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XlifeSc的TCR亲和力优化技术简介

作者:香雪生命科学-战凯

发布时间:2024-07-24

阅读:2467

 

       众所周知,除靶点选择外,研发用于肿瘤治疗的TCR-T或TCR蛋白药相关产品,另一个必要条件是找寻到一个“优质”的T细胞受体(TCR)。“优质”的定义为:该TCR能特异性识别特定的肿瘤抗原,并有足够高的亲和力结合肿瘤抗原并激活T细胞。

 

 

为何国内进度靠前的TCR产品多数针对病毒抗原或肿瘤新生抗原(突变抗原)?

 

 

 

       答案其实很简单,因为“好做”,针对病毒抗原或肿瘤新生抗原(突变抗原),获得一个“优质”的TCR相对容易。

 

      一般来讲,目前TCR产品针对的肿瘤靶点可分为三大类:1. TAA/CT抗原(肿瘤相关抗原/癌睾抗原),TAA抗原是指人体内正常细胞和其他组织上本身就存在的,只是其含量在细胞癌变时明显增高的抗原,CT抗原则是指只存在于癌细胞和睾丸细胞中的抗原,我们熟知的AFP属于TAA抗原, NY-ESO-1,MAGE-A4则属于CT抗原;2.病毒抗原,有些癌症的发生往往与病毒感染相关,而这些病毒便可作为肿瘤治疗的靶点,如HPV病毒与宫颈癌,EBV病毒与鼻咽癌等;3.肿瘤新生抗原(突变抗原),此类抗原是源于肿瘤细胞中某个功能蛋白,在肿瘤发生过程中产生突变基因,带有突变位点的靶蛋白会表达于肿瘤细胞,而正常的组织细胞当中这个功能蛋白并不存在突变,所以这是一类肿瘤特异性的抗原,代表性的是KRAS突变。

 

       然而,人体内自然形成TCR的亲和力普遍偏低,这与TCR本身参与的免疫反应直接相关。TAA/CT抗原因其本身就是人体正常细胞中存在的蛋白,所以针对这类抗原的高亲和力TCR在产生初期,就经过了胸腺负筛选而基本被淘汰。但是,人体的胸腺随着年龄有一个发育和退化过程,胸腺在青春期以前具有产生T细胞的作用,能够参与机体的细胞免疫和体液免疫,提高机体免疫力,而当进入青春期以后,胸腺逐渐退化,一般到14-15岁的时候胸腺基本已经完全退化,所以,在此之后如果感染了肿瘤发生相关的病毒(如HPV, EBV),携带有针对这些抗原TCR的T细胞则有可能逃脱胸腺负筛选机制而保留高亲和力的特异性好的TCR。图1中有病毒抗原TCR与肿瘤相关抗原TCR的亲和力对比,明显病毒抗原的TCR亲和力普遍更高[1]。从这个角度上讲,做病毒抗原TCR产品,是门槛相对较低的。肿瘤新生抗原也有类似的考虑。

 

 

XlifeSc的TCR亲和力优化技术优势在哪里?

 

 

 

 

       首先来看一个问题,TCR是否做过亲和力优化,对于T细胞杀伤肿瘤细胞效果影响大吗?答案是:非常大!图2中是XlifeSc的产品TAEST16001所使用的TCR在亲和力优化前后肿瘤杀伤效果对比,带有野生TCR的T细胞对癌细胞杀伤效果很差(枣红色线),带有亲和力优化后TCR的T细胞杀伤效果非常好(绿色线),对比十分明显[2]。

 

 

       其次,从目前的报道看,做病毒抗原或肿瘤新生抗原的TCR产品的公司,一般都是采病人外周血或取病人肿瘤组织,分离T细胞,得到TCR序列,或者通过病人来源的TCR库吊取TCR,而后利用该TCR直接制备相关细胞产品,并未进行TCR的亲和力优化。上文已有阐述,病毒抗原和肿瘤新生抗原的TCR不做亲和力优化或许可以,但如果是TAA/CT抗原,不做TCR亲和力优化就很难找到一个野生状态下能高效识别肿瘤抗原的TCR。不得不指出的是,病毒抗原目前所能应用的癌种面比较窄,基本集中于HPV相关的宫颈癌,HBV相关的肝癌和EBV相关的鼻咽癌。肿瘤新生抗原在癌种应用上更好,但目前该类抗原确定的靶点只有KRAS突变,可选择性有限。而TAA/CT抗原则不同,海量的靶点可以选择,针对的适应症也几乎可以涵盖所有主要癌种。

 

       研发TAA/CT抗原的TCR产品门槛高,如前所述,天然状态下要获得这类抗原一个“优质”的TCR是“可遇而不可求”的事情。但针对TAA/CT抗原低亲和力的TCR在人体内还是大量存在的,这些野生状态的TCR经过亲和力优化同样能达到肿瘤治疗的要求,而掌握TCR亲和力优化技术,并可持续高通量产出高亲和力TCR突变的公司,目前国内只有XlifeSc。

