CD8⁺T 细胞通过T细胞受体（TCR）识别细胞内抗原，这是适应性免疫对抗感染和癌症的核心机制。然而，从患者样本中鉴定出TCR仍然十分复杂。一项新研究提出了一种快速从头设计迷你结合剂（minibander, miBd）的平台，该平台利用最先进的计算机生成模型，设计出靶向识别与癌症相关的肽结合主要组织相容性复合体（pMHC）—SLLMWITQC/HLA-A*02:01（NY-ESO-1）的miBd。通俗的说，miBd是一种人工合成的能精准识别癌细胞表面pMHC复合物的小分子，像“迷你抓手”一样牢牢结合目标，起到特异性识别和结合的作用，来帮助T细胞绑定和杀伤癌细胞。 

      miBd的设计整合计算机的交叉筛选可实现特异性的预筛选计算，结合分子动力学模拟则有助于提高体外实验成功的可预测性。通过这个平台鉴定出一种高亲和力的NY-ESO-1（癌症相关抗原）miBd，并通过冷冻电子显微镜确认了其结构；将这种整合到嵌合抗原受体中后，可诱导对 NY-ESO-1⁺黑色素瘤细胞的杀伤。研究还设计并验证了针对新抗原 pMHC 复合体 RVTDESILSY/HLA-A*01:01（其结构未知）的结合剂，这证明了该平台在精准免疫治疗中的潜力。 

     研究中用到了两种关键的电脑模拟技术，来提高miBd的可靠性。一是“in silico cross-panning（计算机交叉筛选）”给miBd做“特异性测试”：在电脑里模拟它和各种相似的“目标分子变体”（比如癌细胞标签上的肽段发生微小突变后的版本）结合的情况，提前筛掉那些会“认错目标”的miBd，确保留下的只专一识别癌细胞的特定标签。二是“molecular dynamics simulations（分子动力学模拟）” miBd做“稳定性预测”：用电脑模拟miBd和目标结合时的动态变化，比如它们之间的相互作用力是否稳定、结合界面会不会轻易松动。通过模拟能更准确地预测哪些miBd在实际实验中能成功结合目标，减少失败率。基于这些模拟结果，选择如NY1-B04这种在结合界面具有最低构象多样性和最低相互作用能量波动的miBd，提高了其与目标pMHC结合的可靠性，优化了亲和力和特异性。 

miBd的特点和对pMHC的识别 

    在该研究中，miBd是人工设计的用于识别pMHC复合物的生物分子，而pMHC（肽结合主要组织相容性复合体）是细胞表面自然存在的复合物，二者的核心区别是本质与来源不同。pMHC是细胞自身合成的天然复合物，由主要MHC（人类中称为 HLA）分子与内源性或外源性肽段结合形成，广泛存在于所有有核细胞表面，其功能是向T细胞展示细胞内的抗原信息（如癌细胞的异常肽段）。而miBd是通过人工智能生成模型（如 RFdiffusion）从头设计的人工蛋白质，不存在于自然生物体内，专门设计用于精准识别特定的pMHC复合物（如癌细胞表面的 NY-ESO-1 相关 pMHC）。 

    在结构与功能上的不同：pMHC的结构由MHC分子的α1、α2、α3结构域和β2微球蛋白组成，其中α1和α2结构域形成肽结合槽，用来容纳并展示9-11个氨基酸的肽段，其功能是作为T细胞受体（TCR）的识别靶点，启动免疫反应。miBd的结构则是紧密堆积的四个α 螺旋束，这些螺旋几乎平行于pMHC中的肽段排列，通过关键氨基酸残基与pMHC形成盐桥、氢键等相互作用，从而特异性结合目标pMHC；其功能是作为人工识别元件，替代TCR 在免疫疗法中引导T细胞攻击表达特定pMHC的癌细胞。 

