针对癌症的个性化、肿瘤特异性治疗性疫苗

摘要

自20世纪初以来，利用免疫系统的特异性来消除肿瘤的方法一直在发展中^1–三在过去十年中，出现了一些有效的策略，例如免疫治疗现在被广泛认为是治疗癌症患者的一种重要的附加工具。一种有效的方法是过继细胞移植（ACT）^4，5来源于肿瘤滤过淋巴细胞（TIL）和表达高活性T细胞受体（TCR）或嵌合抗原受体（CAR）的基因工程淋巴细胞的自体肿瘤反应性T细胞显示出强大的抗肿瘤活性⁶2017年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了针对B细胞抗原CD19的CAR–T细胞疗法用于儿童急性淋巴细胞白血病。免疫检查点阻断（CPB）已成为另一种临床有效的方法^7，8针对程序性细胞死亡蛋白1（PD1）和细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA4）信号通路的单克隆抗体在广泛的实体和血液恶性肿瘤中显示出临床疗效，这导致FDA批准治疗快速增长的肿瘤类型^7，8ACT和CPB不同的基于免疫的策略说明了当活性T细胞识别其同源抗原时如何根除癌症的前景。

然而，ACT和CPB都有局限性，这反映在受益于这两种疗法的患者人数有限。通过设计，CAR–T细胞治疗针对单一抗原靶点，迄今为止，临床疗效主要在B细胞肿瘤患者身上实现，其中肿瘤细胞大多是均匀的，并表达共同的显性抗原（如CD19）。实体肿瘤通常缺乏共同的表面抗原靶点，这对这种方法提出了相当大的挑战。同样，尽管体外循环有一些有希望的结果，但在大多数已经显示其活性的肿瘤类型中，单药体外循环的客观反应率（ORR）仅限于30%^9–11（例外情况包括微卫星不稳定肿瘤¹²、默克尔细胞癌¹³和霍奇金淋巴瘤¹⁴，其中CPB的ORR为50–80%）。此外，据报道，CPB的抗肿瘤活性在包括微卫星稳定型结直肠癌在内的几种恶性肿瘤中都是最低的¹⁵和胰腺癌¹⁶。

因此，越来越多的研究关注已经转移到了解这些可变反应的生物学基础，以及识别能够预测哪些患者可能对这些治疗产生反应或不产生反应的生物标记物。目前，正在进行大量临床试验来评估联合疗法，这些试验通常基于PD1靶向¹⁷对于CPB，越来越多的证据支持这样一种观点，即肿瘤患者缺乏预先存在的TIL，对治疗反应较小。然而，肿瘤部位存在预先存在的T细胞反应并不能保证抗肿瘤反应¹⁸提高CPB疗效的一种方法是联合应用PD1阻断抗体和CTLA4阻断抗体，这两种抗体已被批准用于治疗黑色素瘤，并正在许多其他恶性肿瘤中进行研究。尽管这种方法可以提高晚期黑色素瘤患者的反应率，但它也会导致更高的毒性^19，20显然，需要其他方法来从这些药物中获得最大利益，同时将毒性降至最低。

实现这一目标的合理方法是将CPB与一种可以使宿主免疫系统对肿瘤存在的疗法相结合。鉴于癌症疫苗既能产生针对肿瘤细胞的新抗原特异性T细胞反应，又能增强现有反应，因此它可能是CPB的有效组合伙伴(图1). 通过选择合适的抗原靶点，可以诱导有效的肿瘤特异性免疫反应，同时最大限度地减少自身免疫。最近的研究表明，肿瘤新抗原是ACT、CPB和治疗性疫苗的关键靶点^21–28在本综述中，我们重点介绍了基于新抗原的个性化肿瘤特异性治疗性癌症疫苗的最新发展。

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图1

操纵对肿瘤的免疫反应。

一|癌症疫苗可以选择合适的抗原靶点，产生针对肿瘤细胞的新抗原特异性T细胞反应。b条|癌症疫苗还可以增强现有的肿瘤特异性T细胞反应。c（c）|最后，癌症疫苗可以增加肿瘤特异性T细胞反应的广度和多样性。总之，这些影响可能导致肿瘤消退。

