BTN2A1

γδT 细胞是固有免疫系统中的效应细胞，这些细胞以 MHC 不受限制的方式发挥作用，使它们成为癌症免疫治疗的理想介质，近年来在过继性T细胞免疫疗法中越来越受欢迎。 T细胞有两种类型：αβT细胞和γδT细胞。前者表达T细胞受体（TCR），该受体包含α链和β链的异二聚体。后者表达包含γ链和δ链异二聚体的TCR，通常不表达共受体CD4和CD8，平均占人类外周血T细胞的4%。γδT细胞是MHC非依赖性的，并已被发现识别多种配体分子，如BTN家族蛋白（BTN2A1/BTN3A1和BTNL3/BTNL8）、MHC相关蛋白。γδT细胞通过其TCR识别这些分子，并表达先天受体，如NKG2D、Toll样受体（TLRs）和CD16。 γδT细胞在对抗感染性和肿瘤疾病中发挥重要作用，γδT细胞的免疫反应本质上偏向于I型免疫，I型免疫对感染细胞和肿瘤细胞产生强烈的细胞毒性作用（主要通过颗粒酶B和穿孔素），并导致IFN-γ产生增加。已有的研究表明，γδT细胞与癌症的良好预后呈正相关。这进一步支持了在癌症治疗中引入γδT细胞免疫疗法。 目前，制药公司在开发基于γδT细胞的抗癌疗法方面取得了很大进展。这些公司正在开发的临床前和临床阶段γδT细胞相关抗癌产品，设计的方法更加多样化。 制药行业大多采用了四大类基本策略。第一种是不经修饰的过继疗法，在该策略中，研究人员专注于利用效应γδT细胞的天然能力，并利用其不依赖MHC的性质，利用“现成”、安全使用和易于生产的特点。该方法包括利用Vδ2和Vδ1γδT细胞，重点优化扩增步骤，例如GammaDelta Therapeutics和PhosphoGam公司的产品。 第二种是修饰后的过继疗法。将经典的CAR结构引入γδT细胞是这一策略的起点，至少有九家公司使用了典型的CAR-T细胞技术。CAR-γδT细胞的靶标可分为两类：一类是在肿瘤中高表达的抗原，如GPC3和间皮素，另一类是受体，如NKG2DL和PD-L1。此外，许多公司都设计了改良的CAR。一种类似于TCR-T细胞技术的策略是将选定的抗肿瘤γδTCR移植到αβT细胞中，如Gadeta；或使用γδTCR结构域修饰CARs，例如Eureka Biotechnology公司。另一种策略结合了诱导多能干细胞（iPSC）和CAR技术来生产现成的CAR-γδT细胞，如Century Therapeutics和CytoMed Therapeutics生产的细胞。除了通过CAR修饰γδT细胞外，近年来，CRISPR的基因编辑也被IN8bio和Immatics等公司普遍使用。 第三是基于抗体的策略。ImCheck已使用抗BTN抗体在体内刺激Vγ9Vδ2 T细胞；在他们I/II期临床试验的早期分析中，ICT01（抗BTN3A抗体）在22名患者队列中显示出36%的疾病控制率。LAVA Therapeutics和Shattuck等几家公司使用双特异性抗体来激活γδT细胞并赋予其特异性。PureTech使用抗Vδ1抗体来阻断Vδ1γδT细胞。Acepodia将基于抗体的方法与过继细胞转移相结合，其中γδT细胞被肿瘤特异性抗体化学修饰。 最后是化学药物的使用和对肿瘤的修饰。美国基因技术公司旨在对肿瘤细胞进行基因修饰，以提高其PAgs水平，并原位激活Vγ9Vδ2 T细胞。AVM生物技术公司利用高浓度药物地塞米松磷酸盐的抗肿瘤作用涉及γδTCR+NKT细胞的激活。这种药物可以单独给药，也可以在CAR-T细胞治疗前作为预处理剂给药。 截至2022年10月，至少有28项γδT细胞免疫疗法研究（37个队列）正在临床中进行，所有这些研究都使用了Vγ9Vδ2 T细胞。这些研究共包括559名患者，其中有14个队列接受体内刺激，23个队列接受过继细胞转移。早期的研究通常是单药治疗，后期的研究开始将γδT淋巴细胞治疗与其他传统治疗相结合，通常是化疗。此外，81%的队列接受γδT细胞治疗是用于治疗实体癌，其中肺癌和肾癌是测试最多的肿瘤。 在307名可以测量肿瘤反应的患者（来自27个队列）中，无论策略如何，客观缓解率（ORR）为18%，疾病稳定（SD）率为31%。