抗B7H3 CAR-T细胞功能亲和力预测抗原密度阈值触发效应功能的研究

本研究针对实体瘤CAR-T治疗中因肿瘤微环境抑制导致的扩增和存活不足问题，以B7H3为模型抗原，通过比较三种临床候选结合剂（MGA271、376.96、TE9）的抗体/抗原亲和力与细胞亲和力、持续细胞毒性及体内抗肿瘤反应的关系，结合BEHAV3D单细胞分辨率成像技术，揭示了CAR-T细胞与肿瘤细胞相互作用的高亲和力阈值对效应功能的决定性作用。该研究为优化靶向低抗原密度肿瘤的CAR-T设计提供了关键理论依据，发表于《Nature Communications》。

　　

在实体瘤治疗领域，CAR-T细胞疗法虽在血液肿瘤中成效显著，却始终难以突破实体瘤微环境的壁垒。究其原因，肿瘤微环境的抑制性信号和抗原异质性导致CAR-T细胞扩增受限、持久性不足，最终引发治疗失败。尤其当面对B7H3等广谱表达但密度多变的肿瘤相关抗原时，如何精准调控CAR-T细胞的功能亲和力成为关键科学难题。

英国伦敦大学学院大奥蒙德街儿童健康研究所（University College London Great Ormond Street Institute of Child Health）的研究团队在《Nature Communications》发表重要成果。研究人员以B7H3为靶点，系统比较了三种临床候选scFv（MGA271、376.96、TE9）在相同CAR骨架（CD8α铰链-跨膜区-CD28-CD3ζ）中的表现。通过整合表面等离子共振（SPR）亲和力测定、Lumicks细胞亲和力分析、肿瘤类器官重复刺激实验和BEHAV3D实时成像技术，首次揭示了CAR-T细胞需要达到特定的功能亲和力阈值才能触发持续抗肿瘤效应。

关键技术包括：1）构建标准化CAR载体（SFG γ-逆转录病毒系统）；2）使用QuantiBrite定量B7H3抗原密度；3）Lumicks z-Movi细胞亲和力分析仪测量CAR-T/肿瘤细胞解离力；4）BEHAV3D平台追踪单细胞级CAR-T/肿瘤类器官互作；5）NSG小鼠原位髓母细胞瘤和神经母细胞瘤模型验证。

研究结果

MGA271、376.96和TE9 scFv CAR-T细胞在实体瘤模型中表现差异

在髓母细胞瘤（Med8A）模型中，高亲和力结合剂376.96和TE9 CAR-T显著延长生存期并预防转移复发，而MGA271疗效较弱。但在皮下LAN-1神经母细胞瘤模型中，三者差异不显著，提示模型依赖性。

MGA271 CAR-T呈现低亲和力特征

SPR显示TE9（KD=0.44 nM）和376.96（KD=0.69 nM）亲和力显著高于MGA271（KD=1.61 nM）。流式检测发现MGA271 CAR表面表达量更低，导致其与B7H3^hi细胞（如LAN-1）的亲和力（1000 pN下结合率40%）仅为TE9/376.96（80%）的一半。

低亲和力CAR-T在重复刺激中功能衰竭

尽管MGA271在初次杀伤B7H3^med肿瘤类器官（如691-T）时有效，但在第三次刺激后完全失效；而TE9/376.96维持持续杀伤。对B7H3^dim靶点（691-B），仅高亲和力CAR-T能引发初始杀伤。

高亲和力驱动CAR-T增殖与细胞因子分泌

TE9/376.96 CAR-T在刺激后产生更多IL-2和IFN-γ（分别达MGA271的3倍和5倍），并伴随显著扩增（72小时扩增5倍 vs MGA271的1.5倍）。这种增殖严格依赖抗原密度，在B7H3^dim靶点中更明显。

BEHAV3D揭示接触时间的关键作用

单细胞追踪显示，TE9 CD8⁺ CAR-T与B7H3^dim肿瘤类器官的累计接触时间（120分钟达80分）是MGA271（30分）的2.7倍，且更快诱导靶细胞死亡（400分钟内90% vs 60%）。

结论与意义

该研究确立了CAR-T功能亲和力的"阈值理论"：只有达到特定强度的CAR-T/肿瘤细胞相互作用（由scFv亲和力、CAR表达量和抗原密度共同决定），才能触发足够的信号传导，实现T细胞扩增和持续效应功能。这一发现为临床设计提供了三重指导：1）针对低抗原密度肿瘤应选择高亲和力scFv；2）需平衡亲和力与潜在毒性；3）BEHAV3D等技术可预测CAR-T行为。研究同时警示，当前MGA271临床试验采用的不同CAR结构（如4-1BB共刺激域）可能改变其功能表现，需结合本研究数据谨慎解读疗效。