T細胞是免疫系統的核心組成部分，分為αβ T與γδ T兩大亞群。其中，αβ T細胞通過識别MHC分子提呈的多肽抗原來激活免疫應答¹。1984年發現的γδ T細胞，因其對腫瘤和病原體的快速響應能力，被認為是連接固有免疫與适應性免疫的橋梁。以人體外周血中最豐富的γδ T細胞亞群——Vγ9Vδ2 T細胞為例，它們通過感知靶細胞胞内代謝産物磷抗原（phosphoantigens, pAgs）信号實現對異常細胞的快速識别²。與依賴MHC分子呈遞抗原的αβ T細胞不同，γδ T細胞的激活由嗜乳脂蛋白（butyrophilin, BTN）家族介導³。BTN家族的大多數成員主要由胞外類似于免疫球蛋白可變區（IgV）和恒定區（IgC）的結構域，跨膜（TM）和近膜（JM）區共同形成的coiled-coil區域，和胞内的B30.2/SPRY結構域組成⁴。在BTN家族成員中，BTN3A1、BTN3A2、BTN3A3和BTN2A1已被證明在識别pAgs和激活Vγ9Vδ2 T細胞中發揮作用。清華大學張永輝教授和其他團隊的先前研究表明，BTN3A1通過胞内B30.2結構域結合磷抗原^5,6，形成的複合界面促進了與BTN2A1 B30.2的相互作用并介導由内而外（inside-out）的免疫激活⁷。在胞外，之前研究表明BTN2A1的胞外區能夠與TCR Vγ9鍊的胚系編碼區結合⁸，但BTN3A1的胞外區是否與TCR結合仍存在争議⁵；這些BTN分子如何組裝成功能性複合體并精确調控T細胞應答，更是該領域亟待解決的重要科學問題。

2025年6月11日，北京大學、昌平實驗室肖俊宇課題組與張永輝課題組合作，在《Immunity》雜志發表題為“Structures of butyrophilin multimers reveal a plier-like mechanism for Vγ9Vδ2 T cell receptor activation”的研究論文，系統揭示了這類γδ T細胞的識别機制：在靶細胞内部，BTN3A1與BTN2A1協同結合磷抗原，實現對胞内代謝變化的高效感知；在靶細胞表面，BTN3A2與BTN3A1形成異源二聚體，并與BTN2A1共同構建出“分子鉗”結構——一側鉗住TCR的Vγ9鍊，另一側結合Vδ2鍊的頂端區域，驅動TCR發生構象變化，最終實現激活。該研究為開發靶向γδ T細胞的免疫療法提供了重要的結構基礎和理論依據。

圖1. 研究内容總結。BTN多聚體感知磷抗原促進Vγ9Vδ2 TCR結合和T細胞激活，靶向BTN3A的抗體TH001或靶向BTN2A1的抗體TH002可以分别促進和抑制激活

研究團隊首先解析了磷抗原HMBPP（4-羟基-3-甲基-2-烯基焦磷酸）結合狀态下全長BTN3A1-BTN3A2–BTN2A1多聚體及其與Vγ9Vδ2 TCR複合物的高分辨率冷凍電鏡結構。研究發現，磷抗原HMBPP的存在穩定了BTN3A1-BTN3A2與BTN2A1形成的1:1:2四聚體複合物，BTN3A2和BTN2A1胞外區通過IgV結構域的CFG面結合，遮蔽BTN2A1的TCR結合位點。細胞實驗表明，破壞二者結合的BTN3A-IgV突變（如E35A、E106A）和BTN2A1-IgV突變（如E35A、R56A、E59A）能顯著增強Vγ9Vδ2 T細胞的激活。

當TCR結合時，BTN多聚體發生旋轉構象變化，解離的BTN3A2與BTN2A1胞外區形成雙“鉗臂”，分别結合TCR的不同區域。BTN2A1結合TCR Vγ9鍊側面的胚系編碼區域ABED面；BTN3A2被确認為領域内長期尋找的“第二配體”——它占據了TCR頂部，不僅結合Vδ2鍊的胚系編碼區域（CDR1δ/CDR2δ/HV4δ），也結合克隆特異性的CDR3δ環（Leu97δ）和Vγ9鍊的CDR3γ環（Glu105γ/Lys108γ）。

該研究揭示的這一獨特“鉗式抓握”雙配體識别機制與已報道的αβ TCR–配體識别機制截然不同。随後，為了進一步探究BTN–TCR相互作用的重要性，團隊根據界面關鍵殘基設計BTN3A2、BTN2A1和TCR蛋白的突變位點進行T細胞激活實驗，并結合先前表位定位研究數據進行整合分析，結果表明關鍵殘基的突變多數可以削弱或消除T細胞的激活。這在分子和細胞層面闡明了γδ T細胞的雙重免疫特性：既通過胚系編碼區域介導快速的固有免疫響應，又通過互補決定區（CDR3）介導特異性的适應性免疫識别。

研究團隊還開發了高活性的BTN3A激動型抗體TH001以及BTN2A拮抗型抗體TH002，并解析了這兩種抗體與BTN蛋白形成複合物的結構。TH001與已開發的抗體ICT01相比，具有更高親和力和促進T細胞對腫瘤細胞的殺傷效果；與抗體20.1相比，占據了更多的BTN3A表位。TH002則通過阻斷BTN2A1的TCR結合表位抑制T細胞激活。這不僅有助于進一步闡明γδ T細胞的激活機制，也有望應用于實體瘤治療和自身免疫病幹預。

值得一提的是，這項研究與哈爾濱工業大學黃志偉教授團隊于2025年5月在《Immunity》雜志發表的研究成果相互印證，共同增進了對BTN多聚體複合物形成和γδ T細胞活性調控的理解。

beat365官方网站2022級博士研究生張邁、北京大學前沿交叉學科研究院2023級博士研究生王一晴（PTN項目）、蘇州大學第一附屬醫院蔡甯甯、清華大學藥學院2023級博士研究生屈瑩瑩為論文的共同第一作者。張永輝教授（清華大學藥學院、清華-北大生命科學聯合中心、北京生物結構前沿研究中心）和肖俊宇教授（基因功能研究與操控全國重點實驗室、beat365官方网站、北大-清華生命科學聯合中心、昌平實驗室）為論文的共同通訊作者。清華大學馬先強、蘇州大學附屬第一醫院張學光教授等為該研究也做出了重要貢獻。

該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、昌平實驗室、beat365官方网站啟東産業創新基金等項目的資助。北京大學冷凍電鏡平台、昌平實驗室冷凍電鏡平台、清華大學生物樣品制備與鑒定平台、beat365官方网站儀器中心、清華大學蛋白質研究技術中心為該研究提供了有力保障。

原文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.05.011

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