构建癌症疫苗

随着对抗原发现方法和可溶性免疫调节因子认识的增加，我们对参与有效抗肿瘤免疫反应的关键细胞成分的理解也越来越深入，这一点在其他地方也得到了广泛的综述^29，30产生抗肿瘤免疫反应的基础是由专业抗原呈递细胞（APC）激活或启动原始抗原特异性T细胞，如树突状细胞（DC），这需要不同类型的细胞和不同组织间的相互作用³¹(图2a). 在小鼠和人类中，人们越来越认识到在携带肿瘤的宿主中发生的抗原处理和呈递水平上的各种缺陷³²以及肿瘤特异性T细胞在免疫抑制肿瘤微环境中的功能受损，这是由于原发性免疫抵抗和适应性免疫抵抗的各种机制所致³³肿瘤之间和肿瘤内部的肿瘤异质性³⁴也是癌症免疫治疗发展面临的重大挑战；这方面的一个关键因素是肿瘤细胞在选择性压力下的克隆进化，这导致一些突变克隆扩大，而另一些则导致灭绝³⁵。

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图2

有效癌症疫苗的机制和组成部分。

一|肿瘤抗原呈现过程。作为第一步，抗原呈递细胞（APC）如树突状细胞（DC）遇到的抗原发生在注射部位（或者，在DC疫苗的情况下，抗原可能在注射前外源性装载在APC上）。载抗原的APC通过淋巴管到达引流淋巴结，而引流淋巴结是T细胞启动的主要场所。在淋巴结中，成熟DC在MHC I类分子上呈现肿瘤衍生肽，在CD8上呈现MHC II类分子⁺和CD4⁺T细胞分别为原始型和记忆型。通过向T细胞传递共刺激“信号2”，例如通过CD80–CD28、CD86–CD28，CD70–CD27和CD40–CD40配体（CD40L）相互作用，促进肿瘤特异性T细胞反应的产生。DC产生的IL-12和I型干扰素（IFN）增加了协同刺激。这些相互作用共同促进激活的肿瘤特异性CD4的生成和扩增⁺和CD8⁺T细胞群。CD4细胞⁺和CD8⁺T细胞进入肿瘤部位，遇到同源抗原后，可以通过细胞毒性和产生效应细胞因子（如IFNγ和肿瘤坏死因子（TNF））杀死肿瘤细胞。反过来，裂解的肿瘤细胞释放肿瘤抗原，这些肿瘤抗原可以再次被APC捕获、处理和呈现，以诱导多克隆T细胞反应，从而增加抗肿瘤免疫反应的抗原宽度，并导致表位扩散过程。b条|癌症疫苗有四个关键组成部分：肿瘤抗原、制剂、免疫佐剂和运载工具。CpG ODN、CpG寡核苷酸；粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子；MPL，单磷酸脂A；poly-ICLC，聚肌苷-多肽酸与聚赖氨酸和羧甲基纤维素；干扰素基因刺激蛋白STING；TCR，T细胞受体；TLR，Toll样受体。

在这种情况下，一个悬而未决的问题是，旨在激活APC的治疗性癌症疫苗能否克服这些挑战，以促进肿瘤抗原提呈并促进有效的抗肿瘤免疫反应。根据我们对产生抗原特异性免疫反应的理解，癌症疫苗的活性成分包括四个关键成分：肿瘤抗原、制剂、免疫佐剂和运载工具，如下所述(图2b). 正如我们所讨论的，尽管迄今为止已经测试了大量的抗原、佐剂、递送策略和配方，但关于这些不同方法的比较数据，特别是在人类中的比较数据很少。因此，最有效的佐剂类型（包括针对不同类型抗原的不同佐剂）、给药方式、剂量、给药途径和时间表等基本问题仍然没有答案。

肿瘤抗原

识别针对特定肿瘤类型的最佳抗原一直是癌症免疫治疗领域的优先事项(盒子1，2). 肿瘤抗原通常可分为肿瘤相关抗原或肿瘤特异性抗原。如下文所述，不断积累的实验证据支持肿瘤特异性新抗原是真正的肿瘤排斥抗原，并支持它们作为癌症疫苗接种的高度合适的抗原。

方框1|

肿瘤抗原和肿瘤疫苗的历史

19世纪90年代，William B.Coley的开创性工作支持了肿瘤表达特异性抗原的概念，这种抗原可以通过提供足够的免疫刺激使其具有天然免疫原性。反复注射丹毒，丹毒是一种由化脓性链球菌导致晚期肉瘤患者肿瘤复发^148，149这项早期工作显示了外源性成分刺激免疫反应以实现临床明显的肿瘤消退的潜力。

