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前言

在過(guò)去的幾十年中,腫瘤免疫治療已發(fā)展成為一種具有更好的腫瘤靶向性、安全性和低毒性的治療方法。其中基于個(gè)性化新抗原的樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)疫苗的臨床應(yīng)用取得了巨大進(jìn)展。新抗原疫苗是一種非常有吸引力的癌癥疫苗,除了單獨(dú)用作疫苗外,DNA、RNA、肽和腫瘤裂解物也可以裝載到DC細(xì)胞上。

DC疫苗具有許多優(yōu)勢(shì),首先DC細(xì)胞是抗原呈遞細(xì)胞(APC),負(fù)責(zé)攝取、處理抗原并將其呈遞給T細(xì)胞以激活免疫應(yīng)答,新抗原只有在被APC吸收并呈遞給T細(xì)胞后才能發(fā)揮抗腫瘤作用。其次,它把DC細(xì)胞當(dāng)做載體,不受其它因素的限制,如DNA的整合效率、核酸酶的影響以及佐劑等。

自2010年第一種DC疫苗sipuleucel-T被批準(zhǔn)臨床使用以來(lái),已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)百項(xiàng)研究和臨床試驗(yàn)。這些臨床研究已經(jīng)證明DC疫苗是穩(wěn)定、可靠而且是非常安全的。基于新抗原的DC疫苗是一種安全、有效、可行的治療策略,將為癌癥患者帶來(lái)新的希望。

個(gè)性化新抗原

腫瘤抗原有三種主要來(lái)源:腫瘤相關(guān)抗原(TAAs)、致癌病毒衍生抗原和腫瘤特異性抗原(TSA、新抗原)。腫瘤細(xì)胞中發(fā)生的突變可以產(chǎn)生新的自身抗原表位,稱為新表位或新抗原�；�于新抗原而非傳統(tǒng)TAAs的疫苗有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先,新抗原僅由腫瘤細(xì)胞表達(dá),因此可以引發(fā)真正的腫瘤特異性T細(xì)胞反應(yīng),從而防止對(duì)非腫瘤組織的“脫靶”損傷。第二,新抗原是源于體細(xì)胞突變的新表位,它有可能繞過(guò)T細(xì)胞對(duì)自身表位的中心耐受,從而誘導(dǎo)對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。此外,這些疫苗增強(qiáng)的新抗原特異性T細(xì)胞反應(yīng)持續(xù)存在并提供治療后免疫記憶的潛力,這為長(zhǎng)期預(yù)防疾病復(fù)發(fā)提供了可能性。

新抗原是是腫瘤免疫治療的非常有吸引力的靶點(diǎn),由于下一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用,通過(guò)描述腫瘤組織內(nèi)的遺傳改變、異常轉(zhuǎn)錄后mRNA處理和異常mRNA翻譯事件來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)新抗原已成為可能。因此,以新抗原為基礎(chǔ)的療法,如癌癥疫苗,已在臨床試驗(yàn)中得到廣泛測(cè)試,并已證明具有良好的安全性和有效性,為腫瘤免疫治療開(kāi)辟了一個(gè)新紀(jì)元。

新抗原的鑒定

為了識(shí)別腫瘤特異性的體細(xì)胞突變,從患者身上采集腫瘤活檢樣本和非腫瘤組織樣本(通常是外周血單個(gè)核細(xì)胞),以進(jìn)行腫瘤和種系DNA的全外顯子序列測(cè)定。另外,RNA測(cè)序提供了關(guān)于突變基因表達(dá)和進(jìn)一步確認(rèn)突變的有效信息。根據(jù)腫瘤類型,通常可以識(shí)別出大量腫瘤特異性突變;然而,并非所有突變都會(huì)導(dǎo)致新表位被免疫系統(tǒng)識(shí)別的,這是由于HLA的限制。已知HLA-A、HLA-B、HLA-C等位基因共有16000多個(gè),因此,在預(yù)測(cè)潛在的免疫原表位的時(shí)候,需要考慮HLA分型。

