前言

近年来，癌症免疫治疗取得了巨大的突破，带来了可观的临床效益。然而，尽管存在多种免疫治疗模式，但这些模式在很大程度上集中于靶向肿瘤的细胞毒性T细胞（CTL）。

T细胞通过特异性T细胞受体（TCR）-抗原相互作用被激活。V（D）J重组可以在胸腺中产生巨大的多样性（理论上高达1015个）T细胞克隆，每个T细胞克隆都有其独特的TCR。通过正选择和负选择过程的进一步筛选，最终产生大约106-1010个循环T细胞克隆。

T细胞抗原存在于两种主要的组织相容性复合体（MHC）分子上，称为人类白细胞抗原（HLAs）。MHC I类分子由所有有核细胞表达，而MHC II类分子由抗原呈递细胞（APC）、上皮细胞和一些肿瘤细胞表达。MHC-I上存在的肽主要来源于细胞内蛋白酶体降解产物，并被CD8+CTL识别，而MHC-II上存在的多肽来源于被内体/溶酶体系统降解并被CD4+T细胞识别的外源蛋白或膜蛋白。另外，T细胞抗原存在交叉呈递过程，即肿瘤外源肽主要由XCR1+CD103+1型树突状细胞（DC1s）呈递在MHC-I上，然后迁移到肿瘤引流淋巴结并引发T细胞对抗肿瘤抗原。交叉呈递对于CD8+T细胞启动和肿瘤识别CTL的成熟至关重要。

目前普遍认为，肿瘤免疫排斥反应是T细胞介导的，抗肿瘤T细胞反应是抗原特异性的。免疫治疗的进展和T细胞抗原鉴定的可用方法使人们对识别和表征肿瘤呈现的T细胞抗原的兴趣激增，除了经典的肿瘤特异性抗原（TSA）和肿瘤相关抗原（TAA）外，转移到了以前未广泛接受的癌症抗原来源，如非标准蛋白和细菌蛋白。

自身抗原

肿瘤相关自身抗原是指在肿瘤中表现出差异表达模式的非突变蛋白。例如， MART-1、gp100和酪氨酸酶是在黑色素瘤中表达的组织特异性抗原。Tebentafusp是一种双特异性融合蛋白，由可溶性gp100特异性TCR与抗CD3效应分子融合而成，对葡萄膜黑色素瘤患者具有临床益处，并得到美国食品和药物管理局（FDA）的批准。它证明了自身抗原靶向治疗的潜力，然而鉴于肿瘤通常与其来源组织具有相似的基因表达模式，组织特异性抗原在治疗中的使用受到周围健康组织附带损伤的限制。

癌症生殖系抗原代表另一类自身抗原，其来源于仅在生殖系组织（胎儿睾丸和卵巢）和滋养层细胞中表达的蛋白。在大多数健康组织中，生殖系基因因启动子甲基化而表观遗传学沉默。然而，在许多人类癌症中，启动子去甲基化重新激活了它们的表达。对153个癌症生殖系基因的分析表明，它们的异常表达最高的是皮肤癌、肺癌、肝癌和脑癌。与其他类型的自身抗原相比，因为它们独特的表达模式而受中枢免疫耐受的影响较小，再加上它们在患者中的高流行率，使它们成为非常有趣的免疫治疗靶点。然而，由于变化的DNA甲基化状态，它们在肿瘤中的表达是异质性的。

基因组改变衍生的新抗原

突变衍生新抗原的特征是由体细胞点突变、移码或染色体畸变编码的癌相关序列畸变。导致异常蛋白质的非同义突变可以产生真正的TSA，它们的降解可能导致HLA结合新肽。单个氨基酸的变化可能会改变HLA结合肽的免疫原性，或者，如果它们发生在锚定位置，则会将非结合序列转变为HLA结合序列。此外，突变的氨基酸可以产生新的蛋白酶体切割位点，从而允许肽的重新加工并被HLA加载。

下一代测序的出现使人们能够对单个肿瘤的突变进行系统、全面的调查。反过来，这些数据可以通过基于T细胞的测定或HLA肽组学指导抗原发现。目前已经鉴定出许多来源于复发突变的新抗原，如CDK4.R24C、KRAS.G12V/C/D、EGFR和PIK3CA.H1047L等。

不太常见的突变类型，如插入/缺失、易位和倒置，也可能产生新抗原。在对三个独立的黑色素瘤队列的分析中，发现移码/插入突变与抗PD-1或抗CTLA-4的反应显著相关。此外，分析表明，与同等数量的非同义单核苷酸变异（nsSNV）相比，移码突变形成了潜在的更有效的新抗原景观。

最后，融合基因，如白血病（费城染色体）中的BCR–ABL融合和非小细胞肺癌（NSCLC）中的EML4–ALK融合，已被证明能够产生T细胞可识别的新抗原。

来自非规范转录和转录后畸变的肿瘤抗原

越来越多的证据表明，肿瘤中非编码基因翻译频繁发生，并且抗肿瘤免疫反应可以针对来自非编码区的肿瘤抗原。通过结合HLA肽组学、RNA测序和核糖体测序数据，发现了数百种来自lncRNA、假基因、转座元件、编码基因的非翻译区（UTR）和替代开放阅读框的共享和肿瘤特异性非规范HLA呈递肽。