由于对肿瘤抗原的普遍缺乏了解，癌症疫苗的进一步发展花了一个多世纪的时间（见图）。最初的癌症疫苗是在20世纪80年代从自体肿瘤细胞中开发出来的；一个例子是自体肿瘤细胞-牛分枝杆菌卡介苗（BCG）用于结直肠癌患者，在小样本患者中表现出适度的临床效益¹⁵⁰20世纪90年代初，通过使用肿瘤cDNA表达库筛选肿瘤特异性T细胞克隆，黑色素瘤相关抗原1（MAGE1）被确定为第一个人类癌症抗原¹⁵¹人类肿瘤抗原也通过质谱或生化方法发现，这些方法用于识别从肿瘤衍生肽-MHC复合物洗脱的肽序列¹⁵²另一种抗原识别方法使用以B细胞为基础的cDNA表达克隆（SEREX），以患者血清作为抗体源，筛选肿瘤衍生cDNA表达库；这种方法鉴定了癌睾丸抗原1（CTAG1A；俗称NY-ESO-1）⁴¹(方框2).

在发现抗原的同时，人们也做出了许多努力来打破对肿瘤抗原的免疫耐受性并改善抗原传递。1973年发现树突状细胞（DC）。153)并且对其强大抗原递呈能力的认识导致了DC疫苗接种的紧张努力^{85，86，154–156}其他复杂的疫苗形式包括以肿瘤细胞为基础的全细胞疫苗，该疫苗经过基因改造后可分泌粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），该因子可动员CD4⁺和CD8⁺T细胞对自体肿瘤的反应⁶²人乳头瘤病毒（HPV）驱动的癌中预测的免疫原性病毒决定簇，以合成长肽的形式给药，也显示了对外阴上皮内瘤变患者的临床益处⁴⁴2010年，以DC为基础的自体前列腺癌疫苗Sipuleucel-T（Provenge；Dendreon）成为美国食品和药物管理局（FDA）批准的首个人类治疗性癌症疫苗¹⁵⁷针对肿瘤相关抗原的疫苗已经进行了多项临床研究，例如2012年针对肾细胞癌的多肽疫苗IMA901（参考。70)以及2015年的GVAX胰腺癌疫苗（REF。64). 基于新抗原的多价疫苗已在临床前显示出抗肿瘤活性，并已在早期人体临床试验中进行了测试^{82，122，123}。

肿瘤特异性抗原。

在病毒诱导的癌症中，如人乳头瘤病毒（HPV）相关的宫颈癌、乙型肝炎病毒相关的肝细胞癌和人类疱疹病毒8相关的卡波西肉瘤中，已经发现了致癌病毒抗原⁴³考虑到这些抗原对身体来说是外来的（因此不受中枢耐受性的影响），并且只由癌细胞表达（因此对肿瘤具有特异性），它们非常适合用于癌症疫苗。事实上，使用这些抗原的疫苗已经在预防和治疗HPV相关癌症方面显示出了疗效^43，44。

肿瘤新抗原是作为体细胞突变的产物产生的，因此，它们不仅具有很强的肿瘤特异性，而且在缺乏中枢耐受性的基础上具有很高的免疫原性。尽管肿瘤新抗原长期以来一直被认为是理想的抗原靶点，许多轶事报道称其参与了各种癌症的肿瘤排斥反应，但在新一代测序技术出现之前，它们的常规鉴定是不可行的⁴⁵现在，通过将肿瘤测序与MHC-结合表位预测相结合，可以根据每个患者确定候选肿瘤新抗原。越来越多的证据支持其免疫原性及其用于开发个性化疫苗^26，46。

一些证据支持新抗原是有效抗肿瘤免疫反应的重要靶点(图3). 首先，许多研究发现，在癌症患者中，较高的新抗原负荷与更强的T细胞反应和更好的临床结果有关。根据癌症基因组图谱（TCGA）中18种实体肿瘤类型数千个样本的RNA-sequencing（RNA-seq）数据，每种肿瘤类型的新抗原数量与T细胞溶解活性的基因表达特征呈正相关⁴⁷在一项对515例TCGA中6种不同组织学的肿瘤进行评估的研究中，变异预测免疫原表位的相对较高负担与患者生存率的提高有关⁴⁸与这些发现一致，对619例结直肠癌的全基因组测序分析表明，高新抗原负荷与TIL数量增加和生存率提高有关⁴⁹子宫内膜癌中也显示了新抗原负荷与TIL数量之间的关系⁵⁰此外，黑素瘤患者的突变负荷与CPB临床反应之间存在关联^25，51，非小细胞肺癌（NSCLC）²⁴和结直肠癌¹⁵。

