T細胞受體基因與疾病研究概況及進展

陸 晨，劉 凱(綜述)，岳 華(審校)

(新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院腎病科，烏魯木齊830001)

T細胞受體(T-cell receptor，TCR)是T細胞表面能夠特異性識別抗原和介導免疫應答的分子，是免疫球蛋白超家族的成員之一。TCR的多態(tài)鏈依抗原結(jié)構和編碼基因不同，已證明有α、β、γ、δ 4種。隨著分子生物學研究的不斷發(fā)展，近年來人們采用不同手段探討了TCRα、β鏈基因多態(tài)性與疾病發(fā)生、發(fā)展的關系。同時隨著腫瘤研究的不斷深入，TCR的靶向識別作用越來越受到人們的青睞，通過TCR基因修飾的T細胞在治療惡性腫瘤等疾病方面具有巨大的發(fā)展?jié)撃堋CR與疾病的相關性越來越受到人們的關注，現(xiàn)就TCR分子水平的研究現(xiàn)狀予以綜述。

1 TCR的理化特點

1.1 TCR分型 TCR是T細胞表面能夠特異性識別抗原和介導免疫應答的分子，TCR的多態(tài)鏈依抗原結(jié)構和編碼基因不同，已證明有 α、β、γ、δ4種，可分為αβTCR和γδTCR兩種不同類型，人類外周血中大多數(shù)為αβTCR(約95%)，少數(shù)為γδTCR(約5%)［1］。

1.2 TCR分子結(jié)構 TCR分子的4條多肽鏈可分為胞外、穿膜和細胞質(zhì)三部分，肽鏈氨基端在細胞外，羧基端在細胞內(nèi)，氨基端的氨基酸順序變化較大，稱為可變域;近膜端肽鏈氨基酸順序變化少，稱為保守域。根據(jù)受控基因片段的不同，細胞外肽鏈又分為V(可變區(qū))、D(高變區(qū))、J(結(jié)合區(qū))、C(恒定區(qū))4區(qū)，其中α鏈是由 V、J、C基因節(jié)段編碼的肽鏈，β鏈是由 V、D、J、C 基 因 節(jié) 段 編 碼 的肽鏈。

細胞外肽鏈可變域存在4個互補結(jié)合功能區(qū)(complementarity-determining religion，CDR1-4)，V基因編碼CDR1和CDR2，其中CDR3是唯一非胚系編碼的與抗原特異性結(jié)合部位［2］。TCR數(shù)量極為龐大的多態(tài)性主要由CDR3決定。CDR1和CDR2是TCR受主要組織相容性復合物(major histocompability complex，MHC)限制的結(jié)合部位，也就是 αTCR受MHC限制的原因部位。CDR4主要存在于β鏈上，是T細胞接受超抗原刺激部位。

1.3 TCR與MHC肽復合物結(jié)合起作用 T細胞通過它表面的TCR分子來識別外來抗原，抗原首先要被抗原遞呈細胞處理為9～14個氨基酸的多肽(抗原肽)，這些抗原肽和MHC分子一同在抗原遞呈細胞分子表面表達，TCR分子識別并結(jié)合的是MHC肽復合物，從而引起一連串的免疫反應。CD3和CD8在調(diào)節(jié)T細胞活化中起了重要作用，由TCR和CD3分子組成的TCR復合物與MHC抗原肽結(jié)合，為T細胞活化提供了第一信號。

1.4 TCR基因多樣性結(jié)構基礎 免疫系統(tǒng)具有識別大量外來抗原的能力，TCR分子作為免疫系統(tǒng)的重要一員，據(jù)估計αβ TCR可能有1019種，γδTCR可能有1023種，TCR的多樣性賦予T細胞識別外來抗原的巨大潛力。這種多樣性的產(chǎn)生主要有以下幾種機制:①TCR基因的多態(tài)性，即不同個體的同一核苷酸序列存在差異。②基因突變，如堿基插入、缺失和置換等。③TCR基因的重排和連接區(qū)的多樣性，這是TCR多樣性產(chǎn)生的最主要的機制。V、D、J和C重組產(chǎn)生的各種組合數(shù)是每個座位上基因數(shù)的乘積，重排時遵守12 bp間隔重組信號序列與23 bp間隔重組信號序列重組信號原則。

2 TCR基因與多種疾病的關聯(lián)性

TCRβ鏈基因主要位于人類第7號染色體上，近年研究表明，9號染色體上存在高度相似的同源系列，但并不參與功能性產(chǎn)物的編碼［3］。大量證據(jù)顯示，TCRVβ基因譜系和T細胞克隆性分析已廣泛用于多種疾病的研究［4，5］。

