2014年,Blinatumomab(CD19×CD3)的获批让双特异性T细胞衔接器(TCE)在血液瘤领域一战封神,完全缓解率高达42%。然而,当各大MNC试图将这一"魔法子弹"复制到实体瘤时,却遭遇了史无前例的集体溃败——从PSMA、MSLN到B7-H3靶点,多个重磅管线接连折戟。为什么在血液中大杀四方的T细胞,一进入实体瘤就"原地失灵"?答案并非TCE的药效不够强,而是实体瘤的肿瘤微环境(TME)是一个经过精心设计的"免疫封锁系统"。在这个系统面前,传统2D细胞系和缺乏人类基质的动物模型不仅无能为力,甚至从一开始就将研发导向了歧途。
冰火两重天:TCE在血液瘤与实体瘤中的截然命运
双特异性T细胞衔接器(TCE)无疑是过去十年肿瘤免疫治疗领域最耀眼的明星之一。其设计理念堪称精妙:一端结合肿瘤相关抗原(TAA),另一端结合T细胞表面的CD3,强行将具有杀伤力的T细胞拉拽至癌细胞身边,绕过MHC分子的抗原递呈限制,直接触发免疫突触的形成和靶细胞裂解 [1]。
在血液瘤赛道,这一策略取得了空前的成功。2014年,安进(Amgen)的Blinatumomab(CD19×CD3)获得FDA加速批准,用于治疗复发/难治性B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)。在关键的Phase II临床试验中,其完全缓解率(CR/CRh)达到惊人的42%(95% CI: 34%–49%),且能高频清除微小残留病灶(MRD) [2]。此后,针对BCMA的Teclistamab和Elranatamab,以及针对CD20的Glofitamab和Epcoritamab相继获批,彻底改变了多发性骨髓瘤和淋巴瘤的治疗格局。
然而,当行业满怀信心地将TCE推向占人类癌症90%以上的实体瘤时,却遭遇了极其惨烈的"滑铁卢"。除了针对小细胞肺癌(SCLC)的Tarlatamab(DLL3×CD3)在DeLLphi-301全球主要分析中取得40%的客观缓解率(ORR)并获得FDA加速批准外 [3],绝大多数针对主流实体瘤靶点的TCE管线均以失败告终。
例如,安进针对前列腺特异性膜抗原(PSMA)的半衰期延长型BiTE药物AMG 160,以及针对间皮素(MSLN)的AMG 427,均已终止开发。MacroGenics针对B7-H3的MGD009同样未能逃脱被放弃的命运。即便是联合用药,罗氏针对FAP和CEACAM5的双特异性组合(RO7122290 + Cibisatamab)也因严重的肠道毒性而被迫叫停 [4]。
这种"冰火两重天"的局面迫使整个行业进行深刻反思:为什么在血液中无坚不摧的T细胞,一进入实体瘤就"找不到北"?
图1:TCE在血液瘤与实体瘤中的疗效差异与TME封锁机制。左侧柱状图展示了已获批TCE在血液瘤中的高缓解率(如Blinatumomab 42% CR)与实体瘤在研管线的低ORR(多在5%-15%徘徊,除Tarlatamab 40%外);右侧示意图展示了实体瘤TME的三重封锁线。数据来源:Przepiorka et al., 2015; Ahn et al., 2023及各公司临床数据披露。TRiCBIO制图。
寻找失灵的真相:肿瘤微环境(TME)的三重封锁线
血液瘤(如白血病和淋巴瘤)主要存在于血液和淋巴组织中,癌细胞在液体环境中自由漂浮。这意味着T细胞和TCE药物可以毫无阻碍地直接接触靶细胞。然而,实体瘤并非简单的"癌细胞聚集体",而是一个高度复杂、结构致密的生态系统。
最新的免疫学研究表明,实体瘤的肿瘤微环境(TME)构建了三道极其严密的"封锁线",使得TCE的疗效大打折扣 [1] [5]。
▶ 第一重封锁:致密基质构筑的"物理叹息之墙"
在实体瘤中,TCE面临的首要挑战是"进不去"。肿瘤基质中含有密集的细胞外基质(ECM),主要由胶原蛋白、透明质酸和纤连蛋白交织而成。这种致密的网状结构形成了一道坚不可摧的物理屏障,严重限制了TCE药物分子(尤其是分子量较大的IgG样双抗,约150 kDa)的扩散和T细胞的浸润 [6]。