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图3

新抗原是癌症疫苗的理想靶点。

一|一些证据支持新抗原是抗肿瘤T细胞反应的关键靶点。b条|用于癌症疫苗的潜在抗原在肿瘤特异性和疫苗个性化方面存在差异。新抗原是个性化、肿瘤特异性癌症疫苗的最佳靶点。CTL，细胞毒性T淋巴细胞；树突状细胞；TCR、T细胞受体。

第二，在有效的抗肿瘤免疫环境中，新抗原特异性T细胞群得到了扩大。这一点在依普利单抗（抗CTLA4）治疗后出现临床反应的黑色素瘤患者中得到了证实^25，52以及使用pembrolizumab（抗PD1）治疗的非小细胞肺癌患者²⁴此外，CD4⁺和CD8⁺在实体瘤患者过继转移后介导肿瘤退行性的TIL被认为对新抗原具有特异性^53–55在造血干细胞移植（HSCT）治疗慢性淋巴细胞白血病的背景下，HSCT后长期无病生存的患者具有循环新抗原特异性CD8⁺具有抗自体肿瘤细胞毒性的T细胞⁵⁶。

第三，动物实验和人类研究直接表明，新抗原特异性T细胞对呈现突变肽的肿瘤细胞具有细胞溶解作用，并且可以促进肿瘤的完全或部分消退。在两种可移植的化学诱导肉瘤模型中⁵⁷表达转基因免疫显性抗原的诱导性肉瘤模型⁵⁸，CD8识别的表位⁺排斥肿瘤中的T细胞被鉴定为新抗原。这些临床前模型也显示了新抗原靶向治疗的潜在作用。在黑色素瘤模型和可移植结肠癌模型中，接种新抗原肽可诱导T细胞反应，并在预防和治疗环境中介导抗肿瘤活性^28，59在化学诱导的肉瘤模型中，新抗原长肽疫苗（能够刺激CD4和CD4⁺和CD8⁺T细胞反应）诱导的肿瘤排斥反应与CPB治疗诱导的排斥反应相当²²同样，新抗原疫苗以多新表位mRNA的形式传递，可靶向MHCⅠ类限制性和MHCⅡ类限制性新表位，诱导有效的肿瘤特异性免疫反应，并导致小鼠排斥已建立的黑色素瘤和结肠癌²³在人类中，过继转移新表位特异性CD4⁺T细胞介导胆管癌患者的肿瘤消退，从而为新抗原特异性T细胞的抗肿瘤活性提供了直接证据²¹。

配方

与癌症基因组的复杂性和个体之间的高度遗传变异性相一致，癌症疫苗配方应理想地捕获原始肿瘤靶点抗原含量的广度和高度个性化。为此，已经测试了多种抗原制剂，每种制剂都以不同程度的成功应对了这一挑战。一般来说，两大类疫苗制剂是形式复杂的疫苗制剂，从而构成肿瘤内的所有抗原靶点（例如基于肿瘤细胞的疫苗），以及肿瘤抗原特异性疫苗。以肿瘤细胞为基础的整体疫苗的有效性可能会因将大多数免疫原性肿瘤抗原与正常细胞中存在的所有其他自身抗原稀释而受到影响，从而基本上模拟肿瘤抗原向免疫系统的内源性呈现。相比之下，肿瘤特异性制剂通过使用各种药理化合物，包括蛋白质、肽和核酸，专注于特定免疫原。使用NY-ESO-1作为统一的模型抗原进行了最系统的试验，以测试不同的疫苗配方(方框2).