 

       有别于从病人的外周血或肿瘤组织中获得TCR, 我们可以做到从健康人的外周血中直接分离T细胞并从中获得针对特定肿瘤抗原的低亲和力野生TCR,再以噬菌体表面展示技术结合高通量SPR筛选,工程化改造出针对特定肿瘤抗原亲和力高、特异性好的TCR突变体。从野生TCR发现到将TCR工程化改造至pM级,XlifeSc只需要三个月,我们可以将“可遇而不可求”的事情,变为“想要就能得到”的事情!

 

 

XlifeSc的TCR亲和力优化是如何做的?

 

 

       XlifeSc的TCR亲和力优化平台自2013年开始创立,以TCR噬菌体表面展示技术为基础,结合高通量SPR筛选打造平台主体。XlifeSc是国内首家掌握TCR噬菌体表面展示技术并高通量进行TCR亲和力优化的公司(全球第二家)。

 

       野生型TCR与目标抗原的亲和力大部分较低(几十至几百µM),这使得我们需要将野生型TCR进行亲和力优化以满足TCR-T/TCR蛋白药需求(TCR-T要求KD介于1.0E-05M至1.0E-07M为佳,TCR蛋白药则要求达到1.0E-10M以上)。一个TCR蛋白与其目标抗原直接接触的结构部分是CDR区,二者的亲和力也基本是由CDR区决定,故我们的做法是将一个TCR的CDR区分别进行饱和NNK突变建库,再以噬菌体表面展示技术进行针对目标抗原的亲和力优化筛选,通过竞争性ELISA和高通量SPR等手段对筛选后的克隆进行数据检测并做序列分析,得到高亲和力突变体,然后将这些突变克隆制备TCR异质二聚体蛋白,并用SPR相关技术仪器(如BIAcore)检测其针对目标抗原的精确亲和力,从中挑选亲和力合适的突变进行后续细胞功能检测(图3)。

 

       当然,在TCR-T大热的这两年,大家也越来越多的开始关注“优质”高亲和力TCR获得这一个关键点,比如目前有少数的抗体开发公司,应客户需求也引入了TCR亲和力优化的业务,但其使用的是酵母展示系统,由于库容和技术手段的限制,其对TCR亲和力的提升程度和产出都十分有限,尚难达到TCR相关药物的开发需求。在TCR亲和力优化这项技术上,XlifeSc在国内仍是一枝独秀。

 

 

 

 

XlifeSc利用TCR亲和力优化技术研发出的产品进展如何?

 

       公司推进最快的管线TAEST16001,为NY-ESO-1抗原特异性高亲和力T细胞受体转导的TCR-T细胞治疗产品,针对组织基因型为HLA-A0201、肿瘤抗原NY-ESO-1表达为阳性的软组织肉瘤患者,目前已顺利开展临床II期实验,其 Ⅰ 期临床研究结果已发表于知名杂志Cell Reports Medicine,结果显示,其肿瘤客观缓解率(ORR)达到41.7%,中位无进展生存期(mPFS)为7.2个月,中位缓解持续时间(mDOR)为13.1个月,其安全性和有效性得到了初步验证[3]。公司第二个产品管线TAEST1901,同样是经过上述平台亲和力优化后的TCR-T产品,针对的是晚期肝癌或其他晚期肿瘤,正在启动I期临床研究。此外,香雪生命科学还有多款针对不同实体肿瘤的TCR-T产品处于临床前开发中。

 

       总体上看,TCR亲和力优化是在TCR相关药品研发过程中一项非常关键的技术,掌握这项技术则可突破TCR相关药品研发过程中的诸多壁垒。目前XlifeSc在TCR-T免疫治疗领域,不管是从技术平台上还是产品布局上都领先于国内其他企业,科学家不懈的努力,必会为人类抗肿瘤事业奉献更多的力量!

 

参考文献: 1. Milos Aleksic, Nathaniel Liddy, et al. Different affinity windows for virus and cancer-specific T-cell receptors – implications for therapeutic strategies. Eur J Immunol. 2012 December ; 42(12): 3174–3179. 2. Ou Y, Liu M, Zhan K, Wu W, et al. (2022) Development of an affinity-enhanced clinical candidate TCR targeting NY-ESO-1 with optimal potency and high specificity,bioRxiv,doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.12.511904. 3. Qiuzhong Pan, Desheng Weng, et al. Phase 1 clinical trial to assess safety and efficacy of NY-ESO-1-specific TCR T cells in HLA-A*02:01 patients with advanced soft tissue sarcoma. Cell Reports Medicine. 2023; 4 (8) : 101133.

 

 

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