Vita丨少即是多——黄志伟实验室揭示高亲和力抗体偏向性结合T细胞受体复合物实现抗肿瘤效应与炎症反应的解偶联机制

靶向T细胞受体复合物（TCR-CD3）的抗体能够以不依赖MHC限制的方式激活T细胞，从而杀伤肿瘤或自身反应性细胞，因此在肿瘤免疫治疗和自身免疫病干预中具有重要应用价值。其中，抗CD3单克隆抗体OKT3是FDA批准的第一个临床用抗体药物（1986年），曾用于减轻器官移植患者的免疫排斥反应。然而，由于OKT3会引发较为严重的副作用——细胞因子释放综合征（CRS），最终被撤市。最近，通过对OKT3与CD3的结合亲和力进行修饰降低，以减少炎症细胞因子释放的变体Teplizumab，获得了FDA批准用于延缓1型糖尿病的发病。此外，将CD3抗体与靶向肿瘤相关抗原（TAA）的抗体融合而成的双特异性T细胞衔接器（T-BsAb），在肿瘤免疫治疗中取得了突破性进展，但其临床应用最大的副作用同样是CRS。目前，领域内的普遍做法是通过降低CD3抗体的亲和力来减轻CRS，但这往往以牺牲T细胞的肿瘤杀伤活性为代价。因此，如何在保留高效细胞毒性的同时抑制炎症因子风暴，是该领域面临的重要科学问题。

2026年6月2日，哈尔滨工业大学黄志伟课题组在Vita杂志发表题为Structural mechanism of biased activation of T cell receptor by a high-affinity antibody的研究论文。该研究发现一种命名为4B1的新型TCR-CD3抗体，该抗体能够在强效激活T细胞的同时，仅诱导低水平的炎症因子释放，并揭示了其偏向性激活T细胞的分子机制。

为了探究TCR-CD3的抗体激活T细胞的机制，研究团队制备了多种靶向该复合物的单克隆抗体。其中，命名为4B1的抗体与TCR-CD3的亲和力高于传统的OKT3。功能实验显示，4B1刺激T细胞表达早期活化标志CD69及效应分子颗粒酶B（Granzyme B）和穿孔素（Perforin）的能力，与另一种高亲和力抗体UCHT1相当，且强于OKT3。按照传统认知，亲和力更高的4B1应该引发更强烈的炎症因子分泌。然而，实验结果恰恰相反：在诱导炎症因子（如IFN-γ、TNF-α、IL-6）释放方面，4B1的水平却远低于亲和力更低的OKT3（图1）。这一结果直接挑战了领域内“抗体亲和力越高，毒性越大”的传统观念。

图1. 发现一种具有高结合亲和力和低细胞因子释放的新型TCR-CD3靶向抗体

为了进一步验证4B1的功能特性，该团队将4B1和OKT3抗体分别构建到双特异性抗体（BsAb）中，比较它们的靶细胞杀伤能力和炎症因子分泌水平。实验结果显示，无论是靶向CEA分子的4B1/anti-CEA，还是靶向CD19分子的4B1/anti-CD19，4B1双特异性抗体均能像OKT3双特异性抗体一样，通过剂量依赖且抗原特异性的方式高效杀伤CEA⁺ MKN45细胞和CD19⁺ Raji细胞，且两者达到了相近的最大杀伤效果。但值得注意的是，4B1-BsAb引发的细胞因子释放均显著低于OKT3-BsAb。

在进一步的Raji肿瘤异种移植小鼠模型中，4B1-BsAb显示出比OKT3-BsAb更强的肿瘤清除能力。更重要的是，4B1-BsAb治疗组小鼠血清中的炎症因子水平远低于OKT3组（图2）。综上所述，与OKT3相比，无论是单克隆抗体还是双特异性抗体形式，4B1均表现出“高激活T细胞、低炎症因子诱导”的独特表型。

图2. 在肿瘤小鼠模型中，4B1-BsAb显示出比OKT3-BsAb更强的肿瘤清除能力和更低的炎症因子水平

为了揭示上述现象背后的分子机制，研究人员分别解析了TCR-CD3复合物与4B1 Fab及OKT3 Fab的复合物结构，分辨率分别为3.14 Å和3.18 Å。结构显示OKT3 Fab以2:1的化学计量比结合TCR-CD3蛋白复合物，两个OKT3 Fab分别结合CD3δε和CD3γε异源二聚体上的两个CD3ε亚基。而4B1则以1:1的比例结合CD3δε二聚体中的CD3ε亚基。进一步的结构比对发现，虽然4B1和OKT3都是结合CD3ε亚基，而且在CD3ε上的表位有所重叠，但4B1相对于OKT3发生了约45°的旋转。这种独特的结合方式导致4B1 Fab因与TCRβ亚基产生严重空间位阻，而无法结合CD3γε中的CD3ε亚基（图3）。

图3. 与OKT3结合两个CD3ε亚基不同，4B1只结合CD3δε中的CD3ε亚基

进一步的细胞实验显示，4B1仅诱导了少量的TCR在T细胞膜上的聚集，而OKT3则诱导了大量免疫突触的形成。在信号转导层面，OKT3引发了快速且强烈的CD3ζ磷酸化、Erk磷酸化以及胞内钙离子释放；相比之下，4B1诱导的信号更为延迟且强度较弱。这些结果表明，4B1通过控制TCR在细胞膜上形成小“聚集体”，从而实现了T细胞杀伤毒性（释放颗粒酶/穿孔素）与炎症因子产生的功能性解偶联。基于此，该研究提出了一个重要的新观点：抗体与TCR的“亲合力”（avidity）信号强度不同，引起TCR的聚集程度的差异，从而决定了T细胞激活结果——低阈值信号主要触发颗粒酶/穿孔素释放，而高阈值信号会诱导大量炎症因子产生。

综上所述，该研究首次报道了一种通过调控TCR结合价态（而非传统上调节亲和力）来实现T细胞功能偏向性激活的策略。4B1作为一种“颗粒酶/穿孔素-细胞因子解偶联抗体”，其独特的作用机制挑战了“需要通过降低抗体亲和力减少T细胞炎症因子”的传统观点。这一发现不仅为理解TCR信号转导的阈值调控提供了新概念，也为开发更安全、高效的下一代T细胞衔接器（TCE），用于治疗肿瘤和自身免疫疾病，提供了重要的分子实例和设计思路。

哈工大黄志伟为该研究论文的通讯作者，李想、黄不了、邵恩泽和朱玉威为该论文的并列第一作者。

原文链接：https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.03.0021

制版人： 十一

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