佐剂和交付

在没有炎症和/或微生物刺激的情况下，未成熟DC在稳定状态下呈现的抗原诱导耐受，而不是免疫⁸⁷这表明抗原本身是适应性免疫的不良诱导剂，因此有效的疫苗接种需要免疫佐剂的联合应用。此外，疫苗输送的最佳方法应保护疫苗抗原不被降解，并使其与APC接触，以便最有效地启动T细胞。

TLR激动剂可以通过模拟微生物刺激而引发炎症反应，现已成为一类有效的疫苗佐剂⁸⁸在癌症疫苗试验中测试过的TLR激动剂示例包括TLR3激动剂poly-ICLC（聚肌苷-多肽基酸与聚赖氨酸和羧甲基纤维素）、TLR4激动剂单磷酸脂A（MPL）、TLR 7激动剂咪喹莫特、，TLR7和TLR8激动剂resiquimod和TLR9激动剂CpG寡核苷酸（CpG ODN）^88，89Poly-ICLC可诱导与高免疫原性黄热病疫苗相似的先天免疫信号途径⁹⁰它显著提高了卵巢癌患者肽疫苗的免疫原性⁹¹。

树突状细胞是先天性免疫反应和适应性免疫反应之间的重要桥梁，因此将抗原直接靶向树突状病毒是产生更特异、更有效免疫反应的一种很有前景的策略。靶向DC内吞受体DEC205（也称为LY75）的单克隆抗体提高了抗原呈递的效率⁹²并提高了疫苗接种小鼠的免疫原性和抗肿瘤活性⁹³事实上，CDX-1401疫苗的一期临床试验是由DEC205特异的人单克隆抗体与全长肿瘤抗原NY-ESO-1融合而成，该疫苗可诱导晚期恶性肿瘤患者的体液和细胞免疫应答以及适度的抗肿瘤活性⁸⁹通过刺激CD40将癌症疫苗抗原特异性导向DC的早期内体，可介导抗原的有效交叉呈现在体外⁹⁴.因此，抗体介导的CD40刺激可能是一种有吸引力的疫苗佐剂，尽管在临床试验中尚未对此进行广泛研究（CD40特异性激动性抗体已在独立于几种肿瘤疫苗的临床试验中进行了评估）⁹⁵值得注意的是，在小鼠模型中，CD40激动剂与TLR激动剂在癌症疫苗接种中有效协同^96，97。

ISCOMATORIX是一种基于皂苷的免疫佐剂，由胆固醇、磷脂和皂苷组成，可诱导抗原快速转移到胞浆中，从而促进DC的有效内吞⁹⁸促进CD8的交叉启动⁺T细胞⁹⁹各种基于ISCOMATORIX的疫苗已经在动物模型和临床试验中进行了测试，表明了这种方法的安全性和诱导T细胞反应¹⁰⁰另一种基于皂苷的佐剂是QS-21，它在许多临床研究中被用作免疫增强剂，含有QS-21的疫苗正在开发中，用于多种癌症¹⁰¹。

GM-CSF已成为关键的免疫刺激因子⁶²并已被纳入许多癌症疫苗的临床研究^三最常见的是，GM-CSF与抗原一起皮下注射。其他传递形式是通过病毒转导（如逆转录病毒或腺病毒转导整个肿瘤细胞，如在GVAX中）或通过基于细胞的传递（例如，使用旁观者细胞，如GM-CSF分泌细胞系GM-K562）^60，65干扰素基因蛋白刺激物（STING）是一种跨膜蛋白，通过诱导I型干扰素的产生来对细胞内DNA作出反应，从而介导先天免疫信号¹⁰²STING激动剂，如合成的环状二核苷酸衍生物和环状双鸟苷单磷酸，在小鼠中显示出抗肿瘤活性^103，104当用作转移性乳腺癌小鼠的疫苗佐剂时，可以增强抗肿瘤免疫反应¹⁰⁴此外，用强有力的召回抗原刺激也可用于诱导强烈的免疫反应。例如，在一项对胶质母细胞瘤患者的研究中，用破伤风-白喉类毒素（大多数人在儿童接种期间接触过）对疫苗部位进行预处理，可以在接种肿瘤抗原后改善DC向疫苗部位引流淋巴结的迁移¹⁰⁵。

提高疫苗免疫原性的一种广泛使用的策略是通过在疫苗部位产生局部炎症反应，这导致APC被贩运到该部位，在那里它们可以捕获并处理疫苗抗原，以呈现或交叉呈现给引流淋巴结中的T细胞。为此，乳剂和铝盐可以在注射部位产生储存点（通过捕获可溶性抗原），从而防止抗原立即流入淋巴引流系统，导致炎症并使抗原逐渐释放。铝盐已成功用于疫苗接种近一个世纪；然而，它们主要诱导体液免疫，而不是细胞介导的免疫^106，107临床试验中更广泛使用的癌症疫苗运载工具是油包水乳剂，如蒙大奈德ISA-720和蒙大奈特ISA-51（REFS^{44，108，109}). 在一项针对高危外阴上皮内瘤变（一种恶性前期疾病）患者的临床试验中，用Montanide ISA-51接种癌蛋白E6和E7的长肽导致CD4⁺和CD8⁺47%的患者对这些抗原的T细胞反应和完全临床反应⁴⁴。

