T細胞通過特異性T細胞受體(TCR)-抗原相互作用被激活。V(D)J重組可以在胸腺中產(chǎn)生巨大的多樣性(理論上高達1015個)T細胞克隆,每個T細胞克隆都有其的TCR。通過正選擇和負選擇過程的進一步篩選,最終產(chǎn)生大約106-1010個循環(huán)T細胞克隆。
T細胞抗原存在于兩種主要的組織相容性復(fù)合體(MHC)分子上,稱為人類白細胞抗原(HLAs)。MHC I類分子由所有有核細胞表達,而MHC II類分子由抗原呈遞細胞(APC)、上皮細胞和一些腫瘤細胞表達。MHC-I上存在的肽主要來源于細胞內(nèi)蛋白酶體降解產(chǎn)物,并被CD8+CTL識別,而MHC-II上存在的多肽來源于被內(nèi)體/溶酶體系統(tǒng)降解并被CD4+T細胞識別的外源蛋白或膜蛋白。另外,T細胞抗原存在交叉呈遞過程,即腫瘤外源肽主要由XCR1+CD103+1型樹突狀細胞(DC1s)呈遞在MHC-I上,然后遷移到腫瘤引流淋巴結(jié)并引發(fā)T細胞對抗腫瘤抗原。交叉呈遞對于CD8+T細胞啟動和腫瘤識別CTL的成熟至關(guān)重要。
目前普遍認為,腫瘤免疫排斥反應(yīng)是T細胞介導(dǎo)的,抗腫瘤T細胞反應(yīng)是抗原特異性的。免疫治療的進展和T細胞抗原鑒定的可用方法使人們對識別和表征腫瘤呈現(xiàn)的T細胞抗原的興趣激增,除了經(jīng)典的腫瘤特異性抗原(TSA)和腫瘤相關(guān)抗原(TAA)外,轉(zhuǎn)移到了以前未廣泛接受的癌癥抗原來源,如非標準蛋白和細菌蛋白。
自身抗原
腫瘤相關(guān)自身抗原是指在腫瘤中表現(xiàn)出差異表達模式的非突變蛋白。例如, MART-1、gp100和酪氨酸酶是在黑色素瘤中表達的組織特異性抗原。Tebentafusp是一種雙特異性融合蛋白,由可溶性gp100特異性TCR與抗CD3效應(yīng)分子融合而成,對葡萄膜黑色素瘤患者具有臨床益處,并得到美國食品和藥物管理局(FDA)的批準。它證明了自身抗原靶向治療的潛力,然而鑒于腫瘤通常與其來源組織具有相似的基因表達模式,組織特異性抗原在治療中的使用受到周圍健康組織附帶損傷的限制。
癌癥生殖系抗原代表另一類自身抗原,其來源于僅在生殖系組織(胎兒睪丸和卵巢)和滋養(yǎng)層細胞中表達的蛋白。在大多數(shù)健康組織中,生殖系基因因啟動子甲基化而表觀遺傳學沉默。然而,在許多人類癌癥中,啟動子去甲基化重新激活了它們的表達。對153個癌癥生殖系基因的分析表明,它們的異常表達最高的是皮膚癌、肺癌、肝癌和腦癌。與其他類型的自身抗原相比,因為它們的表達模式而受中樞免疫耐受的影響較小,再加上它們在患者中的高流行率,使它們成為非常有趣的免疫治療靶點。然而,由于變化的DNA甲基化狀態(tài),它們在腫瘤中的表達是異質(zhì)性的。
基因組改變衍生的新抗原
突變衍生新抗原的特征是由體細胞點突變、移碼或染色體畸變編碼的癌相關(guān)序列畸變。導(dǎo)致異常蛋白質(zhì)的非同義突變可以產(chǎn)生真正的TSA,它們的降解可能導(dǎo)致HLA結(jié)合新肽。單個氨基酸的變化可能會改變HLA結(jié)合肽的免疫原性,或者,如果它們發(fā)生在錨定位置,則會將非結(jié)合序列轉(zhuǎn)變?yōu)镠LA結(jié)合序列。此外,突變的氨基酸可以產(chǎn)生新的蛋白酶體切割位點,從而允許肽的重新加工并被HLA加載。
下一代測序的出現(xiàn)使人們能夠?qū)蝹€腫瘤的突變進行系統(tǒng)、全面的調(diào)查。反過來,這些數(shù)據(jù)可以通過基于T細胞的測定或HLA肽組學指導(dǎo)抗原發(fā)現(xiàn)。目前已經(jīng)鑒定出許多來源于復(fù)發(fā)突變的新抗原,如CDK4.R24C、KRAS.G12V/C/D、EGFR和PIK3CA.H1047L等。