用計(jì)算方法預(yù)測(cè)MHC-I結(jié)合表位,與HLA有較強(qiáng)親和力(IC50<150nmol/l)的肽被認(rèn)為更有可能誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞應(yīng)答。目前,各種預(yù)測(cè)MHC-I遞呈表位的各種計(jì)算方法已被開(kāi)發(fā),包括利用質(zhì)譜進(jìn)一步改進(jìn)預(yù)測(cè)算法。然而,迄今為止,表位預(yù)測(cè)方法主要集中在MHC-I結(jié)合表位上,MHC-II更具彈性的結(jié)合表位使其表位預(yù)測(cè)更加復(fù)雜。

除了計(jì)算方法之外,誘導(dǎo)新抗原特異性免疫反應(yīng)的另一種方法是使用腫瘤裂解物。自體APCs,通常是DCs,可以從患者體內(nèi)分離出來(lái),暴露于腫瘤溶解物中,然后再注射回患者體內(nèi),目的是刺激對(duì)TAAs或新抗原的免疫反應(yīng)。這種方法避開(kāi)了鑒定患者特異性新抗原所需的測(cè)序和計(jì)算分析。然而,TAAs不太可能具有免疫原性,此外,由于非免疫原性自身抗原的豐度較高,可能降低相關(guān)新表位刺激免疫反應(yīng)的能力。

DC疫苗

在人類中,骨髓中的DC前體細(xì)胞分為兩個(gè)主要的DC亞群,漿細(xì)胞樣DC(pDC)和常規(guī)DC(cDCs),根據(jù)其表型包括兩大類——cDC1和cDC2。對(duì)于pDC,表面標(biāo)記物主要包括CD123、CD303、CD304和CD45RA,它們特異性分泌I型干擾素(IFN-I),同時(shí)將抗原呈遞給T細(xì)胞并激活T細(xì)胞。對(duì)于cDC1,表面標(biāo)記物主要包括Cleca9A、XCR1和CD141,cDC1具有交叉呈遞和誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T細(xì)胞免疫反應(yīng)的能力,并且還可以顯著刺激同種或自體CD4+T細(xì)胞的免疫反應(yīng)。對(duì)于cDC2,表面標(biāo)記物主要包括CD1c、CD1a和CD103,它們可以呈遞可溶性抗原,但很少呈遞來(lái)自壞死細(xì)胞的抗原。

制備DC疫苗的原理很簡(jiǎn)單。患者的樹(shù)突狀細(xì)胞前體細(xì)胞在體外分離培養(yǎng),裝載腫瘤抗原,然后轉(zhuǎn)移回患者體內(nèi)。然后,DC刺激特異性抗腫瘤T細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用。經(jīng)過(guò)近10年DC疫苗領(lǐng)域的努力,2000年,基于DC的免疫治療首次用于原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤患者。2010年,美國(guó)FDA批準(zhǔn)Sipuleucel-T作為第一種治療前列腺癌的DC疫苗。Sipuleucel-T由外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)組成,其中包括APC,由PA2024體外激活,PA2024是一種重組蛋白,主要包括前列腺特異性抗原和前列腺酸性磷酸酶。

Sipuleucel-T的臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,Sipuleucel-T組的36個(gè)月生存率為31．7%,安慰劑組為23%。Sipuleucel-T組的中位生存期為25．8個(gè)月,與安慰劑組的21．7個(gè)月相比增加了4．1個(gè)月。這表明該藥物可以顯著延長(zhǎng)患者的生存期,DC疫苗可以給患者帶來(lái)生存益處。另一項(xiàng)關(guān)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的臨床試驗(yàn)也顯示了DC疫苗的優(yōu)越療效。ICT-107是一種自體DC疫苗,含有6種不同的針對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的肽。在先前的I期研究中,21名接受ICT-107治療的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者表現(xiàn)出良好的耐受性,而在16名新診斷患者中,6名患者沒(méi)有出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā),這表明該DC疫苗具有良好的耐受性和抗腫瘤活性。