脂质体是合成磷脂载体，优先通过淋巴分布并能到达局部淋巴器官。它们可以将抗原传递到APC的内体和细胞溶质处理途径，并被用于将疫苗抗原和免疫调节分子导向引流淋巴结^110，111合成的高密度脂蛋白纳米盘是替代编码肝肽和TLR9激动剂CpG的纳米粒的一种替代品，并被证明能刺激大量抗原特异性细胞毒性CD8⁺小鼠模型中的T细胞¹¹²病毒体是传统脂质体的变体，包括融合病毒蛋白¹¹³; 它们已经在转移性乳腺癌患者身上进行了测试¹¹⁴此外，聚合物支架已被证明可以提高疫苗佐剂的效力；例如，聚合物TLR7或聚合物TLR8形成的颗粒增加了先天免疫细胞激活和疫苗免疫原性的程度和持续时间¹¹⁵。

走向日益个性化的疫苗

鉴于TAAs缺乏绝对的肿瘤特异性，靶向多种新抗原的概念被认为是一种理想的肿瘤疫苗策略，这些新抗原确实具有肿瘤特异性。然而，直到最近，为个体患者实时发现个人肿瘤抗原的技术和成本障碍阻碍了将其用于个性化癌症疫苗的努力。此外，靶向在特定类型癌症中常规过度表达的TAAs的实际吸引力，以及开发每种肿瘤类型通用疫苗的可能性，导致人们致力于靶向在癌症中共享表达的肿瘤抗原，如MAGE1和NY-ESO-1（REF）。116).

过去十年中，通过对大规模癌症测序数据集的分析得出的较旧的研究和最新数据，提供了无可辩驳的证据，证明同类型癌症患者之间甚至单个肿瘤内肿瘤细胞的巨大遗传异质性^117–119(方框3). 此外，由于HLA分子的复杂性和多样性，来自同一肿瘤抗原的肽谱在个体之间可能存在很大差异。此外，广泛的经验临床经验表明，针对单个肿瘤抗原的疫苗不足以解决肿瘤异质性问题，也不足以应对肿瘤克隆进化和免疫逃逸的挑战¹²⁰因此，令人信服的证据表明，有效的癌症疫苗需要以多种新抗原为靶点，并针对个体肿瘤进行个性化。

为了实现这一目标，已经生成了计算管道来实时识别个人候选新抗原(图4a). 通过全基因组测序进行全面的突变分析，并根据亲和力预测选择肿瘤中体细胞突变编码的新表位，这些新表位最有可能被个体的MHC分子呈现^{47，52，53，56，57，59}。MHC I类绑定最常用的预测算法是基于神经网络的NetMHCpan¹²¹匹配的RNA-seq用于高置信度地确认可能由肿瘤细胞表达的突变。使用这种方法，三项独立的I期临床试验评估了新抗原基癌症疫苗的可行性、安全性和免疫原性^{82，122，123}(图4b).

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图4

基于新抗原的治疗性癌症疫苗。

一|新表位选择和疫苗制造的典型工作流程。从肿瘤细胞和匹配的正常组织细胞的单细胞悬浮液中提取DNA和RNA。肿瘤细胞的体细胞突变是通过全基因组测序（WES）发现的。RNA测序（RNA-seq）将重点缩小到表达基因的突变。临床HLA分型是在正常组织的DNA上进行的。通过预测新表位与该个体的HLA类型结合的亲和力（使用NetMHCpan）来评估由WES和RNA-seq鉴定的新表位的潜在抗原性，从而产生候选疫苗表位。选择经验证的表位纳入个性化癌症疫苗，与免疫佐剂联合给患者接种。b条|黑色素瘤患者个性化新抗原疫苗的三项I期临床试验方案。这些试验使用了用短HLA-A2限制性新抗原肽脉冲的树突状细胞（DC）¹²²(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT00683670”，“term_id”：“ncT0068367”}}NCT00683670号)（顶部）；靶向新抗原的合成长肽与poly-ICLC（polyinosinic–polycytoxylic acid with polylysine and carboxymethyl cellulose）混合（NeoVax）¹²³(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT01970358”，“term_id”：“ncT019700358”}}NCT01970358号)（中）；或新抗原靶向mRNA（IVAC变异体）⁸²(临床试验.gov标识符：｛“type”：“临床试验”，“attrs”：｛“text”：“NCT02035956”，“term_id”：“NCT02035956”｝｝NCT02035956号)（底部）。这些研究表明，接种疫苗是可行的、安全的，并且能够诱导强大的新表位特异性T细胞反应。c（c）|改进癌症个性化新抗原疫苗的策略。

