本期，我们将进一步学习TCR的结构以及TCR-T细胞的肿瘤识别。

TCR结构及其对pMHC的识别

T细胞识别靶细胞主要是通过TCR识别特异性pMHC来实现的。TCR基因重排能够形成约10^18种TCR序列，这给特异TCR序列的鉴定和分离带来了巨大的困难。但是由于多肽与MHC结合时对二者构象要求的严格性，即在不同个体中同一TCR能够识别相同pMHC，也为TCR的通用性奠定了基础。

1、TCR的结构

根据TCR组分的不同，T细胞可被分为αβT细胞和γδT细胞。目前，TCR-T细胞领域中研究较多的是αβT细胞。下面就αβT细胞的受体结构做一简单介绍。TCR由α链和β链组成，以异二聚体的形式识别pMHC（图2）。α链和β链是跨膜糖蛋白，通过二硫键连接形成了异二聚体，即TCR。α链和β链的膜外部分各含有2个Ig样结构域，一个为膜近端的恒定区（C区），另一个为膜远端的可变区（V区）。α链和β链的V区共同组成TCR的抗原结合部位。V区可进一步分为互补决定区1（complementarity-determining regions 1，CDR1）、CDR2和CDR3。在TCR识别配体时，多样性程度较低的CDR1和CDR2与pMHC两侧的α螺旋接触，而CDR3则与中央的肽接触。CDR3是决定TCR识别抗原特异性的最关键序列。为了实现对不同pMHC分子的识别，CDR3区具有高度多样性。TCR多样性集中体现在CDR3区的高可变性中。在传统TCR分离过程中，需要鉴定V区全长序列，进而建立抗原特异性TCR-T细胞。随着TCR研究的深入，目前仅需鉴定CDR3序列就能通过生物信息学方法获得有功能的全长TCR V区序列，大大简化了TCR分离过程。

图2  TCR对pMHC的识别和结合

2、T细胞识别pMHC后活化

在适当的条件下，经过加工的抗原被MHC分子递呈至细胞表面，被具有特异性受体的T细胞所识别。TCR识别抗原的信号主要通过TCR-CD3复合体（包括TCR的α链和β链、CD3γ、CD3δ、CD3ε以及CD3ζ等）转导（图2）。APC与T细胞短暂结合过程中，若TCR遭遇特异性抗原肽，则T细胞与APC发生特异性结合，并由CD3分子向胞内传递特异性识别信号，导致T细胞表面黏附分子淋巴细胞功能相关分子-1（lymphocyte function-associated antigen 1，LFA-1）变构，并增强与ICAM-1或ICAM-2的亲和力，从而稳定并延长APC与T细胞间的接触，最终有效诱导抗原特异性T细胞的激活和增殖。TCR在特异性识别APC递呈的抗原多肽过程中，T细胞表面的CD4或CD8分子作为共受体，参与同pMHC分子的结合（图2），从而增强TCR与特异性抗原肽-MHC复合物结合的亲和力，并提高T细胞对抗原刺激的敏感性。在TCR-CD3复合体、共受体和细胞因子的共同作用下，识别抗原的T细胞活化，通过克隆增殖产生大量的效应细胞。同时，TCR与pMHC的结合又是可逆的，一个pMHC可激活数十个乃至数百个TCR-CD3复合体，TCR-CD3信号不断积累并持续激活T细胞。因此，APC或靶细胞表面只要有少量配体即可诱导特异性T细胞高效活化并扩增。另外，虽然MHC具有高度多态性，但是每一个体只能具有为数有限的几种MHC分子。但是，同一种MHC分子可与许多序列不同的肽结合，形成多种不同的pMHC。因此，结合肽段决定了pMHC的多样性。pMHC多样性与TCR多态性共同实现了人体对各种抗原的监视和识别。

3、参与T细胞活化的信号

T细胞识别抗原时要求T细胞与APC或靶细胞发生短暂接触，此过程中T细胞活化需要两个信号：一是TCR与pMHC特异性结合，提供T细胞活化的第一信号；二是APC与T细胞表面多种黏附分子相互作用，为T细胞激活提供共刺激信号。虽然TCR结合特异pMHC后就能启动T细胞活化信号，但是这种结合不够稳定、不能高效地激活T细胞，因而需要共受体分子CD4或CD8和一系列黏附分子的参与，以加强TCR与pMHC的结合、抗原识别信号以及协同刺激信号的转导。

CD4和CD8分子在T细胞对MHC-II类和I类分子的区别性结合中起着关键性作用。在T细胞识别抗原的过程中，CD4分子通过膜远端的结构域与MHC-II类分子β2结构域中的一个保守部位结合，帮助CD4+ T细胞识别APC表面MHC-II类分子-抗原肽复合物。CD8分子则与MHC-I类分子重链α3结构域中的一个保守部位结合，协助CD8+ T细胞正确识别靶细胞表面MHC-I类分子。CD4和CD8分子提高了T细胞识别抗原的敏感性，可使T细胞激活所必需的抗原剂量降低至原来的1/100左右。

除了CD4和CD8分子外，一些表达于T细胞、APC或靶细胞表面的黏附分子在加强T细胞与APC或靶细胞之间的牢固结合中也发挥着重要作用。这些黏附分子包括T细胞表面的CD2和LFA-1，以及APC表面的细胞间黏附分子1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）、ICAM-2、ICAM-3和LFA-3等。T细胞一旦致敏，其表面的LFA-1构象则发生改变，使LFA-1对ICAM分子（包括ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3）的亲和力大大提高。黏附分子之间的相互作用是可逆的，当T细胞不能识别APC或靶细胞上的pMHC，或T细胞完成对靶细胞的杀伤作用后，T细胞即可与相结合的细胞分离。

4、MHC限制性

T细胞对蛋白质抗原进行识别的一个重要特点，是必须同时识别MHC分子，称为抗原识别中的MHC限制性或约束性。发现MHC限制性这一现象的免疫学家Zinkernagel和Doherty被授予了1996年的诺贝尔生理学或医学奖。MHC限制性是一个在二次应答（secondary immune response）中才能得以体现的免疫生物学现象。二次应答的出现，不仅需要有初次进行致敏的抗原，还要求抗原肽由原先的MHC等位基因产物进行递呈。因此，T细胞的记忆应答同时受到抗原特异性和MHC等位基因特异性的约束。CD4+ T细胞对抗原的识别受MHC-II类分子的约束；CD8+ T细胞对抗原的识别受MHC-I类分子的约束。在TCR-T细胞研究中，MHC限制性不仅增加了抗原特异性TCR鉴定的难度，还限制了TCR-T细胞适用人群的范围。同时，由于普遍认为CD8+ T细胞是杀伤肿瘤细胞的主要效应细胞，目前研究的肿瘤治疗潜在靶点中大多数抗原是由MHC-I类分子递呈的。另外，需要注意的是，尽管多数TCR具有MHC限制性，即或识别肽段-MHC-I类分子复合物，或识别肽段-MHC-II类分子复合物，但是也有研究发现，同一TCR能够同时识别肽段-MHC-I/II类分子复合物。