更为致命的是,实体瘤的血管系统往往是异常的。这些血管结构扭曲、通透性高且灌注受损,导致肿瘤内部形成极高的间质液压(IFP)。高间质压力如同一个"向外的泵",不仅阻碍了药物分子向肿瘤深处的外渗,也让T细胞难以逆流而上进入肿瘤核心区域 [7]。癌症相关成纤维细胞(CAFs)在这一过程中扮演了"筑墙者"的角色,它们不断分泌ECM成分并重塑基质结构,将T细胞无情地拒之门外。从机制上看,CAFs通过TGF-β信号通路维持其激活状态,并分泌CXCL12等趋化因子,将T细胞排斥在肿瘤实质之外,形成所谓的"免疫排斥型"(immune-excluded)表型。
▶ 第二重封锁:免疫抑制细胞编织的"化学迷魂阵"
即便少数T细胞成功突破了物理屏障,它们也会立刻陷入TME精心布置的"化学迷魂阵"。实体瘤内招募了大量免疫抑制性细胞,包括调节性T细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和M2型肿瘤相关巨噬细胞(TAMs) [8]。
这些细胞通过分泌转化生长因子-β(TGF-β)、白介素-10(IL-10)和吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)等抑制性因子,直接削弱细胞毒性T细胞的活性。例如,MDSCs不仅高表达PD-L1,还会通过精氨酸酶1(ARG1)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)消耗微环境中的必需氨基酸(如L-精氨酸),让T细胞陷入"代谢饥饿"状态,导致T细胞受体(TCR)的ζ链下调,从而丧失杀伤能力 [9]。在这个充满敌意的微环境中,TCE强行拉拽过来的T细胞,往往在真正开火前就已经被"缴械"。
▶ 第三重封锁:代谢压力驱动的"T细胞终极耗竭"
除了细胞和因子的抑制,实体瘤本身还是一个极度恶劣的生存环境。由于血管异常和癌细胞的快速增殖,TME通常处于严重的缺氧和酸性状态。缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的积累会促进肿瘤细胞糖酵解,产生大量乳酸,导致微环境pH值降低。这种代谢压力会迫使T细胞进行代谢重编程,抑制其氧化磷酸化,加速其功能衰竭 [10]。
值得注意的是,TCE的作用机制本身也可能成为"双刃剑"。TCE通过CD3持续、高强度地激活T细胞,这种非生理性的过度刺激在TME的恶劣环境下,会加速T细胞表面抑制性受体(如PD-1、TIM-3、LAG-3)的上调。研究表明,共表达PD-1、TIM-3和LAG-3的T细胞极易受到TME的抑制,其转录因子TOX和NR4A水平显著升高,最终陷入不可逆的终极耗竭状态,彻底丧失清除肿瘤的能力 [11]。
传统临床前模型的"系统性失明"
面对TME如此复杂的封锁机制,为什么这些在临床试验中注定失败的TCE管线,当初能够顺利通过临床前评估?答案在于,我们用来筛选和评估TCE的传统模型,从一开始就是"盲"的。
长久以来,新药研发高度依赖于2D培养的肿瘤细胞系和免疫缺陷小鼠模型。然而,在评估TCE等依赖免疫微环境的疗法时,这些模型的缺陷被无限放大:
1. 完全丢失TME结构:2D细胞系培养皿中只有纯粹的肿瘤细胞,没有CAFs、没有Tregs、没有致密的ECM。在这个"真空"环境中,TCE可以轻易地将T细胞拉到癌细胞身边并完成击杀,制造出"药效极佳"的假象。
2. 无法模拟物理屏障与浸润动态:平面培养无法重现实体瘤的三维致密结构和高间质压力。在2D体系中,T细胞与肿瘤细胞的接触是人为设定、均匀分布的,完全忽略了T细胞在真实实体瘤中需要"翻山越岭"才能到达靶细胞的艰难过程。
3. 代谢环境的极度失真:标准培养箱提供的是20%的氧气和充足的营养,这与实体瘤内部缺氧、酸性、营养剥夺的残酷环境天差地别。在温室中表现优异的T细胞,一旦进入真实的TME战场,往往会迅速耗竭。
4. 物种差异的不可逾越:虽然人源化小鼠(如PBMC重建或HSC重建的NSG小鼠)被广泛使用,但小鼠的基质细胞(如CAFs)分泌的趋化因子和细胞因子往往无法与人类T细胞上的受体发生交叉反应。这意味着,小鼠的"城墙"根本无法模拟人类TME对人类T细胞的真实排斥作用。