2.1 TCRVβ基因與彌漫性大B細胞淋巴瘤 彌漫性大B細胞淋巴瘤是成人淋巴瘤中最常見的一種類型，患者常表現(xiàn)為迅速增大的淋巴結(jié)，10%～15%患者有骨髓侵犯，40%～50%患者有淋巴結(jié)外病變，患者常出現(xiàn)發(fā)熱、盜汗、進行性消瘦等全身癥狀。本病病程進展迅速，如不予以積極治療，中位生存期不足一年。

葉靜梅等［6］利用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應方法擴增6例彌漫性大B細胞淋巴瘤患者外周血單個核細胞中24個TCRVβ基因，并將PCR產(chǎn)物進一步做熒光標記和基因掃描，以分析CDR3長度而確定T細胞的克隆性。結(jié)果顯示，6例彌漫性大B細胞淋巴瘤患者分別表達9～20個TCRVβ亞家族。患者均存在1個或多個Vβ亞家族的克隆增殖T細胞，增殖形式包括寡克隆、寡克隆增殖趨勢及雙克隆。Vβ13和Vβ15亞家族出現(xiàn)克隆增殖性T細胞的頻率較高。

2.2 TCRVβ基因與慢性非細菌性前列腺炎/慢性骨盆疼痛綜合征 慢性前列腺炎是泌尿系統(tǒng)最常見的疾病之一，慢性非細菌性前列腺炎/慢性骨盆疼痛綜合征(abacterial prostatitis/chronic pelvic pain syndrome，CAP/CPPS)的發(fā)病率占慢性前列腺炎的90%～95%，臨床上主要表現(xiàn)為骨盆區(qū)疼痛、排尿異常及射精痛等癥狀。

王少剛等［7］采用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈式反應的方法進行研究，探討了 CAP/CPPS 中 TCRVβ1、Vβ8、Vβ11、Vβ20基因的表達，以了解炎性反應在CAP/CPPS中的作用，結(jié)果顯示CAP/CPPS患者TCRVβ20基因的表達明顯高于正常對照組，TCRVβ1、Vβ8和 Vβ113個亞家族的表達兩組間差異均無統(tǒng)計學意義，表明CAP/CPPS患者存在TCRVβ20克隆偏移。

2.3 TCRα鏈基因與IgA腎病 單發(fā)和多發(fā)的家族性IgA腎病已被證實有強烈的種群性遺傳性背景，但其分子遺傳學機制尚未闡明。T細胞受體保守域α 鏈基因(T-cell receptorconstant α chain，TCRCα)編碼TCRα鏈近膜端保守域的氨基酸，位于14號染色體14q11～14q12［8］。近年來 TCRCα 基因多態(tài)性與IgA疾病的關系越來越受到人們的關注。

2.3.1 TCRCα －575A/G 基因多態(tài)性與 IgA 腎病薛超等［9］采用臨床病理分析和長期病例隨訪的方法，探討中國漢族人群中，TCRCα基因－575 A/G多態(tài)性與IgA腎病臨床病理的相關關系。臨床資料分析結(jié)果顯示，中國漢族人群中，TCRCα－575 AA基因型在肉眼血尿患者中出現(xiàn)頻率比其他基因型顯著升高，但各基因組在年齡、性別、血壓、血尿、蛋白尿、血清IgA水平等臨床指標中分布頻率均無統(tǒng)計學意義，提示肉眼血尿的發(fā)生可能與TCRCα－575 AA基因型相關。病理資料分析結(jié)果顯示，在IgA腎病Haas分級的Ⅱ+Ⅲ級的患者中，AA基因型其分布頻率相對于其他基因型有顯著增加，但在其他級別中未見顯著性差異。隨訪結(jié)果顯示，TCRCα基因－575 A/G不論是基因型還是等位基因，腎功能穩(wěn)定組與進展組相比較均未見顯著性差異。從而得出結(jié)論，中國漢族人群中，TCRCα基因－575A/G多態(tài)性可能和肉眼血尿的發(fā)生及腎病病理相關，但可能與腎功能進展不相關。

