上科大劉雪松團(tuán)隊開發(fā)AI模型TcrDesign，實現(xiàn)表位特異性全長TCR的從頭設(shè)計和驗證

編輯丨王多魚

排版丨水成文

T細(xì)胞受體（TCR）是適應(yīng)性細(xì)胞免疫識別的關(guān)鍵分子，負(fù)責(zé)識別由主要組織相容性復(fù)合體（MHC）呈遞的抗原肽。針對特定靶抗原獲得高效、特異性的 TCR，一直是腫瘤免疫治療的核心難題。

傳統(tǒng)實驗篩選方法往往耗時耗力、成本較高，近年來雖然出現(xiàn)了一些 AI 輔助設(shè)計工具，但大多聚焦于設(shè)計 TCR 的局部區(qū)域，且缺乏濕實驗驗證。

2026 年 4 月 28 日，上海科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉雪松課題組（刁凱旋、陳靜為論文共同第一作者）在Science China Life Sciences期刊發(fā)表了題為：TcrDesign: de novo design of epitope specific full-length T cell receptors 的研究論文。

該研究在免疫細(xì)胞受體蛋白的 AI 設(shè)計方向取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊構(gòu)建了一個能夠從頭生成靶抗原特異性全長 T 細(xì)胞受體（TCR）的 AI 模型——TcrDesign，并驗證了 AI 設(shè)計 TCR 的靶抗原結(jié)合活性與腫瘤細(xì)胞殺傷效能，為 TCR 相關(guān)免疫療法的設(shè)計提供了新工具。

在這項新研究中，研究團(tuán)隊開發(fā)了基于 Transformer 架構(gòu)的TcrDesign，其由兩個相互配合的模塊組成：TcrDesign-B用于預(yù)測 TCR 與肽-MHC 復(fù)合物的結(jié)合；TcrDesign-G用于生成表位特異性的全長 TCR 序列（aTCR 和 bTCR）。其在大規(guī)模未標(biāo)注 TCR 和表位數(shù)據(jù)上進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練，從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)免疫識別相關(guān)規(guī)律。TcrDesign 首次實現(xiàn)了靶抗原特異性全長 TCR 的 AI 從頭設(shè)計并濕實驗驗證。

TcrDesign 模型架構(gòu)

研究團(tuán)隊利用 TcrDesign 針對腫瘤相關(guān)抗原 MART-1- HLA-A*02:01 設(shè)計了 9 條 TCR，經(jīng)實驗驗證，其中 3 條能和靶抗原結(jié)合并殺傷靶抗原表達(dá)細(xì)胞，且 AI 設(shè)計的 TCR 和已知的天然 TCR 存在顯著序列差異，提示了 TcrDesign 利用學(xué)習(xí)到的深層次 TCR-靶抗原結(jié)合的規(guī)律設(shè)計 TCR。

AI 設(shè)計的 TCR 的實驗驗證結(jié)果

總的來說，該研究開發(fā)了一個基于大規(guī)模未標(biāo)記的 TCR 和表位數(shù)據(jù)集的 AI 模型——TcrDesign，為設(shè)計和生成生成表位特異性全長 TCR 提供了一種高效且模塊化的方法，并通過實驗驗證了其有效性。

論文鏈接：

https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-025-3232-5