Structures of human γδ T cell receptor-CD3 complex
在古希腊神话体系中，医神阿斯克勒庇俄斯手执蛇杖，赋予了治愈疾患与伤痛的神圣力量。而在人体这一复杂的生物系统中，同样存在着类似的“蛇杖”——即T细胞，亦被称作T淋巴细胞，作为免疫系统的重要组成部分发挥着关键作用。依据其表达的T细胞受体（TCR）类型，人体内的T细胞可被划分为两大类：αβ T细胞与γδ T细胞，它们分别表达αβ TCR和γδ TCR。尽管γδ T细胞的发现已历时多年，但其受体组装机制及抗原识别模式仍尚未完全明了，这一现状极大地限制了γδ T细胞在肿瘤免疫治疗领域的研究与应用进展。
2024年4月24日，西湖大学生命科学学院的周强课题组、施一公课题组助理研究员宿强等人在《Nature》期刊上发表了题为“Structures of human γδ T cell receptor–CD3 complex”的研究论文。该研究首次揭示了两种经典γδ TCR–CD3复合物的全长冷冻电镜结构，并首次阐明了Vγ依赖的受体组装模式，为深入理解γδ TCR在配体识别及T细胞激活过程中的独特性提供了重要的科学见解。
非典型T细胞亚群——γδ T细胞
与人体疾病密切相关，诸多疾病的发生发展均可归结为免疫系统的功能失调或败退。人体免疫系统犹如一位强健且敏锐的战士，能够针对疾病状况灵活应对。其中，T细胞介导的细胞免疫构成了这位战士的锐利武器，不仅能够抵御病原体的入侵，直接消灭受感染的细胞，还能激活其他免疫细胞，并调控免疫反应的进程。而T细胞受体（TCR）则如同战士手中的精准雷达，助力其准确识别外来敌害。
在T细胞这一庞大的家族中，存在着众多角色，它们在人体免疫系统中各司其职。其中，αβ T细胞作为T细胞的主要构成部分，占据了T细胞总数的95%以上。若将αβ T细胞比作T细胞部队中的“主力军”，那么γδ T细胞则堪称“特种兵”。γδ T细胞在人体外周血淋巴细胞中的含量较少，仅占1%-5%左右，但其反应速度极为迅速，作为免疫系统的第一道防线，能够迅速启动先天性免疫反应。
γδ T细胞于1980年代中期被发现，其与αβ T细胞在受体构成上存在显著差异，其受体由TCRγ和TCRδ两条链组成。尽管γδ T细胞在人体中的含量不多，但其在细胞免疫中发挥着至关重要的作用。因此，科学家们长期以来一直致力于探究这个非典型T细胞亚群的受体结构特征，以期揭示其独特的免疫功能和作用机制。
γδ T细胞与肿瘤细胞的相互作用机制探索
CD3作为一种关键的白细胞分化抗原，广泛表达于各类T细胞表面，是T细胞受体（TCR）信号传导系统的重要组成部分。在T细胞系统中，存在两类主要的TCR：αβ TCR和γδ TCR，它们均能与CD3分子结合，形成TCR–CD3复合物，在T细胞激活和信号传导中发挥着核心作用。TCR–CD3复合物的信号转导机制及受体识别特性一直是该领域的研究热点和难点。
本研究团队通过重组表达技术，成功构建了包含γδ TCR–CD3复合物的6个组分的全长分子体系。经过精细的纯化与表征，研究团队获得了在分子筛上呈现均一且性质稳定的蛋白样品，这标志着他们在γδ TCR结构生物学的研究道路上迈出了重要一步。
经过一系列严谨的实验过程，研究团队最终成功解析了γδ TCR–CD3复合物的高分辨率结构。这一突破性成果揭示了γδ TCR与αβ TCR在结构上的显著差异：Vγ5Vδ1 TCR以一种前所未有的二聚体状态存在，而Vγ9Vδ2 TCR则呈现为单体形式，且其胞外域具有更高的灵活性。这些发现为深入理解γδ T细胞与肿瘤细胞的相互作用机制提供了重要的结构生物学基础。
人Vγ9Vδ2和Vγ5Vδ1 TCR–CD3复合物的冷冻电镜结构引发深入探索
