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癌症涉及肿瘤细胞和肿瘤特异性免疫，准确量化肿瘤特异性免疫的能力有限。大多数免疫疗法通过激活新的效应肿瘤抗原特异性T细胞（ETAST）或重新激活预先存在的ETAST库发挥作用。因此，ETAST的量可用于表征免疫治疗效果。肿瘤抗原高度异质性，检测大多数ETAST具有挑战性。因此，负载全细胞肿瘤抗原的纳米粒子用于激活和检测血液中的泛克隆ETAST。ETAST与其他T细胞的差异转化为活化和非活化状态。通过测量ETAST的活化状态和细胞毒功能的标志物，可以将ETAST与其他T细胞区分开来。肺癌患者的ETAST高于健康个体和良性肺结节患者。治疗效果与血液中的ETAST数量呈正相关。ETATS水平仅在对免疫疗法有反应的患者血液中增加。单细胞测序研究证实了这些发现。
2024年11月5日，苏州大学赵军、刘密、Tong Xin共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Efficient Predictor for Immunotherapy Efficacy: Detecting Pan-Clones Effector Tumor Antigen Antigen-Specific T Cells in Blood by Nanoparticles Loading Whole Tumor Antigens”的研究论文。该研究提供了一种高度准确、特异性、非侵入性和有效的生物标记，用于预测肺癌和其他癌症的免疫疗法疗效。
这种方法还可以用于评估其他治疗方法的疗效，例如放射疗法、溶瘤病毒和基于纳米医学的疗法。
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肺癌是全球范围内发病率最高、死亡率最高的恶性肿瘤之一，包括腺癌和鳞状细胞癌，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占主导地位。传统治疗方法如手术、化疗和放疗往往对改善NSCLC预后效果有限。近年来，免疫检查点抑制剂（ICI）的快速发展为NSCLC带来了新的治疗方法。ICI主要阻断T细胞上的抑制性受体与其相应配体的相互作用，调节免疫细胞活性，重新激活和扩增预先存在的肿瘤特异性T细胞亚群。目前，NSCLC治疗的主要手段是抑制程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）或程序性细胞死亡配体1（PD-L1），单独或与化疗联合使用，已成为晚期NSCLC患者的主要治疗方式。然而，ICI治疗仅使一小部分NSCLC患者受益，相当一部分患者无法获得临床益处。因此，确定有效的免疫治疗反应预测生物标志物至关重要。癌症是癌细胞和免疫系统冲突的结果。迄今为止报道的生物标志物主要集中于评估癌细胞的特性，包括PD-L1表达水平、肿瘤突变负荷（TMB）、肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）计数和新抗原负荷。尚未系统地使用生物标志物来评估肿瘤携带体内的肿瘤特异性免疫反应。评估和呈现肿瘤细胞和肿瘤特异性免疫的信息将极大地造福医生和患者。尽管FDA批准使用NSCLC肿瘤组织中的PD-L1表达水平来选择接受ICI治疗的患者，但该生物标志物的鉴别效果并未达到预期。该生物标志物疗效的失败意味着，仅仅依靠PD-L1表达水平作为选择标准可能会导致某些患者无法从ICI疗法中受益，或者错误地排除那些本可受益的患者。此外，多项研究表明，肿瘤组织内的特定T细胞亚群，称为肿瘤抗原特异性T细胞（TAST），是免疫治疗反应的预测生物标志物。这些T细胞可以特异性地识别肿瘤抗原，但并非全部在抗原识别后均具有细胞毒功能。对肿瘤抗原的特异性识别可以被认为是结构特异性的，而识别后杀死含有抗原的癌细胞的能力可以被认为是功能特异性的。根据结构和功能特异性，TAST可分为三类：1）效应肿瘤抗原特异性T细胞（ETAST），能够特异性识别和杀死含有抗原的癌细胞；2）调节性肿瘤抗原特异性T细胞（RTAST），它们不仅特异性地识别肿瘤抗原，而且在识别后抑制ETAST的功能，从而促进肿瘤细胞增殖；3）无能性肿瘤抗原特异性T细胞（ATASTs），它们能特异性识别肿瘤抗原，但识别后对癌细胞缺乏细胞毒性。