利用肿瘤相关MHC四聚体解锁新抗原研究的潜力

引言

过去十年，癌症免疫疗法已与手术、化疗和放疗并列为重要的癌症治疗手段。通过利用免疫系统靶向和清除癌细胞，免疫疗法在多种癌症类型中展现出显著疗效。虽然肿瘤相关抗原（TAAs）常用于诊断，但它们也存在于正常组织中，限制了其治疗价值。相比之下，新抗原——源自肿瘤特异性基因突变的肽段——仅于癌细胞中表达。这一独特性质使其成为以最小副作用根除肿瘤的理想靶点。然而，我们如何有效识别并靶向这些新抗原？MHC四聚体作为一种强大工具，能够精确检测和分析新抗原特异性T细胞。

   

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什么是新抗原？它们是如何被呈递的？

新抗原是在正常组织中不存在、但通过基因组突变、RNA异常剪接、翻译后修饰或病毒开放阅读框等机制在肿瘤中产生的外源蛋白。这些抗原由肿瘤细胞上的主要组织相容性复合体（MHC）分子加工并呈递。

新抗原的旅程始于其被蛋白酶体消化成肽段。这些肽段通过TAP（抗原处理相关转运蛋白）被运输至内质网（ER），在ER中与MHC-I分子结合。对于MHC-II呈递，肽段在经过内体区室中不变链降解后，被加载到MHC-II复合物上。形成的肽段-MHC（pMHC）复合物随后展示在细胞表面，并可通过T细胞受体（TCR）被T细胞识别。

这一复杂过程凸显了MHC四聚体（多聚pMHC复合物）在可视化和分离识别特定新抗原的T细胞中的重要性。通过荧光标记这些四聚体，研究人员可以高精度地识别和研究稀有的新抗原特异性T细胞。

 

   

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为什么新抗原是免疫治疗的理想靶点？

新抗原具有两大优势：肿瘤特异性和免疫原性。由于它们不在健康组织中表达，靶向新抗原可最大限度地减少脱靶毒性。此外，靶向新抗原的T细胞避开了中枢耐受机制，使其成为抗肿瘤免疫的有效介质。

新抗原可分为两种类型：

私有新抗原：个体患者所特有。

公共新抗原：在不同患者和癌症类型间共享。

私有新抗原支持个性化治疗，而公共新抗原则为“现货型”治疗提供了机会。然而，它们的识别需要借助MHC四聚体等复杂工具来验证T细胞反应并指导治疗开发。

   

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如何识别和验证免疫原性新抗原？

利用新抗原的第一步是识别免疫原性候选物。新一代测序（NGS）技术（包括全外显子组测序（WES）和RNA测序）的进步使得能够全面分析肿瘤特异性突变。然而，并非所有突变都会产生免疫原性新抗原。关键因素包括：

肽段加工和MHC呈递。

pMHC复合物与TCR之间的亲和力。

计算工具（如NetMHC和NetCTLpan）用于预测MHC结合亲和力，而质谱（MS） 可直接鉴定MHC结合的肽段。但仅凭计算预测是不够的。必须通过MHC四聚体、ELISpot分析或T细胞活化实验等进行实验验证以确认免疫原性。

   

   

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MHC四聚体如何推动新抗原研究？

MHC四聚体在以下方面具有重要价值：

检测新抗原特异性T细胞：通过用荧光标记的四聚体染色T细胞，研究人员可以定量和分离稀有细胞群体。

评估T细胞功能：将四聚体染色与功能分析（如细胞因子产生）相结合，可深入了解T细胞的效力。

监测免疫治疗反应：四聚体可以追踪治疗期间新抗原特异性T细胞的动态变化。

例如，在过继细胞疗法（ACT）中，四聚体有助于识别和扩增反应性T细胞。在疫苗开发中，它们用于评估对新抗原疫苗的免疫反应。

  

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当前的挑战和未来方向是什么？

尽管前景广阔，仍存在若干挑战：

肿瘤异质性：新抗原表达在肿瘤内部存在差异，需要采用多重四聚体策略。

TCR亲和力：低亲和力相互作用可能被标准四聚体漏检。

技术复杂性：四聚体的生产需要专业知识和资源。

未来的创新可能包括：

高通量四聚体筛选以分析多样化的新抗原库。

与单细胞技术整合以关联T细胞特异性和功能状态。

开发个性化四聚体用于临床监测。

  

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结论

新抗原代表了癌症免疫治疗的一个前沿领域，提供了无与伦比的特异性和疗效。MHC四聚体的应用对于将新抗原发现转化为治疗方法至关重要，从验证免疫原性到指导患者分层。随着技术的发展，将四聚体与多组学方法相结合，将深化我们对抗肿瘤免疫的理解，并加速下一代免疫疗法的开发。