动物监测所李文德共同通讯在Cell Research 在线发表题为“Defined tumor antigen-specific T cells potentiate personalized TCR-T cell therapy and prediction of immunotherapy response”的研究论文,该研究为了建立这种个性化的 TCR-T 细胞疗法,通过单细胞 mRNA 测序 (scRNA-seq)、TCR 测序 (TCR-seq) 和体外新抗原刺激对肿瘤及其邻近组织中的 T 细胞进行了全面表征。与在组织中循环的旁观者 T 细胞相比,Tas 细胞的特点是肿瘤富集、肿瘤特异性克隆扩增和新抗原特异性。

  该研究发现 CXCL13 是 CD4+ 和 CD8+ Tas 细胞的独特标记。重要的是,表达来自 Tas 细胞的 TCR 的 TCR-T 细胞对自体患者来源的异种移植 (PDX) 肿瘤显示出显著的治疗效果。通过 CXCL13 表达测量的瘤内 Tas 细胞水平准确地预测了对免疫检查点阻断的反应,表明 Tas 细胞在抗肿瘤免疫中的关键作用。该研究进一步将 CD200 和 ENTPD1 分别鉴定为 CD4+ 和 CD8+ Tas 细胞的表面标志物,从而通过荧光激活细胞分选仪 (FACS) 分选将 Tas 细胞从肿瘤中分离出来。总体而言,该研究结果表明,用 Tas TCR 改造的 TCR-T 细胞是一种很有前途的个体化免疫治疗药物,肿瘤内 Tas 细胞水平决定了对免疫治疗的反应。

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  T细胞通过直接杀伤肿瘤细胞在抗肿瘤免疫中发挥重要作用。TCR-T 和嵌合抗原受体-T (CAR-T) 细胞疗法的最新进展表明,通过 T 细胞靶向肿瘤抗原是一种有效的癌症治疗方法。因为 TSA 来源于随机癌症突变很少在患者之间共享,识别肿瘤相关抗原 (TAA) 如 NY-ESO-1、GP100 和 MAGE 的 TCR 通常用于 TCR-T 细胞疗法。由于表达这些 TAA 的有限癌症类型和特定人类白细胞抗原 (HLA) 类型的限制,只有一小部分患者可以从这些疗法中受益。肿瘤内 TAA 的异质表达进一步限制了治疗效果。此外,靶抗原在正常细胞中的表达可能会导致靶外肿瘤毒性。为了克服这些障碍,多克隆靶向多种肿瘤抗原并提高肿瘤特异性的 TCR 是必要的。

  宿主免疫系统通过肿瘤抗原激活 T 细胞以特异性攻击肿瘤。这些自然选择的 Tas 细胞在肿瘤微环境中富集但受到抑制。肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL) 治疗的高反应率和低毒性表明天然存在的 Tas 细胞是最适合癌症治疗的免疫细胞。尽管如此,从肿瘤组织中提取和扩增 TIL 仍然具有挑战性。成功生产足够的 TIL 用于治疗仅限于具有高水平 TIL 的样品。由于抑制性微环境,TIL 通常在肿瘤内少量存在。大多数癌症患者因此不适合 TIL 治疗。

  克服这一限制的一种可行方法是从 Tas 细胞中克隆 TCR,然后使用它们生成个性化的 TCR-T 细胞,这可以产生大量表达多克隆 TCR 的 T 细胞,同时识别 TSA 和 TAA,而无需知道这些抗原的序列。此外,自身 TCR 的自然选择可以降低同一患者中这些 TCR-T 细胞的靶向脱瘤毒性的风险。然而,先前的研究表明,TIL 的 TCR 库中只有少数 TCR 具有肿瘤反应性。

  目前的 Tas 细胞鉴定方法依赖于 T 细胞与肿瘤抗原或自体肿瘤细胞在体外的低效共培养,这在很大程度上阻碍了它们在临床中的应用。通过 FACS 从患者肿瘤样本中分选 Tas 细胞可能是获得肿瘤抗原特异性 TCR ,用于个性化 TCR-T 细胞治疗的有效方法。然而,Tas 细胞的定义并不明确。缺少将 Tas 细胞与其他肿瘤浸润性 T 细胞群区分开来的特定生物标志物。

  ICB 的治疗效果还取决于 Tas 细胞介导的肿瘤破坏。此外,Tas 细胞的肿瘤内积累发生在抗肿瘤免疫周期的后期,这表明抗原呈递和识别等早期步骤的完成。评估肿瘤中 Tas 细胞水平的生物标志物可能比来自免疫周期早期步骤的标志物(如肿瘤突变负荷 (TMB))更精确地预测对 ICB 的反应。

CXCL13 的表达预测对 ICB 的反应

  CXCL13 的表达预测对 ICB 的反应(图源自Cell Research )

  由于肿瘤微环境中持续的肿瘤抗原刺激,Tas 细胞可能表现出肿瘤中旁观者 T 细胞的基因表达和 TCR 扩增的不同特征。研究人员假设单细胞转录组分析和 TCR 测序加上新抗原刺激可以识别 Tas 细胞及其生物标志物。

  该研究为了建立这种个性化的 TCR-T 细胞疗法,通过单细胞 mRNA 测序 (scRNA-seq)、TCR 测序 (TCR-seq) 和体外新抗原刺激对肿瘤及其邻近组织中的 T 细胞进行了全面表征。与在组织中循环的旁观者 T 细胞相比,Tas 细胞的特点是肿瘤富集、肿瘤特异性克隆扩增和新抗原特异性。

  该研究发现 CXCL13 是 CD4+ 和 CD8+ Tas 细胞的独特标记。重要的是,表达来自 Tas 细胞的 TCR 的 TCR-T 细胞对自体患者来源的异种移植 (PDX) 肿瘤显示出显著的治疗效果。通过 CXCL13 表达测量的瘤内 Tas 细胞水平准确地预测了对免疫检查点阻断的反应,表明 Tas 细胞在抗肿瘤免疫中的关键作用。

  该研究进一步将 CD200 和 ENTPD1 分别鉴定为 CD4+ 和 CD8+ Tas 细胞的表面标志物,从而通过荧光激活细胞分选仪 (FACS) 分选将 Tas 细胞从肿瘤中分离出来。总体而言,该研究结果表明,用 Tas TCR 改造的 TCR-T 细胞是一种很有前途的个体化免疫治疗药物,肿瘤内 Tas 细胞水平决定了对免疫治疗的反应。

  参考消息:

  https://www.nature.com/articles/s41422-022-00627-9


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