TCR细胞通路研究进展.docVIP

TCR信号通路研究新进展 T细胞相关免疫疗法在近期的癌症研究中大放异彩，“主力部队”是CAR-T和TCR-T这两种技术。相对于CAR-T细胞疗法，TCR-T疗法的关注度相对低些，但是这两种细胞疗法都属于利用患者自身的T淋巴细胞治疗癌症的前沿基因疗法。研究发现，在实体瘤治疗方面，TCR疗法可能比CAR疗法更有优势。 T细胞在免疫系统中具有重要作用，可以攻击病原体和肿瘤细胞。T细胞受体（TCR）能识别不同的广泛亲和力的配体，参与激活多种生理过程。TCR细胞疗法定制功能性TCR，具有最佳的抗原识别特性，利用人体免疫系统来对抗癌症。那么，这种疗法的分子机制是什么呢？与之相关的TCR信号通路的分子调控机制有怎样的研究进展呢？本文将对这些问题进行综合性讲述。 TCR蛋白结构 图一 TCR复合物结构 T细胞作为适应性免疫应答的主要组成部分，其抗原识别受体结构以被证实，克隆获得的TCR由α-链和β-链构成异源二聚体。TCR异源二聚体主要与CD3的多个信号转导亚基结合，如图所示，CD3γ、CD3δ和CD3ε异源二聚体以及CD3ζ同源二聚体。在CD3的不同亚基含有免疫受体酪氨酸的活化基序-ITAM，但是每个亚基的数量不同，CD3γ、CD3δ和CD3ε分别含有一个，而CD3ζ含有三个串联的ITAM，这样就使的每个T细胞受体可以产生10个ITAM。酪氨酸磷酸化的ITAM可以使TCR与胞内信号转导通路发生偶联，向TCR募集含有SH2结构域的蛋白质，如酪氨酸激酶ZAP70。但是现在还没有解决为什么TCR复合物包含这么多的信号转导亚基和ITAM的问题，主要有两种假说，一种是CD3分子或单独的ITAM可能通过募集独特的效应分子，执行不同的信号转导功能；另一种是多个ITAM的主要功能是放大TCR信号。 TCR识别与抗原递呈细胞（APC）呈递的可以结合MHC分子（pMHC）的肽。单独的TCR能够识别具有广泛亲和力的不同配体（自身肽和外来肽）。TCR参与触发不同的功能输出。在胸腺中，pMHC与TCR信号结合强度决定了细胞发育与分化过程。当结合力在最小值到最大值之间时，促进胸腺细胞的存活，并转化成CD4+CD8-或CD4-CD8+的成熟阶段；如果TCR与pMHC太低或太高，细胞会发生凋亡。在外围，自体pMHC对TCR的低亲和力结合提供了维持初始T细胞所必需的强直性存活信号，并且还可以促进其与外来抗原高亲和力遭遇时的完全激活。 图二 TCR结合强度对胸腺细胞的影响 TCR信号强度对于产生合适的应答T细胞至关重要。TCR信号传导应答指导CD4+ T细胞分化成功能不同的T辅助细胞亚群，对特定T细胞亚群（如调节性T细胞）也起着关键作用。TCR细胞的强度和持续时间与记忆T细胞分化相关，也是诱导T细胞无能或耗竭的基本决定因素。TCR信号受到生化及分子机制的调控，导致信号放大或衰减。调控TCR的机制复杂多样，不过可以分为三个基本层面：早期信号转导效应分子（如关键激酶和磷酸酶的调节）；信号分子发育阶段（特异性表达调控）；以及TCR信号强度的动态调控。 TCR信号通路概述 图三：TCR信号通路概述 TCR与抗原呈递细胞（APC）上表达的MHC复合物结合，进而激活TCR信号通路。SRC家族蛋白酪氨酸激酶LCK与CD4和CD8共同受体的胞质结构域结合，并分别通过CD8或CD4与MHC I类或MHC II类复合物的共结合募集至TCR。LCK磷酸化，使蛋白酪氨酸激酶ZAP70结合到CD3链中。T细胞活化衔接因子LAT被磷酸化，激活T细胞，募集多个衔接因子和效应分子，形成LAT信号传导体。LAT相关效应分子的活化导致信号通过三种主要信号通路进行传导：钙调蛋白、MAPK和NF-κB信号通路。钙调蛋白信号传导会活化T细胞核因子（NFAT）发生核移位；MAPK信号传导导致肌动蛋白聚合以及转录因子FOS、JUN、AP-1的激活；NF-κB信号传导使REL和NF-κB转录因子核移位；这些转录因子协同作用引起T细胞增殖、迁移、细胞因子产生和效应功能。TCR还通常与其共同受体CD28或细胞因子受体（如PI3K、AKT、PIP3、PTEN、JAK、STAT）等信号通路的活化相关。 图四：TCR相关的其它信号通路 TCR信号通路关键节点的调节 主要以LCK、ZAP70和LAT三个关键节点为中心对TCR信号通路进行调节。 LCK节点的调节 图五：LCK关键节点的调节 最近的研究发现，LCK定位和构象变化是TCR信号转导的重要决定因素。LCK激酶活性受两种关键调节性酪氨酸Y394和Y505的磷酸化和去磷酸化控制（图五）。Y394位于LCK激酶环中，自磷酸化可以稳定催化结构域的活性构象。另一方面，蛋白酪氨酸激酶CSK对羧基末端Y505残基的磷酸化，促进Y505与SH2结构域的分子相互作用，稳定了使催化结构域失活的折叠