黑色素瘤因其良好的免疫原性和高突变负荷而被选为这些初步研究对象^{82，122，123}在三名患有晚期黑色素瘤的患者身上进行了基于新抗原的疫苗的首次临床试验，这些患者此前曾接受过伊普利单抗治疗。在这项研究中，用HLA-A2定义的8–10 mer新抗原肽脉冲的DC静脉接种¹²²(图4b; 顶部）。我们在新抗原发现管道的基础上，使用肽疫苗（NeoVax）对高危黑色素瘤患者进行了临床试验。长肽（15-30-mers）代表每个患者肿瘤特有的多达20种新抗原，并与poly-ICLC混合，按预增强计划皮下注射（ClinicalTrials.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT01970358”，“term_id”：“ncT019700358”}}NCT01970358号)^123，124(图4b; 中间）。在接受疫苗接种的6名患者中，有4名患有III期黑色素瘤的患者在接种疫苗后的32个月内没有肿瘤复发的迹象。两名患有IV期黑色素瘤的患者在接种疫苗后不久出现疾病复发，但在接受抗PD1治疗后肿瘤完全消退。一种基于新抗原的mRNA疫苗IVAC变异体也在13例黑色素瘤患者中进行了临床试验(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02035956”，“term_id”：“ncT0203595”}}编号02035956)⁸²(图4b; 底部）。NY-ESO-1阳性和/或酪氨酸酶阳性黑色素瘤患者在接受由多达10个新抗原信使核糖核酸组成的个性化疫苗之前，在制备新抗原信使核糖核酸时（中位数为103天），经鼻接种一剂编码这些TAA的现成信使核糖核酸疫苗。8名在接种疫苗时没有发现疾病的患者在12至23个月的随访期内没有肿瘤。在接种疫苗时患有转移性疾病的五名患者中，两名患者出现了疫苗相关的客观反应，一名患者结合抗PD1治疗出现了完全反应。

所有三项研究的免疫分析表明，基于新抗原的癌症疫苗在所有接种疫苗的患者中诱导了强大的T细胞反应^{82，122，123}.两项研究^82，123独立得出了类似的结论，即基于新抗原的疫苗诱导了强健性从头开始CD4细胞⁺和CD8⁺所有接种疫苗的患者的T细胞反应，这些T细胞反应是多功能的，总的来说，60-70%的预测免疫新抗原被识别。在大多数情况下，新抗原特异性T细胞可以区分突变抗原和野生型抗原在体外; 在一些患者中，这些T细胞识别自体肿瘤细胞。我们报告称，接种后给予PD1阻断剂后，新抗原特异性T细胞的储备在持续完整的临床反应中扩大并持续1年以上¹²³在这两项研究中，更多的新表位特异性CD4⁺T细胞对CD8的反应⁺检测到T细胞反应。CD4优势的一种可能的结构解释⁺T细胞的反应是，尽管MHC I类结合表位正好位于MHC I类结合口袋内，但MHC II类结合表位通常更长，并延伸到核心结合位点之外^125，126此外，多肽与MHC II类蛋白质的结合性质有些混杂，使得更多的多肽发挥表位的作用。此外，由于交叉呈现的C型凝集素结构域家族9成员A（CLEC9A）⁺DC相当罕见，更多APC可能用于MHCⅡ类限制性抗原递呈到CD4⁺T细胞¹²⁷最近的一项小鼠研究表明，激活CD8的DC⁺T细胞位于淋巴结深部副皮质，抗原数量减少，而那些激活CD4的细胞⁺T细胞主要位于淋巴结区域的外围，导致CD4的活化增强⁺T细胞¹²⁸因此，结构、细胞和其他因素的结合很可能解释CD4的优势⁺T细胞反应。

综上所述，这三项研究表明，基于新抗原的个性化疫苗接种是可行的、安全的，并且能够在黑色素瘤患者中诱导强大且广泛的新表位特异性T细胞反应。这些数据，再加上CPB后T细胞储备增加的观察^129，130为将个性化新抗原疫苗与CPB相结合提供了有力的理论依据。目前正在进行临床试验，以评估上述新抗原长肽疫苗与局部注射的依匹单抗的联合作用(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02950766”，“term_id”：“ncT02950666”}}NCT02950766号文件)和全身尼沃单抗(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02897765”，“term_id”：“ncT0289765”}}NCT02897765号)以及结合PD1配体1（PDL1）定向抗体阿替佐单抗测试个性化mRNA变异体疫苗(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT03289962”，“term_id”：“NCT03289962”}}编号03289962).