DC疫苗的基礎(chǔ)是選擇免疫原性抗原,以便在DC成熟的同時(shí)有效激活免疫系統(tǒng)。由于每個(gè)患者腫瘤中的抗原都具有高度特異性,因此裝載個(gè)性化新抗原的DC細(xì)胞是一種有吸引力的策略。

個(gè)性化新抗原DC疫苗的臨床進(jìn)展

僅依靠新抗原的腫瘤疫苗不能完全消除惡性腫瘤。原因不是新抗原本身,而是因?yàn)榇蠖鄶?shù)試驗(yàn)使用新抗原來(lái)解決腫瘤細(xì)胞抗原性弱的問(wèn)題,但沒(méi)有解決癌癥患者免疫細(xì)胞功能缺陷的問(wèn)題。惡性腫瘤患者通常免疫功能低下,體內(nèi)很難啟動(dòng)抗腫瘤免疫反應(yīng)。其中一個(gè)主要原因是患者體內(nèi)抗原提呈細(xì)胞的功能被抑制,抗原激活的T細(xì)胞不能被有效提呈。因此,為了獲得良好的臨床療效,免疫治療不僅要解決與抗原有關(guān)的問(wèn)題,還要解決腫瘤患者的免疫抑制問(wèn)題。換句話說(shuō),當(dāng)許多腫瘤特異性抗原被注射到體內(nèi)時(shí),有必要確保它們被機(jī)體的抗原呈遞細(xì)胞有效地吸收和呈遞,并且有足夠數(shù)量的效應(yīng)T細(xì)胞被激活。

2015年,第一個(gè)個(gè)性化的新抗原DC疫苗開(kāi)始在一期臨床試驗(yàn)中測(cè)試。他們招募了3名III期的黑色素瘤患者,并用ipilimumab治療。然后,通過(guò)全外顯子組測(cè)序和計(jì)算機(jī)模擬表位預(yù)測(cè)識(shí)別出體細(xì)胞突變,以篩選合適的新抗原。此外,從每位患者中選擇7種新抗原,裝載到從PBMC分離的DC,體外培養(yǎng),然后靜脈注射到患者體內(nèi),共進(jìn)行三次治療。治療后,觀察到T細(xì)胞引發(fā)的免疫反應(yīng)增強(qiáng),而三名患者均存活,未觀察到自身免疫不良反應(yīng),這表明使用個(gè)性化新抗原的DC疫苗是安全可靠的。

在2020年進(jìn)行的另一項(xiàng)試驗(yàn)中,首次證明了個(gè)性化新抗原DC疫苗在晚期非小細(xì)胞肺癌患者中的活性。在這項(xiàng)研究中,共招募了12名晚期肺癌患者,并從每位患者的腫瘤組織中分離和鑒定了13-30種基于肽的個(gè)性化新抗原。同時(shí),從每位患者中提取PBMC,分離DC,然后用相應(yīng)的新抗原裝載DC細(xì)胞,形成個(gè)性化的新抗原DC疫苗治療患者。研究顯示整體25%的客觀應(yīng)答率和75%的疾病控制率。此外,僅觀察到輕微和短暫的副作用。

目前,多項(xiàng)針對(duì)個(gè)性化新抗原負(fù)載的DC疫苗正在進(jìn)行臨床試驗(yàn),這些試驗(yàn)大多處于第一階段。

個(gè)性化新抗原DC疫苗的聯(lián)合治療

將個(gè)性化新抗原DC疫苗與其他策略(如化療和免疫檢查點(diǎn)抑制劑)相結(jié)合是提高腫瘤治療疫苗療效的另一個(gè)有效方法。化療被認(rèn)為是一種免疫治療伙伴,通過(guò)增強(qiáng)抗原產(chǎn)生和呈遞以及誘導(dǎo)T細(xì)胞免疫反應(yīng)來(lái)提高免疫治療效果,在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中,使用了pp65負(fù)載的DC疫苗與劑量強(qiáng)化的替莫唑胺相結(jié)合,結(jié)果顯示,中位PFS為25．3個(gè)月,OS為41．1個(gè)月,兩者都遠(yuǎn)高于新診斷膠質(zhì)瘤患者的統(tǒng)計(jì)中位生存期(小于15個(gè)月)。