当对每种情况下的患者数量分别进行比较时，体内刺激与ACT以及ACT与ACT+之间显示出显著差异，而体内刺激与ACT+相似。然而，当详细检查结果时，发现对体内刺激治疗的最佳反应只有PR，最大的贡献来自将体内刺激与PD-1治疗相结合的研究。相比之下，在接受ACT+治疗的20名ORR患者中，有11人获得了CR。 此外，由于肿瘤类型会对治疗反应产生重大影响，因此在这组307名患者中比较了血液癌和实体癌患者的反应。其中，49名患者患有血液学癌症，而258名患者患有实体癌。血液学癌症患者中，37%（18名患者）实现响应（合并OR率30.1%），实体瘤患者中14%（36名患者）实现响应（合并OR率5.6%）。 截至2022年11月15日，至少有48项γδT细胞相关临床试验在ClinicalTrials上注册。在这些试验中，30项（63%）正在进行中，其中大多数是I期试验，旨在测试使用Vγ9Vδ2 T细胞治疗癌症的安全性和初步疗效。在所有这些试验的发起者中，中国和美国占81%。此外，这些注册试验也显示了在临床中应用γδT细胞策略的动态演变。 有趣的是，自2017年以来，γδT细胞临床试验的数量急剧增加。首个使用修饰γδT细胞（CAR-T）的临床试验于2016年在中国公布，并于2017年在中国开始。从那时起，又开始了10种CAR修饰的γδT细胞疗法，一项基因修饰的研究专注于增加γδT淋巴细胞的化学耐药性（NCT04165941），以及一项应用TCR-T细胞技术的研究，该技术将肿瘤细胞毒性γδTCR转化为αβT细胞（NCT04688853）。除了直接操纵T细胞外，Vγ9Vδ2 T细胞活化抗体的使用，无论是人源化抗BTN3A抗体（NCT04243499）还是工程化肿瘤-γδTCR双特异性抗体（NCT05369000，NCT04887259），在过去两年中都已成为一种新趋势。 在2017年之后的34项过继细胞转移试验中，30项明确细胞起源的临床试验中有20项使用了异基因γδT细胞。在观察治疗的癌症类型时，2017年之前，γδT细胞治疗致力于治疗实体肿瘤，但在启动CAR-γδT细胞治疗后，情况发生了变化。目前注册的CAR-γδT细胞治疗试验主要测试其在血液系统恶性肿瘤中的应用。白血病和肝癌分别是检测最多的血液癌和实体癌。 回顾过去的γδT细胞免疫治疗的临床结果可以得出几个结论。首先，γδT细胞免疫疗法在临床上是一种安全的方法，无论是体内刺激、回输，还是自体或同种异体回输。一般来说，比2级更严重的不良事件与γδT细胞治疗没有直接关系，可以得到充分控制。其次，将γδT细胞疗法与其他常规疗法或体内刺激相结合显示出有希望的结果。研究表明放射治疗具有刺激性免疫调节作用。这种联合治疗产生的激活的肿瘤微环境可能有助于再注射的效应γδT细胞在肿瘤内有效运作。最后，新的方法，包括γδT细胞和免疫检查点抑制剂联合免疫治疗，双特异性抗体和 CAR-γδT 细胞都是有望克服目前治疗局限性的新策略。TME对γδT 细胞 免疫抑制作用的进一步研究，以及抗癌药物联合治疗、分子靶向药物、表观遗传药物、双特异性抗体以及 CAR-γδT 细胞的临床研究，将为未来γδT 细胞免疫治疗的临床应用奠定基础。 参考文献：1. A close look at current γδ T-cell immunotherapy. Front Immunol. 2023 Mar 31;14:1140623 内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。

