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一種名為NeoScreen的高效新方法可生成大量專門設計用於辨識新抗原的免疫細胞。這一進展尤其有益,因為患者特異性腫瘤抗原的辨識由於每個腫瘤抗原特異性T細胞的頻率較低而變得復雜。
此外,經NeoScreen鑒定的腫瘤抗原特異性T細胞受體(TCR)轉導的T細胞在患者來源的異種移植小鼠中用抗原破壞腫瘤。NeoScreen顯著提高了對患者新抗原的辨識能力,因此為癌癥個人化免疫療法的開發帶來了巨大的希望。
一篇描述NeoScreen並說明其在臨床前研究中的實用性和功效的論文發表在【Nature Biotechnology】上,標題為「Sensitive identification of neoantigens and cognate TCRs in human solid tumors」。
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「我們希望開發一種更好的方法,既能辨識患者腫瘤中獨特表達的新抗原,又能有效分離和擴增免疫細胞——腫瘤浸潤性T細胞,或TIL——自發地針對它們,因為正是這些罕見的細胞被認為最能摧毀癌細胞。」Ludwig癌癥研究所首席研究員Alexandre Harari博士說,「NeoScreen使我們能夠做到這一切。更好的是,它可以辨識這些T細胞用來辨識新抗原的特定受體,這樣我們就可以用這種機器裝備患者血液中的其他T細胞,並將這些細胞用於個人化免疫治療。」
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為了辨識新抗原並培養檢測到它們的T細胞,研究人員通常從腫瘤中分離TIL,並在存在刺激T細胞增殖的免疫因子的情況下,將它們與腫瘤的組成細胞一起培養。但是,由於新抗原特異性TIL非常罕見,對T細胞生長的大量刺激通常會導致T細胞的大量擴增,而這些T細胞並不是專門針對新抗原的。這可能會淹沒此類培養物中最理想的靶向新抗原的T細胞。
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為了解決這一限制,研究人員首先將抗原呈遞細胞(APC)加入TIL培養物中。APC向T細胞展示與疾病相關的抗原,並有助於驅動辨識所呈現抗原的細胞的活化和增殖。但是,研究人員沒有使用樹狀細胞等典型的APC,而是將B細胞設計成一種高效的抗原呈遞細胞。B細胞被認為是該角色的理想選擇,因為它們在血液中的含量要豐富得多,而且比樹狀細胞更容易進行基因操作。
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然後,研究人員使用計算方法來分析腫瘤細胞的基因組,並確定可以作為新抗原呈現的蛋白質的隨機突變部份。接下來,他們用這些蛋白質片段刺激工程化B細胞,或將編碼片段的DNA插入B細胞中,使其呈現抗原。最後,他們將B細胞與腫瘤細胞和從腫瘤中分離的TIL一起培養。
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由於抗原辨識會刺激T細胞增殖,因此這種共培養具有選擇性且相當顯著地擴大辨識腫瘤表達的新抗原的TIL的效果。研究人員分離了這些TIL,確定了他們辨識出哪些新抗原,並對編碼其新抗原檢測TCR的基因進行了測序。與傳統方法相比,這種方法可以辨識出更多種類的新抗原和TCR。
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研究人員表明,新抗原特異性TCR可以被複制並插入從血液中提取的其他T細胞中,以產生大量的腫瘤靶向性T細胞。
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「NeoScreen能夠選擇性擴增針對黑色素瘤以及結腸癌、肺癌和卵巢癌的新抗原靶向TIL。」Ludwig癌癥研究所洛桑分部主任、醫學博士George Coukos說。
最後,研究人員測試了NeoScreen是否可用於過繼性T細胞療法,在過繼性T細胞治療中,從患者身上提取的T細胞被分離、選擇性擴增並重新註入患者體內。他們發現,透過NeoScreen辨識腫瘤中發現的新抗原來表達TCR的T細胞,在小鼠模型中建立良好後,可以誘導相同腫瘤的消退。
「NeoScreen還可用於辨識新抗原,以設計個人化的癌癥治療疫苗。」研究人員說,「我們將在Ludwig Lausanne測試NeoScreen的這一套用及其在癌癥免疫治療中的其他套用。」