新抗原疫苗與免疫檢查點(diǎn)抑制劑結(jié)合,如抗PD-1、抗PD-L1和抗CTLA-4抗體,被認(rèn)為能產(chǎn)生強(qiáng)大的T細(xì)胞免疫反應(yīng)以殺死腫瘤。在一項(xiàng)I期試驗(yàn)中,16名黑色素瘤患者使用了MART-1肽負(fù)載的DCs和抗CTLA-4抗體tremelimumab的組合,他們獲得了比單獨(dú)治療更高的持久客觀腫瘤應(yīng)答率。

個(gè)性化新抗原DC疫苗的挑戰(zhàn)

盡管目前的臨床應(yīng)用顯示出有效性,但個(gè)性化的腫瘤新抗原DC疫苗在幾個(gè)方面仍然受到限制。

(i) 新抗原的選擇:腫瘤新抗原的測(cè)序和篩選需要對(duì)每個(gè)患者的腫瘤進(jìn)行個(gè)體檢測(cè)和分析,這是一個(gè)復(fù)雜而耗時(shí)的過(guò)程。此外,新抗原的制造需要更好的制造條件,以確保新抗原的一致性。因此,迫切需要開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)。相信在不久的將來(lái),該工藝的時(shí)間和生產(chǎn)成本將大大降低。

(ii)DC細(xì)胞的來(lái)源和成熟條件:應(yīng)用于個(gè)性化新抗原DC細(xì)胞疫苗的DC細(xì)胞也是個(gè)體化的,有必要從每個(gè)患者身上提取DC細(xì)胞進(jìn)行單獨(dú)培養(yǎng)。此外,DC細(xì)胞的成熟需要抗原、細(xì)胞因子(如GM-CSF)和其他因子(如LPS)的刺激。這一過(guò)程仍然存在一些問(wèn)題,如體外培養(yǎng)過(guò)程所需的密集勞動(dòng)和誘導(dǎo)DC成熟所需的技能。因此,在未來(lái)的研究中,需要努力優(yōu)化體外培養(yǎng),同時(shí)誘導(dǎo)成熟和高質(zhì)量的DC。

(iii)DC遷移的效率:注射回患者體內(nèi)的DC應(yīng)該遷移到淋巴器官以刺激T細(xì)胞實(shí)現(xiàn)有效的免疫反應(yīng),一些促炎細(xì)胞因子,如前列腺素E2(PGE2),可以在一定程度上促進(jìn)DC的遷移。然而,DC的選擇性遷移及其在非淋巴樣和淋巴樣器官中的駐留是受嚴(yán)格調(diào)控的事件,在今后的研究中需要闡明分子調(diào)控機(jī)制,為提高DC疫苗在臨床試驗(yàn)中的刺激條件打下基礎(chǔ)。

小結(jié)

個(gè)性化的腫瘤新抗原對(duì)個(gè)體具有高度特異性,針對(duì)新抗原的腫瘤疫苗可以有效誘導(dǎo)T細(xì)胞產(chǎn)生針對(duì)腫瘤的強(qiáng)大免疫反應(yīng)。個(gè)體化腫瘤新抗原有效性的關(guān)鍵在于它們可以被APC有效吸收和處理,并被輸送到T細(xì)胞以誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)。然而,惡性腫瘤患者的抗原呈遞細(xì)胞功能通常受到抑制。因此,用負(fù)載新抗原的DC疫苗治療患者可以特異性地靶向腫瘤,并確保DC能夠最大限度地發(fā)揮其功效。目前基因新抗原的DC疫苗正在進(jìn)行越來(lái)越多的研究和臨床試驗(yàn),有望為實(shí)體瘤患者帶來(lái)新的希望。

參考文獻(xiàn):

1．Personalized Neoantigen-Pulsed DC Vaccines:Advances in Clinical Applications． Front Oncol． 2021; 11: 701777．