在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员和他们的同事们开发出一种方法来鉴定出依赖于人体免疫系统的癌症疗法的潜在靶标。相关研究结果于2017年12月21日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Antigen Identification for Orphan T Cell Receptors Expressed on Tumor-Infiltrating Lymphocytes”。论文通信作者是斯坦福大学医学院分子与细胞生理学教授Christopher Garcia博士。论文第一作者是斯坦福大学医学院研究生Marvin Gee和博士后研究员Arnold Han博士。
图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.11.043。
这些靶标是被称作抗原的分子，这些抗原出现在肿瘤细胞、其他的恶性肿瘤细胞或受损细胞的表面上。抗原是很难鉴定出的，但是在开发癌症免疫疗法中起着至关重要的作用。癌症免疫疗法是训练宿主自身的免疫系统来寻找和抵抗有害的或发生突变的细胞。尽管癌症疫苗在很大程度上仍然是未来的事情，但是新的抗原是推动新进展的关键。
这些研究人员利用Garcia实验室多年来开展的结构和蛋白工程研究，更好地理解免疫系统如何“看到”抗原。基于这些知识，他们开发出一种鉴定出它们的技术。更重要的是，这种技术能够被用来鉴定出与其他的免疫疗法相关的潜在抗原，比如那些抵抗自身免疫疾病或传染病的抗原。
Garcia说，“免疫疗法的全部基础依赖于识别肿瘤细胞表面上的特异性抗原的免疫细胞。但是我们目前知道的肿瘤抗原很少，而且没有什么好的方法来发现它们。”
全凭运气
一种被称为T细胞的免疫细胞在体内巡逻以便寻找造成伤害的外来入侵者或发生突变的细胞。T细胞表面上的受体（即T细胞受体）特异性地结合到肿瘤细胞或其他的有害细胞的一种或多种抗原上。当一种T细胞受体发现与它特异性结合的抗原时，这种抗原作为T细胞杀死不健康的细胞的分子指令发挥作用。但是鉴于匹配的受体-抗原是很难通过实验获得，很多受体仍然未被鉴定出。它们被称作孤儿受体（orphan receptor）。
Garcia说，“这种筛选方法完全不偏袒地随机获得浸润到肿瘤中的T细胞受体，并询问该受体真正观察到哪种抗原。”
Garcia和他的同事们开发的这种筛选方法从两种资源中获取数据：在结肠癌肿瘤中发现的孤儿T细胞受体；巨大的白细胞抗原序列库。利用酵母作为一种载体，Garcia团队扫描了大约4亿个这些抗原序列以便寻找所有可能与20种来自结肠癌组织样品的孤儿受体相匹配的抗原序列。在这20种受体中，有4种受体存在匹配的抗原序列。
这些受体受到基因型的限制，仅结合到与基因型相匹配的抗原上。Garcia说，鉴于这一点和抗原可能存在着巨大的变异性，找到匹配的受体-抗原“有点像彩票中奖。增加匹配成功的几率是增加这些实验通量的关键，这有点像是将更多的硬币投入到投币机中。”
在初步的筛选之后，这些研究人员对这四种结合着抗原的受体进行测序，并运行算法，从而最终发现人抗原的正确身份。利用这种技术，他们在这种基于酵母的文库中，毫无偏差地鉴定出这四种受体结合的两种人抗原。
新抗原VS自我抗原
Garcia说，人们对T细胞“看到”和攻击肿瘤中的最为重要的抗原类型存在着争议。目前流行的观点是T细胞受体与新抗原（neoantigen）---发生突变的或者癌症独有的抗原---相互作用，而不与癌细胞和健康细胞都拥有的自我抗原（self-antigen）相互作用。然而，出乎意料的是，来自这项新研究的证据提示着鉴定出的这两种人抗原之一是“自我抗原”。此外，经证实，这种自我抗原在参与这项研究的两名患者中是共有的---这是开发免疫疗法的关键。
Garcia说，“令人吃惊的是，发现这两种抗原中的一种是未发生突变的两名患者都共有的自我抗原。这意味着如果你筛选更多的T细胞受体，那么你可能发现很多共有抗原。因此，在理论上，你可能拥有一种靶向这种共有抗原的免疫疗法，而且它对多名患者都是有疗效的。”但是，他说，这就产生一个至关重要的问题：我们如何对健康细胞和癌细胞都具有的抗原产生抗肿瘤免疫反应？
Garcia说，“就目前而言，我们还没有答案，但是在这个问题上，还需开展更多的努力，而且我对这个问题非常感兴趣。这是一个我们必须解决的问题，这是因为很多肿瘤抗原是没有发生突变的，因此我们必须弄清楚如何将免疫攻击仅局限于肿瘤中，而不影响宿主的其他部位。”
