個(gè)性化新抗原腫瘤疫苗
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前言
疫苗傳統(tǒng)上用于預(yù)防傳染;然而,這種藥物誘導(dǎo)和擴(kuò)增抗原特異性免疫反應(yīng)的能力長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是治療癌癥的一種潛在的有價(jià)值的工具。早期治療性疫苗接種策略集中于腫瘤中異常表達(dá)或過度表達(dá)的自身抗原,稱為腫瘤相關(guān)抗原(TAA),然而這種策略由于TAA特異性T細(xì)胞受中樞和/或外周耐受的影響,臨床基本上是不成功的。另外,這種TAAs在非惡性組織中也有一定程度的表達(dá),這增加了疫苗誘導(dǎo)自身免疫毒性的風(fēng)險(xiǎn)。
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。基于新抗原而非傳統(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。
免疫原性新抗原的鑒定
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?梢宰R(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<150 nmol/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,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。
免疫原性新抗原的質(zhì)量
新抗原平臺(tái)的成功在很大程度上取決于腫瘤突變負(fù)荷(TMB),可以合理地假設(shè)TMB高的腫瘤可能具有相應(yīng)的高數(shù)量的腫瘤新抗原,可用于疫苗靶向,并對(duì)ICI有更好的反應(yīng)。
然而,高TMB的發(fā)生并不總是與ICI的反應(yīng)一致。除了腫瘤內(nèi)在的耐藥機(jī)制,造成這種差異的其他原因可能直接與新抗原的“質(zhì)量”有關(guān),即新抗原對(duì)腫瘤產(chǎn)生最終TH1細(xì)胞和/或CTL反應(yīng)的能力。
新抗原的“質(zhì)量”包括:(1)外源度,即衡量新抗原與野生型蛋白質(zhì)相比的異源性,內(nèi)源性越強(qiáng)免疫原性越弱,越容易通過免疫耐受清除;(2)克隆分布,克隆突變導(dǎo)致大多數(shù)腫瘤細(xì)胞表達(dá)新抗原,而低分布的突變更可能在ICI的選擇壓力下失去表達(dá);(3)腫瘤的突變狀態(tài),相比于乘客突變,驅(qū)動(dòng)突變更不容易發(fā)生逃逸; (4) MHC遞呈分子的親和力與表達(dá);(5)TCR與MHC復(fù)合物的親和力。
新抗原疫苗方案的考量
在設(shè)計(jì)治療性疫苗接種方案時(shí)應(yīng)考慮多種因素。
在樣本收集之后,生成個(gè)性化疫苗所需的時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵因素,特別是在轉(zhuǎn)移性疾病環(huán)境中;生產(chǎn)時(shí)間取決于疫苗平臺(tái)的選擇,然而,在設(shè)計(jì)和制造個(gè)性化疫苗的同時(shí),可以對(duì)患者實(shí)施組合療法,以培養(yǎng)有利的免疫環(huán)境。也可以在接種疫苗時(shí)或接種疫苗后給予輔助治療,以增強(qiáng)免疫反應(yīng)。
其他變量包括疫苗和任何聯(lián)合療法的給藥途徑,以及加強(qiáng)疫苗接種的數(shù)量。在疾病復(fù)發(fā)的情況下,可以重復(fù)進(jìn)行腫瘤DNA測(cè)序,疫苗誘導(dǎo)的T細(xì)胞反應(yīng)可以通過血液和腫瘤樣本來評(píng)估,從而為后續(xù)治療提供決策依據(jù)。
新抗原疫苗的臨床進(jìn)展
目前,已有多個(gè)性化新抗原疫苗臨床試驗(yàn)中在進(jìn)行中,這些初步研究為個(gè)性化新抗原腫瘤疫苗的免疫原性和治療潛力提供了重要的線索。
這些初步的臨床試驗(yàn)大多在所有腫瘤都已手術(shù)切除,沒有任何額外的標(biāo)準(zhǔn)治療情況下進(jìn)行,僅能使用試驗(yàn)疫苗。鑒于針對(duì)PD-1或PD-L1的ICI在癌癥中具有廣泛的臨床療效,個(gè)性化新抗原疫苗聯(lián)合PD-1或PD-L1抑制劑是目前的發(fā)展方向。多個(gè)正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)正在將個(gè)性化新抗原疫苗與PD-1、PD-L1和/或CTLA4抑制劑在不同腫瘤類型聯(lián)合應(yīng)用。