2.3.2 TCRCα －560C/T基因多態(tài)性與 IgA 腎病Deenitchina等［10］研究發(fā)現(xiàn)，TCRCα －560TT 基因型患者蛋白尿發(fā)生率顯著降低，而CT基因型患者蛋白尿發(fā)生率顯著增高。提示C等位基因與患者發(fā)生蛋白尿相關，而T等位基因患者則不易發(fā)生蛋白尿。因而薛超等［11］同時進行了中國漢族人群中TCRCα－560C/T與IgA腎病腎功能變化進展的研究，臨床分析結(jié)果顯示，CT基因型在IgA患者中蛋白尿發(fā)生率顯著增高，而TT基因型顯著降低，提示C等位基因患者易于發(fā)生蛋白尿，但3種基因型與血壓、蛋白尿水平、血肌酐水平、血尿發(fā)生率及血IgA水平無關聯(lián)性。病理分析結(jié)果顯示，在IgA腎病病理中度改變(Ⅱ+Ⅲ)的總體分布頻率上差異有統(tǒng)計學意義，CC基因型分布頻率相對于其他基因型有顯著增高。隨訪結(jié)果顯示，TCRCα基因－560 C/T不論是基因型還是等位基因，在腎功能穩(wěn)定組與進展組相比較均未見顯著性差異。從而得出結(jié)論，中國漢族人群中，TCRCα基因－560C/T多態(tài)性可能和IgA腎病蛋白尿的發(fā)生及腎病病理有一定關聯(lián)性，但可能與腎功能進展不相關。

結(jié)合新疆地方特色，探討TCRCα－560C/T基因多態(tài)性與新疆維吾爾族IgA腎病的關聯(lián)，選取150例維吾爾族IgAN患者和300例維吾爾族健康對照者，應用聚合酶鏈反應-限制性片段長度多態(tài)性法檢測維吾爾族IgA腎病患者TCRCα－560位置基因多態(tài)性，并與患者臨床資料進行相關性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，維吾爾族IgA腎病患者與正常健康對照在TCRCα－560 C/T多態(tài)性分布之間差異無統(tǒng)計學意義;維吾爾族IgA腎病患者中，CT基因型的患者持續(xù)性鏡下血尿伴蛋白尿發(fā)生率顯著性增高，從而得出結(jié)論，在本組新疆維吾爾族IgA腎病患者中TCRCα－560 C/T基因多態(tài)性可能與IgA腎病患者持續(xù)性鏡下血尿伴蛋白尿發(fā)生有一定的關聯(lián)性［10，11］。

3 TCR 基因與腫瘤治療

TCR與腫瘤的免疫監(jiān)控、抗原特異性識別、T細胞激活和靶向識別殺傷腫瘤細胞有著密切關系，TCR表達異常是腫瘤免疫逃逸的主要原因之一［12，13］。目前TCR在腫瘤方面的研究進展主要是通過導入外源TCR基因并實現(xiàn)有效表達來激活無能的T細胞，恢復T細胞靶向識別和殺傷腫瘤細胞的功能。

呂麗珊等［14］以特異性識別肝癌細胞的TCRVβ7.1基因轉(zhuǎn)染健康人外周血淋巴細胞，觀察基因轉(zhuǎn)染前后T細胞對人肝癌細胞株 BEL-7402細胞的殺傷作用，并將轉(zhuǎn)染TCR基因的外周血單個核細胞注射于荷肝癌重度聯(lián)合免疫缺陷小鼠腫瘤周圍，研究結(jié)果表明，TCRVβ7.1基因成功轉(zhuǎn)染到T細胞并得到有效表達，且經(jīng)TCRVβ7.1基因修飾后的淋巴細胞對肝癌BEL-7402細胞的殺傷作用明顯，外源性TCRVβ7.1基因修飾T細胞在荷肝癌小鼠體內(nèi)的分布具有腫瘤靶向性。從而證明TCRVβ7.1基因修飾可顯著增強淋巴細胞對肝癌細胞的殺傷作用。Clay等［15］的研究表明，將TCR基因轉(zhuǎn)入健康人外周血淋巴細胞，可以在體外產(chǎn)生抗腫瘤效應細胞毒T細胞，該試驗結(jié)果還提示，這種方法對轉(zhuǎn)移性黑素瘤具有潛在治療作用。

p53蛋白在腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移及診斷治療方面的作用已成為研究的熱點，p53蛋白在多種惡性腫瘤中表達上調(diào)。Colen等［16］從識別人p53(264-272)多肽表位的小鼠高親和力細胞毒T細胞中克隆出TCRαβ基因，通過反轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)導人原代T細胞。轉(zhuǎn)導后T細胞可識別轉(zhuǎn)染野生型和突變型p53蛋白的HLA-A2.1+細胞，繼而篩選出 HLA-A2+/p53+，HLAA2－/p53+和HLA-A2+/p53－3種腫瘤細胞，將其與p53－TCR轉(zhuǎn)導的PBLs共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)HLA-A2+/p53+共培養(yǎng)組明顯產(chǎn)生大量干擾素γ和白細胞介素2，而其余兩個組則沒有明顯產(chǎn)生，同時其他的細胞因子也在前者中檢測出，如白細胞介素4、白細胞介素10、腫瘤壞死因子α等。說明通過TCR基因修飾T細胞在治療惡性腫瘤等疾病方面具有巨大的發(fā)展?jié)撃堋?/p>

