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基于T细胞的免疫疗法是治疗肿瘤的重要手段之一，目前已经取得了非常好的疗效。在正常的人体内，T细胞具有监控肿瘤细胞并将其清除的功能，是防止肿瘤细胞产生免疫抑制的基础。但当正常的免疫平衡被打破，肿瘤形成其自身的微环境后，就会对T细胞的功能产生免疫抑制。本研究希望通过系统地探讨T细胞自身是否具备拮抗免疫抑制的能力，为后续研发更有效的免疫治疗提供理论和实践基础。 T细胞受体(T cell receptor，TCR)是T细胞表面特异性监控肿瘤细胞的关键分子。TCR特异性识别并结合递呈到肿瘤细胞表面的抗原肽-人类白细胞抗原复合物(peptide-human leukocyte antigen，pHLA)，启动了T细胞发挥效应功能所需的第一信号。这一信号的强弱决定了T细胞清除肿瘤的能力，而其中最直接的影响因素包括TCR的亲和力和特异性抗原短肽的递呈。 研究表明，T细胞治疗肿瘤的疗效与TCR结合pHLA的亲和力息息相关。人体为了避免产生自身免疫，在胸腺发育过程中已经删除了针对自身抗原的高亲和力TCR（High affinity TCRs，HATs）。而在肿瘤微环境中，肿瘤细胞通过下调其表面的pHLA数目，使得体内的T细胞无法识别肿瘤细胞。为了解决这一问题，研究者从HLA转基因小鼠中分离得到针对人抗原的高亲和力鼠源TCR。然而鼠源HATs具有免疫原性，会使机体产生免疫反应，可能会导致机体清除转染了鼠源TCR的T细胞。因此，本研究首次针对鼠源TCR进行人源化改造，将鼠源TCR可变区的框架区进行人源化，以希望获得保留原有亲和力的人源化TCR。实验结果表明，人源化TCR较其母本鼠源TCR表现出更高的亲和力，而且能介导T细胞发挥更好的效应功能。此外，为了更好地活化T细胞，本研究还对人源化TCR进行了亲和力的优化，从而强化了T细胞清除靶细胞的能力。 在肿瘤微环境中，HAT介导T细胞发挥功能依赖于TCR的抗原特异性，这就意味着高度异质的肿瘤组织中只有抗原阳性的细胞可以被清除，而抗原阴性的细胞依旧会生长。研究表明，通过免疫治疗得到痊愈的患者体内产生了克隆扩展(clonal spreading)和抗原扩散(antigen spreading)的现象。但是产生这种现象的机制尚不清楚。我们猜测，这种现象的产生是因为T细胞杀伤肿瘤细胞的过程中，影响了肿瘤细胞的抗原递呈以及树突状细胞(dendritic cell，DC)的交叉递呈。本研究结果表明，HAT介导T细胞产生的IFN-γ会促进肿瘤细胞的抗原递呈，从而增强了肿瘤微环境中T细胞的活化，触发克隆扩展。同时，本研究也首次发现了HAT介导T细胞杀伤肿瘤细胞时可以通过IFN-γ联合Fas/FasL凋亡途径诱导肿瘤细胞产生免疫原性死亡(immunogenic cell death，ICD)相关分子:钙网蛋白(calreticulin，CRT)，高迁移率族蛋白B1 (high mobility group protein B1，HMGB1)和三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate，ATP)，从而促进DC的交叉递呈，触发抗原扩散。 总之，本课题针对TCR介导T细胞对抗肿瘤免疫抑制的机制，一方面，首次发现了人源化的鼠源TCR既能保持原有亲和力和特异性，又能经过亲和力优化更好地传递T细胞活化的第一信号，发挥更强的肿瘤杀伤作用;另一方面，还首次揭示了HAT介导T细胞杀伤肿瘤细胞产生的IFN-γ和ICD相关分子可以触发克隆扩展和抗原扩散，有助于T细胞打破肿瘤微环境中的免疫抑制。这些结果都为利用基于HAT的T细胞疗法治愈癌症提供了理论基础，并且也为后续优化T细胞免疫治疗提供了新方向。