当我们用一个没有城墙、没有守军、粮草充足的"演习场"(2D细胞系),去评估一种需要攻克坚固堡垒的武器(TCE)时,临床转化的系统性失败也就成为了必然。
重构评估底座:全息类器官如何破局TCE研发困境
要突破TCE在实体瘤中的研发困境,行业亟需一种能够真实还原人类肿瘤微环境的临床前评估平台。在这一背景下,类器官技术,特别是保留了完整TME结构的全息类器官(Holographic Organoids™),正在成为打破僵局的唯一答案。
在2026年美国癌症研究协会(AACR)年会上,多项研究展示了类器官在双特异性抗体评估中的巨大潜力 [12]。研究者利用患者来源的肿瘤类器官与自体外周血单核细胞(PBMCs)共培养,成功模拟了BiTE介导的T细胞细胞毒性反应,并通过高分辨率显微镜和细胞因子分泌分析,实时捕捉了T细胞的浸润和杀伤动态。
作为类器官技术的领跑者,泽维生物(TRiCBIO)凭借其独创的全息类器官(类器官2.0)技术,为TCE的研发提供了革命性的解决方案。与仅仅培养肿瘤上皮细胞的传统类器官不同,TRiCBIO的全息类器官不仅保留了肿瘤细胞的三维结构和抗原异质性,更关键的是,它在空间和时间维度上精确重现了包含CAFs、免疫细胞和原生ECM的完整肿瘤微环境。
这意味着,当我们在TRiCBIO的全息类器官平台上评估一款新型TCE时:
● 我们不仅能看到它是否能结合靶点,更能看到它能否穿透致密的基质屏障;
● 我们不仅能测试T细胞的杀伤力,更能评估T细胞在面对Tregs和MDSCs的化学封锁时,是否会迅速陷入耗竭;
● 我们甚至可以在这个高度拟真的微环境中,精准测试下一代"条件激活型TCE"(仅在TME特定蛋白酶存在时激活)或"武装型TCE"(携带细胞因子以对抗免疫抑制)的真实疗效。
图2:下一代TCE突围策略与评估平台能力矩阵。左侧热图对比了2D细胞系、免疫缺陷小鼠、人源化小鼠与TRiCBIO全息类器官在评估TCE各项关键指标(如T细胞浸润、基质重塑、免疫抑制)上的能力差异;右侧流程图展示了下一代TCE的四大破壁策略如何依赖全息类器官进行精准评估。数据来源:TRiCBIO内部研发数据及文献综述。TRiCBIO制图。
破壁之战:下一代TCE的突围策略与类器官的评估价值
在认识到TME的强大封锁能力后,行业并未放弃TCE在实体瘤中的应用,而是开始转向更为复杂的"破壁"策略。这些新一代的TCE设计理念,无一不指向对TME的精准干预,而这也对临床前评估模型提出了更高的要求。
▌靶向基质:从"消灭敌人"到"摧毁城墙"
既然致密的细胞外基质和CAFs构成了第一道物理屏障,那么将攻击目标转向基质本身就成为了一个合乎逻辑的选择。例如,靶向成纤维细胞激活蛋白(FAP)的策略正在兴起。FAP在绝大多数上皮性实体瘤的CAFs中高表达,而在正常组织中表达极低。
研究人员开发了FAP×CD3双特异性抗体,旨在引导T细胞优先杀伤CAFs,从而"拆毁"肿瘤的保护墙,改善随后其他免疫疗法的浸润。然而,要评估这种策略的有效性,传统2D细胞系(仅含肿瘤细胞)显然无能为力。只有包含原生CAFs和完整ECM结构的全息类器官,才能真实反映FAP-TCE对基质的破坏效果以及由此带来的T细胞浸润改善。
▌引入共刺激信号:为耗竭的T细胞"充电"
面对TME中强烈的免疫抑制信号,单靠CD3的激活往往不足以维持T细胞的长期战斗力。因此,新一代TCE开始引入共刺激信号(如4-1BB/CD137或CD28),形成三特异性甚至多特异性抗体。
这种设计旨在模拟完整的免疫突触,在提供第一信号(CD3)的同时提供第二信号(共刺激),以防止T细胞过早耗竭并增强其在恶劣代谢环境下的存活能力。在TRiCBIO全息类器官共培养系统中,研究人员可以清晰地对比双抗(仅CD3)与三抗(CD3+4-1BB)在面临Tregs和MDSCs抑制时的差异化表现,通过流式细胞术检测耗竭标志物(PD-1、TIM-3、LAG-3)的动态变化,从而筛选出最具抗耗竭潜力的分子结构。
▌ 条件激活设计:在TME中"精准引爆"