抗原特异性T细胞反应对内含子序列的例子如，N-乙酰葡糖胺基转移酶V基因内含子、gp100的不完全剪接内含子区和c-akt癌基因的5′UTR区。免疫原性MHC呈递的肽来源于替代阅读框架的例子包括NY-ESO、HER2、端粒酶逆转录酶、前列腺酸性磷酸酶和具有非AUG翻译起始位点的nuORFs。

翻译重编程和癌症细胞中翻译保真度受损可产生非标准翻译肽，并可能产生新的免疫原性抗原。这种新抗原来源于一些翻译障碍，如氨基酸剥夺过程中核糖体移码、氧化应激或密码子被失调的转移RNA误读。

最后，翻译后修饰（PTM）可以在癌症细胞中解除调控，从而产生生长优势，这也为癌症免疫治疗提供了潜在靶点。然而，这些PTM衍生的抗原是否能引发有意义的T细胞反应，尚待确定。

病原体衍生的肿瘤相关抗原

病原体衍生的TAA是细菌或病毒感染的残留物。如果急性感染没有被正确清除，病毒可能会留在宿主细胞内，并介导恶性转化。可直接导致癌症的病原体包括幽门螺杆菌、人乳头状瘤病毒（HPV）以及乙型和丙型肝炎病毒（HBV和HCV）等。诱导针对病原体衍生抗原的特异性T细胞反应成为一种很有希望的策略，以激发针对癌症细胞的免疫反应。

例如，发现来自不同肿瘤内的细菌肽存在于患者的HLA分子上，并在黑色素瘤中触发抗原特异性免疫反应。源自其他类型微生物组（如病毒组）的抗原可能具有引发T细胞反应的内在能力，或以分子模拟的形式与其他TAA交叉反应。一个典型的例子是原噬菌体编码的抗原TMP1，它激活对PSMB4有反应的T细胞。肠球菌菌株13144携带噬菌体，在肺癌和肾癌中含量丰富，人类患者中原噬菌体的存在与免疫治疗的反应有关。

病原体衍生抗原的另一个可能来源是人内源性逆转录病毒，约5%的人类癌症，特别是宫颈和口咽恶性肿瘤，都涉及高危HPV株。ERVE-4，其表达与透明细胞肾细胞癌的免疫治疗反应有关。

最后，最近在各种不同组成的肿瘤中发现的真菌可能表明，真菌衍生的抗原可能是另一种肿瘤抗原。它们是否能够引发T细胞反应性，尚需研究。

有助于抗肿瘤免疫的肿瘤抗原特性

任何给定抗原的抗肿瘤效力取决于多种属性的组合，其中一些属性是T细胞靶点独有的，例如免疫原性和有效的交叉呈递；而另一些则适用于任何形式的靶向治疗，例如人群范围内的流行率、疾病特异性、克隆性和功能意义。

确定这些特征的最佳组合非常重要。例如，突变衍生的新抗原具有很好的免疫原性，但往往是个性化的，而自身抗原广泛适用，但免疫原性较低。目前积累的临床经验为了解自身抗原和突变衍生的新抗原的适用性提供了宝贵的见解，以下四个主要参数囊括了有助于抗原治疗效果的各种特性：包括每个抗原类别在患者群体中的流行率、每个类别对肿瘤细胞而非体细胞的特异性、不同抗原的免疫原性和克隆性。

全人群流行率

抗原在人群中的流行率是其治疗效用的一个重要决定因素。一些癌症抗原，如癌症生殖系抗原，表现出很高的流行率，并且根据肿瘤类型和疾病阶段显示出不同的频率。例如，在约20%的原发性恶性黑色素瘤、48%的转移性黑色素瘤和25%的卵巢癌中观察到癌症生殖系抗原MAGE-A1，但其仅出现在3.5%的白血病中。值得注意的是，与所有T细胞抗原一样，复发性新抗原的治疗靶向取决于特异性HLA-肽复合物，这需要高度流行的HLA和肽的组合。此外，非典型新抗原的流行最终取决于潜在生成过程的稳健性和前体蛋白在肿瘤中的普遍性。

肿瘤特异性

为了使癌症治疗能够耐受，细胞毒性应该尽可能仅限于肿瘤，健康组织中的细胞毒性必须少得多。尽管共享TAA有一些自己的基本优势，但在肿瘤特异性方面还有些不足。例如，靶向抗MART-1可能引起致命的心脏毒性和细胞因子释放综合征。相反，肿瘤生殖系抗原的独特表达模式使其具有更好的肿瘤特异性，这类药物在TCR-T临床试验中占主导地位，NY-ESO-1 TCR-T有望成为一种有效且可耐受的治疗方法。