研究发现跨膜乳糜蛋白采取这种罕见的“由内而外”的信号传导模式帮助膦抗原激活了γδ T细胞，与传统的T细胞抗原识别模式截然不同，为γδ T细胞治疗带来了新思路，可以通过药物分子替代膦抗原 图 膦抗原作为“分子胶水”连接BTN3A1和BTN2A1活化γδ T 细胞 在国家自然科学基金项目（批准号：81991492、82271887）等资助下，清华大学张永辉和湖北大学郭瑞庭等在γδ T细胞免疫识别及创新佐剂机制研究方面取得进展。研究成果以“膦抗原作为分子胶水连接BTN3A1-2A1活化Vγ9Vδ2 T 细胞（Phosphoantigens glue butyrophilin 3A1 and 2A1 to activate Vγ9Vδ2 T cells）”为题，在《自然》（Nature）杂志上发表。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06525-3。 T细胞是现代免疫治疗的研究重点，主要分为αβ T细胞和γδ T细胞。传统的免疫治疗及疫苗接种策略主要利用αβ T细胞的功能，αβ T细胞受体（αβ TCR）特异性识别肿瘤及病原体的多肽抗原。γδ T细胞并不识别多肽抗原，但能识别肿瘤细胞及病原体产生的焦膦酸类代谢产物，称为膦抗原。这些特殊的脂类代谢产物膦抗原如何激活γδ T细胞，是T细胞研究领域长期未能回答的问题之一。目前围绕αβ T细胞的TCR-T细胞疗法仍面临各种挑战，而疫苗和佐剂的研发也未能充分利用γδ T细胞的响应机制。因此深入了解γδ T细胞的免疫识别机制将拓展免疫治疗和疫苗研发的策略和应用。 研究团队发现病原体（结核杆菌、疟原虫或真菌）分泌的外源性膦抗原或肿瘤细胞代谢积累的内源性膦抗原，充当了一种“分子胶水”，促进膦抗原递呈分子跨膜乳糜蛋白BTN3A1与BTN2A1在靶细胞（病原体或肿瘤细胞）内部的紧密结合，诱导了胞外的BTN3A1与BTN2A1表位暴露，进而与γδ T细胞受体（γδ TCR）有效结合，从而激活γδ T细胞（图）。这一发现解释了γδ T细胞具有“超强”免疫监视能力的原因，即在BTN3A1与BTN2A1蛋白的协同作用下，即使微量的膦抗原也能被γδ T细胞高效地“锁定”。团队进一步利用小分子探针、单细胞原子力显微镜等化学生物学和生物物理手段揭示了BTN3A1-膦抗原-BTN2A1的结合模式。 研究发现跨膜乳糜蛋白采取这种罕见的“由内而外”的信号传导模式帮助膦抗原激活了γδ T细胞，与传统的T细胞抗原识别模式截然不同，为γδ T细胞治疗带来了新思路，可以通过药物分子替代膦抗原，实现“分子胶水”的功能，为发展基于γδ T细胞治疗的小分子药物提供有效靶点，也为开发多重免疫应答的疫苗和佐剂提供新策略。

在癌症和感染中，病变细胞通过“由内到外”的信号传导过程呈现给人类Vγ9Vδ2 T细胞，在这个过程中，结构多样的磷酸抗原(pAg)分子被细胞内亲丁酸蛋白BTN3A1的结构域感知。2023年9月6日，清华大学张永辉及湖北大学郭瑞庭共同通讯在Nature 在线发表题为”Phosphoantigens glue butyrophilin 3A1 and 2A1 to activate Vγ9Vδ2 T cells“的研究论文，该研究展示了在人类和羊驼中，多个pAgs如何作为“分子胶”发挥作用，促进BTN3A1细胞内结构域与结构相似的亲丁酸蛋白BTN2A1之间的异聚结合。X射线晶体学研究表明，BTN3A1与pAg的结合形成了与BTN2A1直接结合的复合界面，各种pAg分子分别位于界面的中心，并以不同的亲和力粘合亲丁酸蛋白。结构见解指导了诱变实验，导致细胞内BTN3A1-BTN2A1关联的破坏，消除了pAg介导的Vγ9Vδ2 T细胞活化。利用基于结构的分子动力学模拟、19F-NMR研究、嵌合受体工程和细胞间结合力的直接测量进行分析，揭示了pAg介导的BTN2A1关联如何以热力学有利的方式驱动BTN3A1细胞内波动，从而使BTN3A1从BTN2A1外畴推出，启动T细胞受体介导的γδ T细胞活化。实际上，该研究利用分子胶模型设计免疫疗法，展示了开发人类γδ T细胞功能的小分子激活剂和抑制剂的化学原理。T细胞分为αβ T细胞和γδ T细胞两大家族，由它们的T细胞受体(TCRs)来定义。在过去的40年里，关于αβ T细胞如何识别它们的抗原的知识已经大大扩展。