为了降低全身毒性(如细胞因子释放综合征,CRS)并提高在实体瘤中的特异性,条件激活型TCE(Conditionally Activated TCEs)应运而生。这类分子通常被设计为"前体药物"(Probody),其结合域被一个掩蔽肽(Masking Peptide)遮挡,只有在遇到TME中特异性高表达的蛋白酶(如uPA或MMPs)时,掩蔽肽才会被切割,释放出具有活性的TCE分子。
这种精妙的设计对评估模型提出了极其苛刻的要求:模型必须能够真实表达并分泌这些特定的蛋白酶。传统动物模型由于物种差异,其蛋白酶的切割效率往往与人类大相径庭;而2D细胞系又缺乏基质细胞(MMPs的重要来源)。全息类器官凭借其完整的人类TME组分,成为了评估条件激活型TCE切割效率和靶向特异性的理想平台。
▌ 克服抗原异质性:多靶点与"旁观者效应"
除了TME的封锁,实体瘤的另一个致命弱点是抗原异质性。在血液瘤中,B细胞通常均一地表达CD19或CD20,这使得Blinatumomab或Glofitamab能够实现"全歼"。但在实体瘤中,由于克隆进化和表观遗传修饰,靶抗原(如HER2、PSMA、CEACAM5)的表达往往是不均匀的——有些细胞高表达,有些细胞低表达甚至不表达。
当TCE只针对单一抗原时,那些不表达该抗原的癌细胞就会成为"漏网之鱼",并迅速引发耐药复发。为了克服这一难题,新一代TCE正在探索双靶点甚至多靶点策略,试图通过同时覆盖多种抗原,最大限度地减少逃逸克隆。
此外,研究人员还寄希望于TCE介导的"旁观者效应"(Bystander Effect)。当T细胞被TCE激活并杀伤带有靶抗原的癌细胞时,它会释放大量的穿孔素、颗粒酶以及IFN-γ等细胞因子。这些强效的杀伤性分子不仅能摧毁直接接触的靶细胞,还能波及并杀死周围不表达靶抗原的"旁观者"癌细胞。
然而,要准确评估"旁观者效应"的有效半径和杀伤效率,传统2D模型依然无能为力。因为在2D培养中,细胞因子的扩散是均匀且无阻碍的;而在真实的实体瘤中,致密的ECM会严重限制细胞因子的扩散距离。只有在全息类器官构建的真实3D空间中,研究人员才能通过高分辨率荧光追踪,精确测量TCE激活的T细胞究竟能将"旁观者效应"辐射到多远,从而为抗原异质性极高的实体瘤找到最有效的杀伤策略。
破除"盲人摸象":全息类器官与药物发现的底层逻辑重构
从Blinatumomab的辉煌到众多实体瘤TCE管线的折戟,整个行业正在经历一次痛苦的觉醒:在复杂的实体瘤面前,我们不能再用"盲人摸象"的方式进行药物发现。
当我们使用2D细胞系时,我们摸到的是"肿瘤的象牙"——纯粹的癌细胞,认为只要药效够强就能杀死它们;当我们使用缺乏人类免疫系统的小鼠模型时,我们摸到的是"肿瘤的象腿"——一个有基质但免疫反应完全失真的躯壳。
只有全息类器官(Holographic Organoids™),才是一头完整的大象。它将肿瘤细胞、免疫抑制细胞(Tregs、MDSCs、TAMs)、癌症相关成纤维细胞(CAFs)以及原生的细胞外基质(ECM)完美地融合在一个微缩的三维空间中,在时间与空间维度上精确重现了那道横亘在TCE与癌细胞之间的"叹息之墙"。
对于药企而言,这意味着研发底座的彻底重构:
◆ 从"能不能杀"到"能不能进":在将数亿美元投入临床试验之前,先在全息类器官中测试TCE能否穿透ECM屏障。
◆ 从"单兵作战"到"体系对抗":在微环境中实时观察T细胞的耗竭过程,优化共刺激信号和条件激活策略。
◆ 从"盲目试错"到"精准筛选":利用患者来源的全息类器官库,捕捉抗原异质性,筛选出真正具备"旁观者效应"的下一代分子。
在这个从"靶向癌细胞"向"重塑微环境"转变的免疫治疗2.0时代,拥有一个能够真实反映TME复杂性的平台,不再是"锦上添花"的加分项,而是决定管线生死的"必答题"。泽维生物(TRiCBIO)的全息类器官技术,正是为了解答这道时代命题而生,它不仅是评估工具的升级,更是对实体瘤药物发现底层逻辑的彻底重构。
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THE END
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