最近的两项研究表明，癌症患者免疫治疗后体内或外周血中ETASTs的类型和数量与预后呈正相关。ETASTs是杀死癌细胞的关键力量，被认为是ICIs治疗的真正参与者。成功的ICIs治疗反应依赖于ETASTs的重新激活。外周血中ETASTs的检测可能是反映免疫治疗效果的理想生物标志物。PBMC中基于激活的全克隆ETAST检测示意图，以及使用载有全肿瘤抗原的纳米粒子在外周或体外对ETAST进行二次激活的机制（图源自Advanced Science ）准确检测外周血中泛克隆的ETAST是评估患者肿瘤特异性免疫的最佳方法之一，但这仍是一个重大挑战。肿瘤抗原有成千上万种，而一个TAST克隆只能识别一种肿瘤抗原，因此，TAST有成千上万种不同的克隆。根据肿瘤免疫循环理论，肿瘤抗原激活引流淋巴结中的TAST后，TAST通过血流进入肿瘤组织，因此血液是检测ETAST的最佳来源。然而，血液中的ETAST数量稀少，且异质性很强。由于肿瘤抗原的高度异质性，使用ELISPOT或四聚体技术准确检测所有ETAST具有挑战性。ETAST与其他T细胞并无不同，只是TCR识别不同的抗原肽不同，因此，将ETAST与其他T细胞区分开来非常困难，尤其是在识别所有不同的ETAST克隆时。目前，检测少数明确定义的ETAST克隆主要通过多聚体技术或ELISPOT进行，这些技术仅检测识别特定抗原的T细胞。然而，这些方法可用于检测的肽抗原有限，准确度低，成本高，使其在临床实践中的广泛应用具有挑战性。迫切需要一种非侵入性、简便有效的外周血ETAST检测方法。肿瘤细胞和肿瘤抗原的高度异质性使得检测ETAST的泛克隆（全部或大多数克隆）变得困难。目前，尚无有效的方法可以全面准确地检测血液中的广泛ETAST克隆，从而为医生提供有关癌症患者肿瘤特异性免疫反应的准确信息。本研究提出，可以使用负载全肿瘤抗原的纳米颗粒（NPs）有效识别外周血单核细胞（PBMCs）中的泛克隆ETAST，从而为医生和癌症患者提供有关肿瘤特异性免疫反应的准确信息。当与PBMCs共培养时，NPs会被PBMC中的抗原呈递细胞(APC)吞噬，从而释放包裹的肿瘤抗原。释放的抗原在APC表面降解为抗原肽。随后，呈递在APC表面的抗原肽可以二次激活预先存在的TAST，后者识别最初由引流淋巴结中的肿瘤抗原激活的抗原。树突状细胞(DC)是唯一能够激活淋巴结中幼稚T细胞的APC，而B细胞、巨噬细胞和DC可作为APC二次激活外周组织或体外预先存在的非幼稚T细胞（图S1，支持信息）。当幼稚T细胞主要通过APC被肿瘤抗原激活并在引流淋巴结中转化为ETAST时，所有三个信号—抗原肽（信号1）、共刺激分子（信号2）和微环境中的细胞因子（信号3）—都是初始激活所必需的。然而，当最初由肿瘤抗原激活的预先存在的ETAST在体外或血液中遇到并被相应抗原重新激活时，只有信号1是必要的。本研究将载有全肿瘤抗原的纳米粒子定义为肿瘤抗原特异性T细胞激活纳米粒子(TATAN)。在本研究中，使用载有全细胞肿瘤抗原的纳米粒子体外激活T细胞是一个通过自体APC的间接过程，模仿APC吞噬体内抗原后外周预先存在的TAST的激活。识别肿瘤抗原的T细胞（ETAST）在体外遇到肿瘤抗原后会被激活，从而可以检测出活化的ETAST。因此，ETAST与其他T细胞的结构差异反映在其活化状态上，可以通过检测活化生物标志物（如IFN-γ和CD137）来区分ETAST。负载全肿瘤抗原的NP是否比负载多种多肽或游离肿瘤裂解物的NP更有利于活化，有待探索。重要的是，普遍活化的NP需要探索才能投入实际使用。因此，有必要研究负载来自多种同种异体肿瘤组织或多种同质癌细胞系的混合裂解物的NP是否能达到与负载自体肿瘤组织裂解物的NP相同的活化和检测效果。通过监测40名NSCLC患者免疫治疗前后外周血ETAST的变化，证明了使用这些NPs基于活化检测外周ETAST来预测免疫治疗疗效的可行性。这种方法为免疫治疗提供了一种有前途且有效的预测生物标志物，具有高准确性、特异性、可及性和最小创伤性（图1）。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202409913![]()
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