ESPEC-SUIT：一个用于识别和追踪癌症患者抗原特异性T细胞受体的多功能且稳健的平台

背景：识别和表征抗原反应性T细胞受体（TCRs）的方法，对于理解和利用癌症及其他疾病患者的T细胞反应至关重要。现有方法受限于单个T细胞克隆的稀有性，以及对主要组织相容性复合体（MHC）I类和II类限制性反应监测的适用性有限，因此无法充分反映患者完整的抗原反应性TCR库。为获得对多克隆、抗原特异性TCR库的广泛而深入的洞察，我们开发了“表位特异性扩增培养及后续TCR鉴定”（ESPEC-SUIT）方法，以识别和追踪抗原特异性TCRs。方法：通过细胞因子分泌实验验证外周血单个核细胞在（疫苗靶向）新抗原刺激下的体外反应，并通过TCRβ库测序（TCRseq）进行读取。候选抗原反应性克隆型通过相关抗原刺激培养中的特异性扩增来定义，随后进行TCR克隆，并在TCR转基因效应细胞与肽呈递靶细胞的共培养中进行验证。利用TCRseq信息，在纵向采集的血液样本和肿瘤组织的批量及单细胞库测序数据中追踪和表征候选及已验证的克隆型。结果：在32名癌症患者队列中，我们证明ESPEC-SUIT能够支持CD4+和CD8+ T细胞对各种抗原产生强烈、稳健且可重复的扩增。TCRseq揭示了高度多克隆的新表位特异性T细胞反应，并可在交叉反应性、亲和力或人类白细胞抗原（HLA）限制性方面进一步表征。在10名患者的亚队列中，我们从超过2000个候选TCRs中筛选了341个ESPEC-SUIT衍生的TCRs进行克隆和体外功能验证，确认其中超过75%具有抗原反应性。我们以接受新表位疫苗接种的胶质瘤患者为例，展示了该方法在下游分析中的实用性：我们发现血液中候选TCR频率的纵向变化反映了抗原特异性离体酶联免疫斑点（ELISpot）反应。此外，高达67%的候选TCRs可在治疗期间的脑肿瘤组织中检测到，并表现出与已确认疫苗抗原特异性克隆型重叠的基因表达特征。结论：ESPEC-SUIT为高度多克隆的抗原特异性T细胞反应提供了前所未有的洞察力，并能针对给定抗原发现大量TCRs。它代表了一个高效、经济且可扩展的框架，用于探究癌症患者的肿瘤反应性T细胞反应。