[发明专利]癌症特异性TCR及其分析技术和应用

说明书

本发明利用单细胞转录组分析技术，通过分析癌症患者的癌症组织中浸润的T细胞的TCR基因，发现和分离并表征了一系列新的克隆性的TCR基因及其序列，这些TCR可能是由肿瘤细胞抗原刺激T细胞产生的，表达这些TCR的T细胞可能具有特异性识别肿瘤细胞抗原，并杀死肿瘤细胞的活性，存在用于过继细胞疗法的前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及癌症特异性TCR及其分析技术，以及所述癌症特异性TCR在癌症治疗中的应用。

背景技术

高等生物防御机制高度依赖于包含T细胞和B细胞在内的过继免疫系统。T细胞具有在细胞表面上表达的特异性的受体分子TCR(T cell receptor)，其能识别并且区分自身或外源抗原。通过由抗原受体反应来传递细胞内信号，促进细胞增殖，进而启动各种免疫应答，如增强炎性细胞因子、趋化因子等的产生。

TCR识别与抗原呈递细胞表达的主要组织相容性复合体(MHC)以及抗原肽结合，形成肽-MHC(pMHC)-TCR复合体，将自身和非自身的抗原区分开并且识别抗原肽。TCR是由两个TCR多肽链组成的异源二聚体受体分子，大多数T细胞表达αβTCR，以及少数T细胞表达具有特殊功能的γδTCR。α链和β链TCR分子与多个CD3分子(CD3ζ链、CD3ε链、CD3γ链和CD3δ链)形成复合体，在抗原识别之后传递细胞内信号，并且启动多种免疫应答。内源性抗原，诸如来自癌细胞的癌抗原或在细胞内增殖的病毒抗原，被MHC I类分子递呈为抗原肽。抗原呈递细胞通过内吞作用获得并且加工来源于外源性微生物的抗原，然后递呈在MHC II类分子上。这样的抗原被CD8⁺ T细胞和CD4⁺ T细胞各自所表达的TCR识别。

TCR基因由基因组中不同区域编码的多个V区(可变区，V)、J区(连接区，J)、D区(多变区，D)和C区(恒定区，C)组成。在T细胞分化过程中，这些基因片段以多种组合进行基因重排。α链和γ链TCR表达由V-J-C组成的基因，而β链和δ链TCR表达由V-D-J-C组成的基因。目前，IMGT(International ImMuno GeneTics project)的数据库具有43种功能性α链TCR V基因片段(TRAV)、50种TCR J基因片段(TRAJ)，40～42种功能性β链TCR V基因片段(TRBV)、2种TCR D基因片段(TRBD)、13种TCR J基因片段(TRBJ)，4～6种功能性γ链TCR V基因片段(TRGV)、5种TCR J基因片段(TRGJ)，3种功能性δ链TCR V基因片段(TRDV)、3种TCR D基因片段(TRDD)和4种TCR J基因片段(TRDJ)(Nucleic Acid Research，2009，37(suppl1)，D1006-D1012.)。通过这些基因片段的重排产生多样性。此外，在V基因片段和D基因片段之间，或在D基因片段和J基因片段之间，插入或缺失一个或多个碱基，导致随机氨基酸序列的形成，从而产生更多多样性的TCR基因序列。

TCR分子与pMHC复合体表面直接结合的区域(TCR足迹)由V区内的三个多样性互补确定区(CDR)CDR1区、CDR2区和CDR3区构成。CDR3区具体包括一部分V区、一部分J区和由随机序列形成的V-D-J区，形成最多样的抗原识别位点。同时，其它区域被称为FR(构架区)，用于形成TCR分子的骨架结构。胸腺中的T细胞在分化和成熟过程中，β链TCR最先进行基因重排，并且缀合pTα分子以形成前TCR复合体分子。然后，α链TCR进行重排形成αβTCR分子，并且当没有形成功能性αβTCR时，则在其他α链TCR基因等位基因中发生重排。已知在胸腺中进行正/负选择之后，选择出具有适当亲和力的TCR以获得抗原特异性。