人Vγ9Vδ2和Vγ5Vδ1 TCR–CD3复合物的冷冻电镜结构的惊喜发现，激发了研究团队对γδ T细胞受体结构的深入思考。特别是Vγ5Vδ1 TCR展现出的二聚体状态，引发了团队对其是否为体外过表达产物的疑问。在生理条件下，若Vγ5Vδ1 TCR确实以二聚体形式存在，那么这种二聚体状态究竟有何生物学意义？为何不同V区序列的γδ TCR–CD3复合物会呈现出不同的寡聚化状态？此外，Vγ9Vδ2 TCR的胞外区相较于αβ TCR展现出更高的灵活性，这种灵活性对γδ T细胞的激活过程又会产生怎样的影响？在解析两种经典γδ TCR–CD3复合物结构的过程中，团队还观察到了一团类似胆固醇分子的多余密度，这与αβ TCR–CD3复合物中的观察相似，那么它在γδ T细胞激活中扮演着怎样的角色？
为了解答这些重大的科学问题，尽管团队成员均具备结构生物学背景，但他们毅然选择了一条充满挑战的道路——自学免疫学实验技术。从慢病毒转染体系的初步摸索，到阳性细胞的筛选，再到流式数据的分析，以及荧光寿命成像显微镜（FLIM）的应用，团队不断尝试、不断突破，逐步完善了研究成果。
然而，当研究论文提交后，却在第一轮同行评议中遭遇了诸多质疑：分辨率不足、对照组设置不够充分、为领域带来的生物学见解不够深入等。面对这些质疑，研究团队没有退缩，而是选择了直面问题、解决问题。在接下来的三个月里，他们进行了无数次的克隆构建、蛋白纯化、数据收集与处理，构建了稳定转染的细胞系，进行了T细胞激活实验、流式染色分析以及FLIM-FRET实验等。
最终，他们获得了6个高分辨率结构，为这项研究画上了圆满的句号。这一全新的起点，不仅打开了γδ T细胞结构免疫学的大门，更让团队对“知其然，知其所以然”有了更深刻的理解。
研究团队用强有力的证据回答了最初提出的疑问：Vγ5Vδ1 TCR的二聚体状态在生理条件下是确实存在的。他们利用FLIM-FRET技术证实了细胞膜上的Vγ5Vδ1 TCR复合物呈现寡聚状态，并且这种二聚体状态对于其识别配体是必需的。为了进一步证明这一点，团队构建了稳定表达野生型Vγ5Vδ1 TCR（二聚体状态）或突变体Vγ5Vδ1 TCR（单体状态）的Jurkat细胞系，并通过抗原呈递细胞以及抗CD3抗体/抗CD28抗体进行了T细胞激活实验。实验结果表明，二聚型的野生型Vγ5Vδ1 TCR对于T细胞激活是必需的。
那么，为何单体形式的Vγ5Vδ1 TCR无法启动T细胞激活呢？团队构建了CD1d-α-GalCer四聚体，并运用流式细胞术测定了野生型Vγ5Vδ1 TCR（二聚体状态）和突变体Vγ5Vδ1 TCR（单体状态）结合配体能力的差异。他们推测，由于二价和单价结合模式的区别，导致突变体Vγ5Vδ1 TCR无法结合CD1d-α-GalCer四聚体，从而无法介导T细胞激活。这一发现为深入理解γδ T细胞的激活机制提供了新的视角和思路。
免疫学领域的审稿人对本项研究工作给予了高度赞誉：研究团队从γδ TCR–CD3复合物的结构入手，巧妙结合了生物化学、免疫学及细胞生物学等多学科技术手段，系统地解析了该复合物的高分辨率结构，从而揭示了γδ TCR所独具的特性。此外，研究团队基于结构分析，为免疫学家提供了深刻的见解，为γδ TCR在细胞免疫治疗中的应用奠定了坚实的基础，并为其未来的发展贡献了新的力量。
γδTCR–CD3复合物展现出对大小和结构上多样化的配体的识别能力，这一发现标志着研究团队在γδ T细胞结构免疫学领域的新起点。展望未来，研究团队将矢志不渝地继续探索γδ T细胞的奥秘，我们共同期待他们在这一领域发现更加绚丽的科学风景！
| 名称 | 货号 | 规格 |
| PE Mouse Anti-Human CD3(SP34-2) | 552127 | 50Tst |
| T7 RNA 聚合酶 | abs60153-250KU | 250KU |
| resDNASEQ™ 定量 Vero DNA 试剂盒 | A41797 | EA |
| T7 RNA聚合酶残留检测试剂盒（ELISA法） | abs590015-96T | 96T |