由于新抗原来源于肿瘤发生过程中积累的体细胞突变，因此它们表现出更强的肿瘤特异性。靶向新抗原时的一个主要问题是对野生型的交叉反应性。大多数发现的新抗原是在新肽的TCR暴露区发生点突变，因此，它们的HLA锚定区与健康组织中HLA复合物的锚定区相似。从这个角度来说，移码衍生的新抗原肿瘤特异性可能优于点突变的新抗原。

非典型抗原的特异性尚未有深入的研究，这可能取决于它们产生的潜在过程。例如，癌症相关的染色体异常可能会增加肿瘤中新蛋白亚型的比例。同样，即使基本的生殖系抗原在癌症细胞中没有差异性激活，过表达和癌症生殖系前体基因也可能产生差异表达的非典型抗原。另外，肿瘤微环境中的因素，如炎症条件下产生的IFN-γ，可以增强局部生成过程，如核糖体滑动事件或单个氨基酸取代。非标准肿瘤抗原是否具有良好的耐受性仍需要进一步研究。

致癌病毒表现出对其驱动致癌组织的嗜性，例如，高危HPV株主要感染肛门生殖器组织的粘膜上皮和口咽，肝炎病毒慢性感染肝脏，EB病毒存在于咽部上皮细胞、B细胞和自然杀伤细胞中，MCPyV感染皮肤细胞。基于差异性组织嗜性可以将病毒抗原看做组织特异性或共享抗原，如果瘤外感染不广泛，肿瘤外影响可能是可耐受的，或者至少是可以控制的。

免疫原性

抗原的免疫原性主要有三个变量：（1）反应性T细胞对某种抗原的功能亲和力；（2） 肿瘤细胞上的抗原表达水平或细胞表面密度；以及（3）通过DC1细胞的有效交叉呈递。值得注意的是，免疫原性受到抗原和炎症环境的高度影响，可以被视为一种潜在的特性，而不是抗原自主特性。

多种因素影响功能亲合力，包括TCR亲和力、细胞表面密度、共刺激相互作用的功能（例如CD8:HLA、CD80/86:CD28和ICAM-1/LFA-1）和细胞内信号通路。有效的T细胞触发需要中等功能亲和力以允许连续和足够的作用时间。低亲和力的TCRs不会诱导充分的活化，而过高的亲和力可能导致无能或清除。与病毒抗原或新抗原相比，观察到针对肿瘤相关自身抗原的亲和力较低。约10μM的 Kd 被认为是肿瘤相关自身抗原的抗肿瘤疗效和自身免疫风险之间的最佳平衡。

除了亲和力外，TCR信号传导还取决于平衡时TCR-pHLA相互作用的数量。这是一种复杂的相互作用：长TCR-pMHC半衰期在低pMHC密度下会引起T细胞活化受损，但在高抗原密度下这些是非限制性的。此外，pMHC抗原密度取决于前体蛋白的表达水平、降解率以及肽与HLA相互作用本身的亲和力。

在肿瘤中，内源性表达的HLA-I TAA（如NY-ESO-1和MAGE-1）在肿瘤细胞中检测到10-150个拷贝的比例。根据多个癌症细胞系的量化数据，新抗原似乎在每个细胞中表现为几到几十个拷贝。许多非典型抗原是有缺陷的、不稳定和短暂的。由于它们的快速降解，估计它们在每次翻译事件中产生MHC-I肽的效率高出五倍。而细胞内病毒和微生物病原体已经进化出分子机制来降低其衍生抗原的呈递密度，因此它们可能不是理想的治疗靶点。

此外，不稳定蛋白抑制交叉呈递的作用可能降低非典型抗原的抗肿瘤免疫。这可以通过接种疫苗或给予抗CD40来增强交叉呈递来改善。这些干预措施标志着利用非典型和低表达抗原进行癌症治疗尚未开发的机会。

抗原克隆性

除了抗原的数量外，其在癌症细胞中的分布（克隆性）也很关键。由于肿瘤内异质性和TMB是抗肿瘤免疫和免疫治疗反应性的重要决定因素，免疫系统检测和消除携带抗原细胞的能力取决于其在肿瘤内的克隆分布。事实上，新抗原克隆的负荷和比例与肺癌和黑色素瘤对ICB的反应相关。

肿瘤抗原的克隆性差异很大，尽管自身抗原通常被认为是克隆性的，但由于局部DNA甲基化状态不同，发现肿瘤内癌症生殖系抗原的表达是异质的。大多数突变驱动的新抗原源于乘客突变，但共享新抗原亚组往往具有克隆性，使其成为优越的治疗靶点。但是，即使靶向源自重要功能的克隆抗原，也可能出现逃避。因此，就像靶向治疗一样，无论抗原克隆性如何，在可能的情况下，都应该考虑同时或顺序靶向多种抗原的组合方法。

参考文献：

1.Thelandscape of T cell antigens for cancer immunotherapy. Nat Cancer. 2023 Jul 6.

       原文标题 : 肿瘤免疫治疗中的T细胞抗原