4 展望

TCR是T細胞表面能夠特異性識別抗原和介導免疫應答的分子，與自身免疫性疾病、感染性疾病、腫瘤及腎臟疾病均有一定的關系，但疾病的發(fā)生、發(fā)展是多種致病因素的綜合作用。截止目前，TCR基因與疾病關聯(lián)性尚未完全清楚，隨著對TCR基因特別是TCR基因多態(tài)性的深入研究，將對上述疾病的發(fā)病機制有更明確和全面的認知和了解，進而為疾病的診斷及治療提供更加可靠、全面、系統(tǒng)和科學的證據(jù)。

［1］楊歡，謝廣潔，肖波.T細胞受體與神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病［J］.國外醫(yī)學神經(jīng)病學神經(jīng)外科學分冊，1999，26(5):261-264.

［2］趙桐茂.T細胞受體多樣性及其生物學意義［J］.上海免疫學雜志，1997，17(1):4-8.

［3］姚新生.TCRβ鏈CDR3譜序與疾病研究概況及進展［J］.國際免疫學雜志，2007，30(4):240-244.

［4］Podojil JR，Miller SD.Molecular mechanisms of T-cell receptor and costimulatory molecule ligation/blockade in autoimmune disease therapy［J］.Immunol Rev，2009，229(1):337-355.

［5］Lee J，Suh WI，Shin EC.T-cell dysfunction and inhibitory receptors in hepatitis C virus infection［J］.Immune Network，2010，10(4):120-125.

［6］葉靜梅，譚獲，李揚秋，等.彌漫大B型非霍奇金淋巴瘤患者外周血TCR Vβ亞家族T細胞分布和克隆性增生特點［J］.臨床血液學雜志，2009，22(11):594-596.

［7］王少剛，席啟林，郭新，等.慢性非細菌性前列腺炎/慢性骨盆疼痛綜合征患者外周血T細胞受體Vβ基因克隆性分析［J］.華中科技大學學報(醫(yī)學版)，2008，37(1):66-68.

［8］Caccia N，Bruns GA，Kirsch IR，et al.T cell receptor alpha chain genes are located on chrumosome 14 at 14q11-14q12 in humans［J］.J ExpMed，1985，161(5):1255-1260.

［9］薛超，李幼姬，李彩霞，等.中國漢族人群TCRCα基因-575A/G多態(tài)性與IgA腎病臨床病理的相關分析［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2005，26(22):2079-2082.

［10］Deenitchina SS，Shinozaki M，Hirano T，et al.Association of a T-cell receptor constant alpha chain gene polymorphism with progression of IgA nephropathy in japanese patients［J］.Am J kidneyDis，1999，34(2):279-288.

［11］薛超，李幼姬，李彩霞，等.TCRCα-560C/T多態(tài)性與IgA腎病臨床病理的關聯(lián)分析［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2005，26(10):897-900.

［12］Santomasso BD，Roberts WK，Thomas A，et al.A T-cell receptor associated with naturally occurring human tumor immunity［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2007，104(48):19073-19078.

［13］Ochi T，F(xiàn)ujiwara H，Yasukawa M.Application of adoptive T-cell therapy using tumor antigen-specific T-cell receptor gene transfer for the treatment of human leukemia［J］.J Biomed Biotechnol，2010，2010:521248.

［14］呂麗珊，王金全，紹紅偉，等.TCRVβ7.1基因修飾的T細胞對肝癌細胞體外殺傷及體內(nèi)靶向識別作用的研究［J］.中國醫(yī)藥生物技術，2007，2(6):416-421.

［15］Clay TM，Custer MC，Sachs J，et al.Effcient transfer of a tumor antigen-reactive TCR to human peripheral blood lymphocytes confers anti-tumor reactivity［J］.J Immunol，1999，163(1):507-513.

［16］Colen CJ，Zheng Z，Bray R，et al.Recogniton of fresh human tumor by human peripheral blood lymprocytes transduced with a bicistronic retroviral vector encoding amurine anti-53 TCR［J］.J Immunology，2005，175(9):5799-5808.