mRNA技術應用場景之TCR-T細胞療法

一、什么是TCR-T細胞療法?

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胞轉移療法（ACT）。嵌合抗原受體（CAR）和工程化T細胞受體（TCR）是近年來主要的過繼性T細胞免疫療法。

TCR（T cell receptor）是T細胞表面的特異性受體，其α鏈和β鏈由高質量、高親和力的抗原特異性T細胞克隆產生，以非共價鍵與CD3結合，形成TCR-CD3復合物，通過識別并結合MHC呈遞的抗原從而激活T細胞，促進T細胞的分裂與分化；其作用機制是向普通T細胞中引入新的基因，使得改造過的T細胞能夠表達有效識別腫瘤細胞的TCR，從而引導T細胞殺死腫瘤細胞。

圖1 TCR-T 和CAR-T細胞結構示意圖

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；

2）獲得特異識別腫瘤抗原的的TCR序列；

3）采用基因工程技術，將編碼抗原特異的TCR基因序列導入患者自身T細胞中，從而獲得特異識別腫瘤抗原的TCR-T細胞；

4）TCR-T細胞通過體外培養進行大量擴增之后，被回輸到患者體內以殺死腫瘤細胞。

圖2 TCR-T 細胞治療流程圖

二、TCR-T細胞療法與CAR-T細胞療法的區別

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細胞受體對特異性癌癥細胞抗原的識別能力和進攻能力，因此都被統稱為“T細胞受體重新定向"技術（T cell receptor redirection）；

2）其二是治療流程類似，都是對患者自身的T淋巴細胞進行體外改造，然后回輸到患者體內。

2、TCR-T與CAR-T療法的不同之處：

1）在于對腫瘤細胞的識別機制。兩者雖然都是對患者的T細胞進行體外改造，再回輸至患者體內，但CAR-T依靠的是人工設計的單鏈抗體片段（CAR），只能識別腫瘤表面的抗原，通過胞內共刺激分子傳遞信號，進而激活T細胞。而TCR-T則更類似于人體中天然的T細胞，主要依靠親和力優化的或者是TCR識別腫瘤MHC分子呈遞的抗原，通過TCR-CD3復合物向胞內傳遞刺激信號。因此，TCR-T不光能夠識別腫瘤表面的抗原，更能夠識別腫瘤內部成百上千個抗原。正是這點，使TCR-T更適合應用于實體瘤治療。

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

圖3 TCR-T細胞療法與CAR-T細胞療法區別示意圖

三、mRNA技術應用于TCR-T細胞療法

最早工程化T細胞主要通過逆轉錄病毒或慢病毒將TCR或CAR引入自體或同種異體T細胞，然后體外擴增。然而，這種類型的病毒轉導使受體細胞面臨基因突變的風險。鑒于此，mRNA編碼CAR或TCR用于工程化T細胞的策略優于病毒，因為其高轉染率和無基因突變的風險（圖4a）。在很多研究中，mRNA-CAR的電穿孔已經被用作病毒轉染的新替代方案。

由于編碼CAR或TCR的mRNA在有限的時間內（約1周）表達，這需要患者在每個治療周期內重復注射mRNA CAR-T，以保持CAR在體內的連續表達。修改mRNA的結構以提高穩定性和翻譯效率可以有效延長CARs或TCRs的表達，減少重復劑量的需要。盡管基于mRNA的體外工程化CAR-T或TCR-T細胞具有在T細胞表面產生高水平編碼的CAR或TCR的優點，但得到的工程化T細胞是個體化的細胞治療產品，需要從患者身上提取T細胞，并且需要昂貴且耗時的制備程序。為了克服這些挑戰，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細胞，從而在體內產生CAR或TCR工程化的T細胞（圖4b）。

圖4 mRNA編碼CAR和TCR工程化T細胞的體外和體內遞送

[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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