αβ T细胞识别抗原的共同特征是所有抗原结合在主要组织相容性复合体(MHC)(或MHC样)抗原呈递分子的细胞外区域形成的凹槽中，从而能够与αβ TCR直接相互作用。与αβ T细胞相比，γδ T细胞识别抗原的分子基础尚不清楚。Vγ9Vδ2 T细胞-人类循环γδ T细胞的主要亚型-以MHC不依赖的方式对多种癌症和传染病作出反应，它们被称为pAgs的小的非肽二磷酸代谢物特异性激活。20世纪90年代的研究表明，类异戊二烯的普遍前体，二磷酸异戊烯基(IPP)和二磷酸二甲基烯基(DMAPP)可以弱激活Vγ9Vδ2 T细胞，这些小分子已知在肿瘤发生过程中在细胞内积聚。后来的研究发现了DMAPP的羟基类似物，(E)-1-羟基-2-甲基-但2-烯基4-二磷酸(HMBPP)，作为一种很强的生物来源的pAg，在皮摩尔范围内具有Vγ9Vδ2 T细胞活化的最大有效浓度(EC50)的一半。HMBPP被认为是一种外源性pAg，由一系列病原体通过甲基赤藓糖醇4-磷酸途径产生。BTN2A1对pAg传感至关重要，但不直接与pAg结合（图源自Nature）靶细胞中pAgs的感知需要一种具有胞内和胞外结构域的表面蛋白BTN3A。虽然pAgs结合位点最初与细胞外结构域相连，但这一观点后来被修正，现在有晶体学证据表明HMBPP与BTN3A1的细胞内B30.2结构域结合。这种细胞内结合触发细胞外构象变化，使靶细胞能够被γδ T细胞识别，这一过程被称为内向外信号传导。单独的BTN3A1单体不太可能触发pAgs诱导的细胞外构象变化。也有人提出，BTN3A1二聚体或具有一个(或多个)辅助蛋白的复合物负责将细胞内pAgs识别事件翻译为细胞外变化以激活γδ T细胞。这些发现影响了鉴定参与传递pAg传感信号的辅助蛋白的工作。在此期间，BTN2A1被证明是一个直接的Vγ9 TCR配体，这与早期报道BTNL3-BTNL8异源二聚体响应Vγ4 TCR以及BTNL3 IgV结构域直接与Vγ4TCR相互作用的报道相一致。后来，多个pAg可以促进BTN3A1和BTN2A1细胞内结构域之间的联系，另一项研究描述了所谓的HMBPP受体复合物，包括结合的pAg配体和BTN2A1和BTN3A1细胞内结构域。因此，BTN3A1和BTN2A1显然都发挥着pAg传感器和TCR配体的双重功能，尽管细胞内外事件的结构基础尚未阐明，特异性pAg在γδ T细胞活化过程中的离散影响仍不清楚。该研究展示了在人类和羊驼中，多个pAgs如何作为“分子胶”发挥作用，促进BTN3A1细胞内结构域与结构相似的亲丁酸蛋白BTN2A1之间的异聚结合。X射线晶体学研究表明，BTN3A1与pAg的结合形成了与BTN2A1直接结合的复合界面，各种pAg分子分别位于界面的中心，并以不同的亲和力粘合亲丁酸蛋白。结构见解指导了诱变实验，导致细胞内BTN3A1-BTN2A1关联的破坏，消除了pAg介导的Vγ9Vδ2 T细胞活化。利用基于结构的分子动力学模拟、19F-NMR研究、嵌合受体工程和细胞间结合力的直接测量进行分析，揭示了pAg介导的BTN2A1关联如何以热力学有利的方式驱动BTN3A1细胞内波动，从而使BTN3A1从BTN2A1外畴推出，启动T细胞受体介导的γδ T细胞活化。实际上，该研究利用分子胶模型设计免疫疗法，展示了开发人类γδ T细胞功能的小分子激活剂和抑制剂的化学原理。清华大学药学院袁琳洁博士为论文第一作者，马先强博士及湖北大学杨云云副教授为共同第一作者。张永辉教授为论文通讯作者，湖北大学郭瑞庭教授为共同通讯作者。研究得到了北京自然科学基金委、国家自然科学基金委、科技部、湖北洪山实验室等项目的支持。文章来源“iNture”责编|文竞择校对|文竞择End往期精选围观历史性突破！不需卵子和精子就可以合成人类胚胎热文富豪用儿子血浆“回春”科学吗？Science：血液牛磺酸缺乏驱动衰老热文世界首例！35岁的她，通过机器人操刀移植的子宫，成功诞下宝宝热文为了避免心脏骤停，53岁的他成为“第一个”植入开创性除颤器的心脏病患者热文首次披露！175家生物制药公司的薪资数据：薪资中位数达20万美元点击“阅读原文”，了解更多~