从多角度看这项技术的实用性和挑战 

这项从头设计pMHC结合剂（miBd）的技术展现出显著的潜在价值，同时也存在一定挑战， 

1.  临床应用：由于精准性与广谱性兼具，适配个性化治疗。靶向明确，可直接介导抗肿瘤效应。设计的miBd能特异性结合癌细胞表面的pMHC（如NY-ESO-1相关的 SLLMWITQC/HLA-A*02:01），将其整合到嵌合抗原受体（CAR）中后，可诱导 T 细胞对表达该pMHC的癌细胞产生杀伤作用（如NY1-B04 miBd能有效杀死NY-ESO-1⁺黑色素瘤细胞），直接验证了其临床治疗潜力。覆盖已知抗原与未知新抗原，适配多种场景。不仅能靶向结构明确的已知肿瘤抗原（如 NY-ESO-1），还能通过 AlphaFold2 预测结构，设计针对未知结构的新抗原 pMHC（如 RVTDESILSY/HLA-A*01:01），这意味着其可用于个性化癌症治疗 — 针对患者特有的突变抗原定制治疗方案，拓宽了临床适用范围。时间周期短，适应临床快速应用需求。从设计到验证仅需4-6周，远快于传统从患者体内筛选TCR 的数月至数年周期，能更快响应临床治疗需求（如晚期癌症患者的紧急治疗）。 

2.  复杂程度：技术流程高度集成，但关键步骤已实现标准化。核心设计依赖计算工具，但流程可标准化。技术核心依赖 RFdiffusion、ProteinMPNN、AlphaFold2 等AI生成模型和结构预测工具，以及分子动力学模拟进行筛选，这些步骤已形成明确的流程（如：生成骨架→序列设计→结构评估→特异性预筛选），且计算成本可控（如单个miBd -靶标复合物的预测耗时< 10 秒）。实验验证步骤成熟，可依托现有平台完成。体外筛选（如哺乳动物试验、四聚体染色）和功能验证（如CAR-T细胞杀伤实验）均基于成熟的细胞生物学技术，无需开发全新实验体系，便于在现有临床前研究平台中推广。 

3.  可实用性：具备效率与安全性，和规模化潜力，成功率与特异性能满足实用需求。针对已知抗原的筛选中，能从44个候选miBd中获得1个高亲和力结合剂miBd（NY1-B04, Kd= 6.92nM）；针对新抗原的成功率约 2%（96个候选中获得2个有效miBd），且通过计算预筛选大幅降低了假阳性率，减少了后续实验成本。 

4.  分子特性适合体内应用：miBd为小型蛋白（由4个α螺旋组成），尺寸远小于抗体，可能降低免疫原性（引发机体对 miBd 自身的免疫反应风险较低），且结合模式稳定（冷冻电镜验证其与 pMHC 的结合构象与预测一致），为体内应用提供了基础。 

5.  潜在挑战：需解决免疫原性与体内验证问题。尽管miBd尺寸小，但作为人工设计的全新蛋白，仍有可能引发机体免疫反应（如抗miBd抗体产生）；此外，目前仅验证了体外杀伤效果，其体内稳定性、长期安全性及对实体瘤的穿透能力仍需进一步验证，这是其走向临床的关键限制。

     研究中提到使用基因修饰的miBd-CAR-T细胞，也称为“immune- targeting minibinder for pMHC activated cytotoxic T”细胞(IMPAC-T)增强了对标靶pMHC肽段的识别。技术上虽然TCR-T与CAR-T都属于改造T细胞的免疫疗法，但核心差异在于识别靶点的工具，TCR-T用的是天然或改造的T细胞受体（TCR），靠它识别癌细胞表面的pMHC（“坏标签”）；CAR-T 用的是人工设计的“嵌合抗原受体（CAR）”，传统上CAR识别的是癌细胞表面的蛋白质抗原（而非pMHC）。  

     而miBd与CAR-T的联系正是通过“工具改造”实现的。研究中的miBd作为一种 “迷你探测器”也是一种 “跨界工具”。它的功能类似TCR专门识别pMHC，但最终是被“装”在CAR上（而不是直接替代TCR）。也就是说，研究团队把miBd作为CAR的“头部识别探测器”，让CAR-T细胞既能像TCR那样精准识别pMHC，又保持了CAR-T“人工改造受体”的技术框架。简单说，这是一种“给CAR-T装上TCR式识别能力”的混合技术：用CAR的结构，搭载 miBd（替代传统CAR的识别部分），让T细胞既能精准盯紧pMHC，又能像CAR-T一样高效杀癌，因此miBd和CAR-T直接联在一起了。

针对pMHC上呈递的NY-ESO-1（157-165）肽段设计的miBds，并采用分子动力学模拟获得的构象多样性评估指标进行筛选

De novo-designed pMHC binders facilitate T cell–mediated cytotoxicity toward cancer cells.   Science 24 July 2025