GEN-009是一種個(gè)性化的新抗原疫苗,包含4-20個(gè)使用ATLAS表位發(fā)現(xiàn)平臺(tái)選擇的合成長(zhǎng)肽,使用poly-ICLC制劑。在一項(xiàng)正在進(jìn)行的多中心I/IIa期研究(NCT03633110)中,8名具有高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)體瘤患者接受了GEN-009,對(duì)疫苗的耐受性良好,僅報(bào)告了局部注射部位的不適。發(fā)現(xiàn)所有患者對(duì)至少一種新抗原有外周血CD4+T細(xì)胞和CD8+反應(yīng),99%的肽刺激T細(xì)胞反應(yīng),值得注意的是,T細(xì)胞反應(yīng)通常持續(xù)12個(gè)月以上。這項(xiàng)試驗(yàn)的進(jìn)一步數(shù)據(jù)還包括一組晚期疾病患者,他們正在接受GEN-009與PD-1抑制劑的聯(lián)合使用。
RO7198457是一種編碼多達(dá)20種新抗原的個(gè)性化RNA-lipoplex新抗原疫苗,在Ib期研究中(NCT03289962),對(duì)132例晚期實(shí)體腫瘤患者進(jìn)行了與atezolizumab的聯(lián)合試驗(yàn)。結(jié)果顯示,77%的患者在體外檢測(cè)到循環(huán)T細(xì)胞對(duì)中位數(shù)為2.6的新抗原的反應(yīng)。在外周血中檢測(cè)到疫苗特異性CD8+T細(xì)胞的頻率>5%,在接種后的腫瘤標(biāo)本中也檢測(cè)到疫苗特異性TCR。
mRNA-4157是另一種脂質(zhì)包裹的RNA新抗原疫苗,已在13例高?汕谐龑(shí)體瘤患者中作為單一療法進(jìn)行試驗(yàn),并與pembrolizumab聯(lián)合治療20例不能切除的晚期實(shí)體瘤患者,后者包括12名在ICI治療前有疾病進(jìn)展的患者(NCT03313778)。未觀察到劑量限制性毒性或3-4級(jí)不良事件。在聯(lián)合治療的20名患者中觀察到6項(xiàng)臨床反應(yīng)(ORR 30%),其中包括12名先前接受ICIs治療的患者中的2名(17%)。
新抗原疫苗的挑戰(zhàn)
盡管部分新抗原疫苗初步臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示出強(qiáng)有力的免疫原性和靶向腫瘤細(xì)胞殺傷的證據(jù),但相對(duì)更大比例的疫苗新表位沒有刺激T細(xì)胞反應(yīng)。癌癥疫苗研究領(lǐng)域的首要挑戰(zhàn)是提高我們對(duì)如何誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答,特別是CD8+T細(xì)胞的最大激活和擴(kuò)增的能力。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),可能需要促進(jìn)APC功能和淋巴結(jié)中T細(xì)胞最佳啟動(dòng)的補(bǔ)充療法。有可能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的包括ICIs、共刺激受體激動(dòng)劑(如CD40)、TLR激動(dòng)劑和支持DC發(fā)育和/或功能的生長(zhǎng)因子(如GM-CSF)和Fms相關(guān)酪氨酸激酶3配體(FLT3L)。
另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何確定疫苗遞送系統(tǒng),使疫苗能夠快速、經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn),從而及時(shí)部署。不同的疫苗形式,包括肽、RNA、DNA、病毒結(jié)構(gòu)或DC,各有優(yōu)缺點(diǎn);然而,缺乏對(duì)這些不同方法在患者中的頭對(duì)頭比較。
ICI給藥和治療性疫苗接種的時(shí)間是另一個(gè)重要考慮因素。將ICIs與治療性疫苗接種方案相結(jié)合可能是有益的,但需要仔細(xì)考慮最合適的成分治療慣序。
小結(jié)
快速而全面地鑒定腫瘤特異性突變的能力為腫瘤疫苗領(lǐng)域提供了長(zhǎng)期難以找到的腫瘤特異性靶點(diǎn)。初步研究表明,個(gè)性化的新抗原疫苗可以為腫瘤患者帶來顯著的臨床收益,但個(gè)性化的新抗原腫瘤疫苗仍面臨諸多挑戰(zhàn),最終我們需要開發(fā)穩(wěn)定、安全并能夠最大程度誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答的治療策略。目前,許多利用不同疫苗遞送平臺(tái)和聯(lián)合療法的研究正在進(jìn)行中,結(jié)果值得期待。
參考文獻(xiàn):
1. Advances in the developmentof personalized neoantigen-based therapeutic cancer vaccines. Nat Rev ClinOncol. 2021 Apr;18(4):215-229.
2. Therapeutic cancervaccines. Nat Rev Cancer. 2021 Apr 27.
原文標(biāo)題 : 個(gè)性化新抗原腫瘤疫苗
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