不太常見的突變類型,如插入/缺失、易位和倒置,也可能產(chǎn)生新抗原。在對三個獨立的黑色素瘤隊列的分析中,發(fā)現(xiàn)移碼/插入突變與抗PD-1或抗CTLA-4的反應(yīng)顯著相關(guān)。此外,分析表明,與同等數(shù)量的非同義單核苷酸變異(nsSNV)相比,移碼突變形成了潛在的更有效的新抗原景觀。
最后,融合基因,如白血病(費城染色體)中的BCR–ABL融合和非小細胞肺癌(NSCLC)中的EML4–ALK融合,已被證明能夠產(chǎn)生T細胞可識別的新抗原。
來自非規(guī)范轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后畸變的腫瘤抗原
越來越多的證據(jù)表明,腫瘤中非編碼基因翻譯頻繁發(fā)生,并且抗腫瘤免疫反應(yīng)可以針對來自非編碼區(qū)的腫瘤抗原。通過結(jié)合HLA肽組學、RNA測序和核糖體測序數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種來自lncRNA、假基因、轉(zhuǎn)座元件、編碼基因的非翻譯區(qū)(UTR)和替代開放閱讀框的共享和腫瘤特異性非規(guī)范HLA呈遞肽。
抗原特異性T細胞反應(yīng)對內(nèi)含子序列的例子如,N-乙酰葡糖胺基轉(zhuǎn)移酶V基因內(nèi)含子、gp100的剪接內(nèi)含子區(qū)和c-akt癌基因的5′UTR區(qū)。免疫原性MHC呈遞的肽來源于替代閱讀框架的例子包括NY-ESO、HER2、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶、前列腺酸性磷酸酶和具有非AUG翻譯起始位點的nuORFs。
翻譯重編程和癌癥細胞中翻譯保真度受損可產(chǎn)生非標準翻譯肽,并可能產(chǎn)生新的免疫原性抗原。這種新抗原來源于一些翻譯障礙,如氨基酸剝奪過程中核糖體移碼、氧化應(yīng)激或密碼子被失調(diào)的轉(zhuǎn)移RNA誤讀。
最后,翻譯后修飾(PTM)可以在癌癥細胞中解除調(diào)控,從而產(chǎn)生生長優(yōu)勢,這也為癌癥免疫治療提供了潛在靶點。然而,這些PTM衍生的抗原是否能引發(fā)有意義的T細胞反應(yīng),尚待確定。
病原體衍生的腫瘤相關(guān)抗原
病原體衍生的TAA是細菌或病毒感染的殘留物。如果急性感染沒有被正確清除,病毒可能會留在宿主細胞內(nèi),并介導(dǎo)惡性轉(zhuǎn)化。可直接導(dǎo)致癌癥的病原體包括幽門螺桿菌、人乳頭狀瘤病毒(HPV)以及乙型和丙型肝炎病毒(HBV和HCV)等。誘導(dǎo)針對病原體衍生抗原的特異性T細胞反應(yīng)成為一種很有希望的策略,以激發(fā)針對癌癥細胞的免疫反應(yīng)。
例如,發(fā)現(xiàn)來自不同腫瘤內(nèi)的細菌肽存在于患者的HLA分子上,并在黑色素瘤中觸發(fā)抗原特異性免疫反應(yīng)。源自其他類型微生物組(如病毒組)的抗原可能具有引發(fā)T細胞反應(yīng)的內(nèi)在能力,或以分子模擬的形式與其他TAA交叉反應(yīng)。一個典型的例子是原噬菌體編碼的抗原TMP1,它激活對PSMB4有反應(yīng)的T細胞。腸球菌菌株13144攜帶噬菌體,在肺癌和腎癌中含量豐富,人類患者中原噬菌體的存在與免疫治療的反應(yīng)有關(guān)。
病原體衍生抗原的另一個可能來源是人內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒,約5%的人類癌癥,特別是宮頸和口咽惡性腫瘤,都涉及高危HPV株。ERVE-4,其表達與透明細胞腎細胞癌的免疫治療反應(yīng)有關(guān)。
最后,最近在各種不同組成的腫瘤中發(fā)現(xiàn)的真菌可能表明,真菌衍生的抗原可能是另一種腫瘤抗原。它們是否能夠引發(fā)T細胞反應(yīng)性,尚需研究。
參考文獻:
1.The landscape of T cell antigens for cancer immunotherapy. Nat Cancer. 2023 Jul 6.