诺奖获得者等团队领衔连发3篇Science!免疫疗法进入“可编程”时代:从头构建pMHC高特异性结合剂,驱动T细胞精准抗癌


一类主要组织相容性复合体(MHC-I)分子在细胞表面呈现来源于细胞内抗原的肽,用于免疫监视。识别多肽-MHC-I(pMHCI)复合物特异性病变细胞的蛋白质可能具有相当大的治疗效用。特异性需要识别疾病相关肽内面向外的氨基酸残基,并避免与普遍表达的MHC广泛接触。

2025年7月24日,华盛顿大学David Baker(因在AI蛋白质领域的研究贡献获得2024诺贝尔化学奖)及刘炳旭共同通讯在Science在线发表题为Design of high-specificity binders for peptide–MHC-I complexes的研究论文,该研究使用RFdiffusion设计pMHCI结合蛋白,该蛋白与肽广泛接触,并从实验或预测的pMHCI结构开始鉴定了11个目标pMHCs的特异性结合物。

在结合到嵌合抗原受体后,设计了八个靶点,赋予肽特异性T细胞活化。总之,该研究的方法应该对蛋白质和基于细胞的pMHCI靶向具有广泛的实用性。

另外,2025年7月24日,丹麦技术大学Timothy P. Jenkins团队在Science在线发表题为De novo-designed pMHC binders facilitate T cell–mediated cytotoxicity toward cancer cells的研究论文,该研究提出了一个快速从头设计的迷你粘合剂(miBd)设计平台,利用最先进的生成模型来设计针对癌症相关肽结合的主要组织相容性复合体(pMHC) SLLMWITQC/HLA-A*02:01 (NY-ESO-1)的迷你粘合剂。

该研究鉴定了一种高亲和力的NY-ESO-1结合剂,并使用冷冻电镜确认了其结构,当将其结合到嵌合抗原受体中时,诱导NY-ESO-1+黑色素瘤细胞的杀伤。该研究进一步设计并验证了一种结构未知的新抗原pMHC复合物RVTDESILSY/HLA-A*01:01的结合物,证明了精准免疫治疗的潜力。

2025年7月24日,斯坦福大学K. Christopher Garcia团队在Science在线发表题为De novo design and structure of a peptide–centric TCR mimic binding module的研究论文,该研究设计了一个全新的α-螺旋TCR模拟物(TCRm),特异性针对人白细胞抗原(HLA) -A *02呈递的NY-ESO-1肽,具有高的靶向特异性和纳米摩尔亲和力(解离常数Kd = 9.5 nM)。

在2.05-Å分辨率下,TCRm-pMHC复合物的结构显示出一种刚性的TCR样对接模式,其不同寻常的程度集中在正面的NY-ESO-1侧链上,表明可能降低脱靶反应性。这些结果为用肽聚焦的α-螺旋TCR模拟物精确靶向肿瘤抗原提供了一条途径。

一类主要组织相容性复合体(MHC-I)分子是细胞表面蛋白,其肽来源于细胞内蛋白。T细胞受体(TCR)对MHC-I (pMHCI复合物)上显示的肽的识别,使免疫系统能够检测并破坏由于感染或突变而表达与疾病相关的蛋白质的细胞。

从治疗的角度来看,用工程细胞或蛋白质(例如,双特异性T细胞接合物(BiTEs))靶向pMHC是有吸引力的,因为它提供了一个根据细胞内蛋白质区分细胞的机会。

TCRs可用于这种靶向,但在许多情况下,尚未发现具有特异性识别表达疾病相关蛋白的细胞的TCRs。患者群体中MHC等位基因(也称为人类白细胞抗原或HLA等位基因)和抗原肽的多样性需要开发数百到数千种有效和特异性的结合物,以实现广泛的患者覆盖。目前的方法依赖于从患者样本或抗体样结构(如单链可变片段(scFv)文库)中进行经验TCR筛选,这是昂贵、劳动密集型和耗时的。

通过同源pMHC复合物,设计CARs在T细胞中的特异性激活和细胞杀伤(图源自Science

最近,一种能够在不同HLA等位基因之间实现特定MHC-I靶向的工程系统也被描述。生成小的、稳定的、识别特定pMHCI的蛋白质的有效方法,对于生成嵌合抗原受体(CAR)的识别结构域具有相当大的治疗效用,可用于基于细胞和基于蛋白质的治疗。

为了在细胞治疗环境中有效和安全,结合设计蛋白的CAR必须通过装载在目标HLA上的靶肽介导特异性激活,而不是通过装载在同一HLA上的蛋白质组中的数千个其他肽或不同的HLA介导特异性激活,这对结合片段的发现提出了相当大的挑战。

深度学习驱动的结合剂设计的最新进展使得基于结构的小而稳定的结合剂具有高亲和力和特异性,可以针对广泛的折叠和无序蛋白质靶标。如果可以针对pMHCI生成这种结合剂,那么在稳定性、可工程化性和可制造性方面可能具有多重优势,因此研究人员开始探索高亲和力和高特异性pMHCI结合剂的计算设计。

该研究使用RFdiffusion设计pMHCI结合蛋白,该蛋白与肽广泛接触,并从实验或预测的pMHCI结构开始鉴定了11个目标pMHCs的特异性结合物。在结合到嵌合抗原受体后,设计了八个靶点,赋予肽特异性T细胞活化。总之,该研究的方法应该对蛋白质和基于细胞的pMHCI靶向具有广泛的实用性。

参考消息:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv0185

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv0422

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv3813


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