基于新抗原的个性化癌症疫苗的临床试验目前正在多种肿瘤类型中进行，并正在使用各种佐剂和给药方法¹³¹这些包括针对胶质母细胞瘤和乳腺癌、胰腺癌、儿科脑癌和肝细胞癌的肽基疫苗¹³²(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02287428”，“term_id”：“NC T022874 28”}}NCT02287428号，{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02510950”，“term_id”：“NCT02510950”}}NCT02510950型，{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02427581”，“term_id”：“ncT02425781”}}NCT02427581号，{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02600949”，“term_id”：“ncT0260094”}}NCT02600949号和{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT03068832”，“term_id”：“ncT030688”}}NCT03068832号)乳腺癌和胰腺癌的多核糖体编码RNA或DNA疫苗(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02316457”，“term_id”：“NCT02316457”}}NCT02316457号，{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02348320”，“term_id”：“ncT0234820”}}NCT02348320号和{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT03122106”，“term_id”：“ncT03122105”}}NCT03122106号)和一种治疗结直肠癌的肽载DC疫苗(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT01885702”，“term_id”：“ncT01885802”}}NCT01885702号). 其他正在进行的项目包括胶质瘤主动个性化疫苗联盟（GAPVAC）和肝癌疫苗开发联盟（HEPAVAC），他们正在进行一期临床试验，使用与个体患者肿瘤中高表达抗原相匹配的非固有肽以及胶质母细胞瘤中个性化突变肽(临床试验.gov标识符：{“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT02149225”，“term_id”：“ncT02149255”}}NCT02149225号)和肝细胞癌¹³²。

观点

ACT和CPB广泛的临床抗肿瘤活性在很大程度上推动了癌症免疫治疗时代的到来。最近在这些领域取得的成功为重新审视癌症治疗的免疫治疗方法提供了强有力的理由。鉴于癌症疫苗能够直接引导宿主对肿瘤的免疫反应，因此具有很大的潜力。明确的证据支持新抗原是抗肿瘤免疫反应的关键靶点，在最近的一系列疫苗试验中观察到了强烈的新抗原特异性T细胞反应。值得注意的是，尽管这些独立研究使用了不同的基于新抗原的疫苗接种方法（合成长肽与RNA），但在安全性、免疫原性和临床活性的早期迹象方面观察到了类似的结果。这些数据导致了针对多种肿瘤类型患者的基于新抗原的个性化疫苗的快速开发，目前正在使用基于肽、基于DNA、基于RNA和基于DC的方法进行临床试验。

尽管产生有效抗肿瘤免疫应答所需的肿瘤新抗原的数量和质量尚不清楚，但鉴定产生有效免疫的可能性最大的新表位是重要的，尤其是编码这种新抗原的突变数量有限的肿瘤（突变率低的肿瘤）。因此，进一步优化新表位选择过程势在必行。另一个重要问题是如何最好地解决免疫抑制肿瘤微环境，这将限制即使是最好的新抗原疫苗方法的有效性。另一行问题涉及疫苗接种剂量、途径和时间表的优化。现在，有了识别这类新的有希望的肿瘤特异性抗原的能力，我们应该能够解决这些问题。我们建议至少有四个方面可以在近期内得到改善(图4c).

结论

免疫系统特异性攻击癌细胞的能力，再加上它适应不断进化的肿瘤的能力及其内置的记忆功能，使其成为长期控制癌症的最有力武器。新抗原对肿瘤具有高度特异性，与自身不同，现在为有效的癌症疫苗接种提供了长期难以捉摸的抗原靶点。因此，针对这些抗原的个性化疫苗，结合创新的免疫佐剂和有效的补充免疫调节疗法（如CPB），应该提供一个强有力的工具，以释放患者免疫反应的全部潜力，并将其专门用于抗癌。

致谢

脚注

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