斯坦福中国校友结合TCR和抗体的优点，构建出类TCR的抗体

　　作为一种大分子，类 TCR 抗体（TCRm Ab，TCR mimic antibody）拥有抗体的优良成药性、以及较长的半衰期，同时兼具 TCR 独有的识别细胞内抗原的特性。因此类 TCR 抗体是近年来逐渐兴起，且拥有巨大发展潜力的一类免疫治疗大分子。
　　目前，筛选一个高特异性的类 TCR 抗体的方法，主要有噬菌体展示和杂交瘤细胞两类。但是，这两种方法的筛选效率都非常低，且通常难以获得高特异性的类 TCR 抗体。
　　目前在斯坦福大学医学院学习的杨鑫博博士，利用结构生物学和蛋白工程学，设计了鼠源和人源的类 TCR 抗体酵母文库，能以高效率和高成功率筛选出高特异性的类 TCR 抗体，为类 TCR 抗体的广泛应用提供了一条便捷的技术路径。
　　图 | 杨鑫博（来源：杨鑫博）
　　相关论文刚投给   Nature Biotechnology  ，期刊编辑就非常感兴趣，很快回复决定送审。审稿也比较顺利，评审专家都认为这是一个很有应用前景的工作，并认为文中的文库设计非常有新意。
　　此外，审稿人建议杨鑫博再补些实验，以证明所筛选的类 TCR 抗体确实具有真正的高特异性。
　　杨鑫博说：＂我们实验室刚好有酵母表面 pMHC 展示的技术，通过将类 TCR 抗体进行 pMHC 筛选，发现类 TCR 抗体对于筛选出来的小肽和抗原肽呈现出高度的类似，这说明类 TCR 对抗原肽的识别是高度特异的。＂
　　同时，课题组还使用了不同的细胞系，结果发现只有在拥有产生特异抗原肽的细胞系上，类 TCR 抗体构建的双特异性 T 细胞衔接（biTE）分子或者嵌合抗原受体（CAR-T）细胞，才能进行靶细胞的杀伤。
　　补上这些实验以后，所有审稿人都绿灯通过。有趣的是，其中一个审稿人对论文行文给予了高度评价。
　　杨鑫博说：＂这完全归功于导师高超的写作能力和他对 TCR-pMHC 领域的深刻见解。＂
　　近日，相关论文以《用于癌症免疫治疗的肽-MHC 限制性抗体的简便再利用》（Facile repurposing of peptide–MHC-restricted antibodies for cancer immunotherapy）为题发表在   Nature Biotechnology   上[1]，杨鑫博是共同第一作者，斯坦福大学医学院 K. 克里斯托弗·加西亚（K. Christopher Garcia）教授担任通讯作者。
　　图 | 相关论文（来源：Nature Biotechnology）
　　就应用前景来说，目前的 CAR-T 技术基本上都是在血液类癌症中使用，主要原因是因为很少有真正癌症特异的细胞表面抗原，可供抗体或者 scFv 去做结合。
　　而类 TCR 抗体可以识别被 MHC 呈递的抗原，抗原的种类不局限于细胞表面蛋白，可以是胞内蛋白、也可以是突变的新抗原（neo-antigen）。只要能被 MHC 呈递，就能找到类 TCR 抗体对其进行特异识别。
　　因此，类 TCR 抗体可以为实体瘤治疗提供更丰富的治疗手段，因为它可以构建成不同种类的大分子以适应抗体介导细胞毒性（ADCC）、biTE 或者 CAR-T 等治疗方案。
　　（来源：Nature Biotechnology）
　　杨鑫博还表示：＂该课题基于实验室对 TCR-pMHC 领域长期深耕和丰富的技术积累。导师认为类 TCR 抗体是结合了 TCR 和抗体的优点的‘潜力股’，根据经验他认为目前已有的筛选类 TCR 抗体的技术具有很大的进步空间，所以一个好的筛选类 TCR 抗体的技术平台是这个领域的‘game changer’。＂
　　有了导师对于课题的蓝图勾画，杨鑫博开始在 protein data bank 中寻找已有的类 TCR 抗体和 pMHC 的复合物结构。
　　大部分的类 TCR 抗体-pMHC 复合物结构，都呈现出较少的抗原肽结合热点和过多的 MHC 结合热点，导致这些类 TCR 抗体并不适合作为亲本来设计文库。而这也是大部分类 TCR 抗体会产生 off-target toxicity 的原因所在。
　　同时，TCR-pMHC 复合物提示 TCR 能把结合自由均衡地分布在抗原肽和 MHC 上，所以理想的类 TCR 抗体亲本，必须具备和 TCR 类似的性质。
　　所幸的是，有两个类 TCR-pMHC 复合物结构符合这一条件，而且刚好一个是鼠源、一个是人源。有了良好的亲本作为基础，文库设计和构建可谓水到渠成。
　　（来源：Nature Biotechnology）
　　文库构建好以后，该团队筛选了鼠源的黑色素瘤抗原 Trp2 和人源的癌症抗原 NY-ESO、MART1、GP100 和 KRAS（野生型）。
　　＂我们惊喜地发现所有新筛选的类 TCR 抗体，都已经无法结合亲本抗原肽，且无法相互识别彼此的抗原肽。这个结果提示我们：所筛选的类 TCR 抗体一定是高度抗原肽特异的。＂杨鑫博说。
　　同时也说明，筛选出来的类 TCR 抗体可以通过构建不同的分子，来行使 ADCC、biTE 或者 CAR-T 功能，并能展现出优秀的癌症治疗潜力。
　　尤其是 biTE 和 CAR-T，能在体外实验中特异性地杀伤＂冷肿瘤＂的代表——鼠源 B16F10 黑色素瘤，借此为＂冷肿瘤＂治疗提供后续的指导。
　　此外，他们还解析了一个类 TCR-pMHC 复合物的结构，结果显示类 TCR 抗体和 TCR 具有相似的 pMHC 结合性质，这证实了课题组的 rational 文库在设计思路上的正确性。
　　杨鑫博说：＂我还想感谢一下实验室的交换学者——来自日本的 Daisuke Nishimiya。Daisuke 是一个经验丰富的抗体工程师，他来我们实验室想学习酵母展示蛋白质工程的技术，刚好我在做酵母展示上很有心得，所以导师让我和 Daisuke 组队推进这个项目。＂
　　Daisuke 在业界积累的抗体实验，对于项目的高速推进非常重要。＂可以说，如果没有 Daisuke 的加入，这个项目的完成时间可能还需 1-2 年。在此过程中，我也从 Daisuke 那里学到很多关于抗体的‘冷门’知识，我自己也向 Daisuke 交流了自己在 TCR 领域的‘冷门’知识。可以说我和 Daisuk e 的合作，也恰如这个项目的立项目的：结合 TCR 和抗体的优点来构建类 TCR 抗体。＂杨鑫博继续说道。
　　当然，这一系列的研究并未结束。未来，他们计划利用此次构建的平台，继续寻找更多的类 TCR 抗体。同时，杨鑫博还会结合自己寻找 TCR 抗原肽的技术，去构建从 TCR 抗原鉴定、到类 TCR 抗体筛选的完整技术路径。
　　参考资料：
　　1.Yang, X., Nishimiya, D., Löchte, S. et al. Facile repurposing of peptide–MHC-restricted antibodies for cancer immunotherapy.  Nat Biotechnol  (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01567-w