前言

在過去的幾十年中,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。其中基于個性化新抗原的樹突狀細胞(DC)疫苗的臨床應用取得了巨大進展。新抗原疫苗是一種非常有吸引力的癌癥疫苗,除了單獨用作疫苗外,DNA、RNA、肽和腫瘤裂解物也可以裝載到DC細胞上。

DC疫苗具有許多優(yōu)勢,首先DC細胞是抗原呈遞細胞(APC),負責攝取、處理抗原并將其呈遞給T細胞以激活免疫應答,新抗原只有在被APC吸收并呈遞給T細胞后才能發(fā)揮抗腫瘤作用。其次,它把DC細胞當做載體,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被批準臨床使用以來,已經(jīng)進行了數(shù)百項研究和臨床試驗。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�；�于新抗原的DC疫苗是一種安全、有效、可行的治療策略,將為癌癥患者帶來新的希望。

個性化新抗原

腫瘤抗原有三種主要來源:腫瘤相關抗原(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的疫苗有幾個優(yōu)點。首先,新抗原僅由腫瘤細胞表達,因此可以引發(fā)真正的腫瘤特異性T細胞反應,從而防止對非腫瘤組織的“脫靶”損傷。第二,新抗原是源于體細胞突變的新表位,它有可能繞過T細胞對自身表位的中心耐受,從而誘導對腫瘤的免疫反應。此外,這些疫苗增強的新抗原特異性T細胞反應持續(xù)存在并提供治療后免疫記憶的潛力,這為長期預防疾病復發(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,由于下一代測序技術的發(fā)展和機器學習算法的應用,通過描述腫瘤組織內(nèi)的遺傳改變、異常轉錄后mRNA處理和異常mRNA翻譯事件來計算預測新抗原已成為可能。因此,以新抗原為基礎的療法,如癌癥疫苗,已在臨床試驗中得到廣泛測試,并已證明具有良好的安全性和有效性,為腫瘤免疫治療開辟了一個新紀元。

新抗原的鑒定

為了識別腫瘤特異性的體細胞突變,從患者身上采集腫瘤活檢樣本和非腫瘤組織樣本(通常是外周血單個核細胞),以進行腫瘤和種系DNA的全外顯子序列測定。另外,RNA測序提供了關于突變基因表達和進一步確認突變的有效信息。根據(jù)腫瘤類型,通�？梢宰R別出大量腫瘤特異性突變;然而,并非所有突變都會導致新表位被免疫系統(tǒng)識別的,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,因此,在預測潛在的免疫原表位的時候,需要考慮HLA分型。

用計算方法預測MHC-I結合表位,與HLA有較強親和力(IC50<150nmol/l)的肽被認為更有可能誘導CD8+T細胞應答。目前,各種預測MHC-I遞呈表位的各種計算方法已被開發(fā),包括利用質譜進一步改進預測算法。然而,迄今為止,表位預測方法主要集中在MHC-I結合表位上,MHC-II更具彈性的結合表位使其表位預測更加復雜。

除了計算方法之外,誘導新抗原特異性免疫反應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TAAs或新抗原的免疫反應。這種方法避開了鑒定患者特異性新抗原所需的測序和計算分析。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,可能降低相關新表位刺激免疫反應的能力。

DC疫苗

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

制備DC疫苗的原理很簡單�；颊叩臉渫粻罴毎�前體細胞在體外分離培養(yǎng),裝載腫瘤抗原,然后轉移回患者體內(nèi)。然后,DC刺激特異性抗腫瘤T細胞發(fā)揮抗腫瘤作用。經(jīng)過近10年DC疫苗領域的努力,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FDA批準Sipuleucel-T作為第一種治療前列腺癌的DC疫苗。Sipuleucel-T由外周血單個核細胞(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的臨床試驗結果顯示,Sipuleucel-T組的36個月生存率為31．7%,安慰劑組為23%。Sipuleucel-T組的中位生存期為25．8個月,與安慰劑組的21．7個月相比增加了4．1個月。這表明該藥物可以顯著延長患者的生存期,DC疫苗可以給患者帶來生存益處。另一項關于膠質母細胞瘤的臨床試驗也顯示了DC疫苗的優(yōu)越療效。ICT-107是一種自體DC疫苗,含有6種不同的針對膠質母細胞瘤的肽。在先前的I期研究中,21名接受ICT-107治療的膠質母細胞瘤患者表現(xiàn)出良好的耐受性,而在16名新診斷患者中,6名患者沒有出現(xiàn)腫瘤復發(fā),這表明該DC疫苗具有良好的耐受性和抗腫瘤活性。

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

個性化新抗原DC疫苗的臨床進展

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,而是因為大多數(shù)試驗使用新抗原來解決腫瘤細胞抗原性弱的問題,但沒有解決癌癥患者免疫細胞功能缺陷的問題。惡性腫瘤患者通常免疫功能低下,體內(nèi)很難啟動抗腫瘤免疫反應。其中一個主要原因是患者體內(nèi)抗原提呈細胞的功能被抑制,抗原激活的T細胞不能被有效提呈。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的問題,還要解決腫瘤患者的免疫抑制問題。換句話說,當許多腫瘤特異性抗原被注射到體內(nèi)時,有必要確保它們被機體的抗原呈遞細胞有效地吸收和呈遞,并且有足夠數(shù)量的效應T細胞被激活。

2015年,第一個個性化的新抗原DC疫苗開始在一期臨床試驗中測試。他們招募了3名III期的黑色素瘤患者,并用ipilimumab治療。然后,通過全外顯子組測序和計算機模擬表位預測識別出體細胞突變,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),共進行三次治療。治療后,觀察到T細胞引發(fā)的免疫反應增強,而三名患者均存活,未觀察到自身免疫不良反應,這表明使用個性化新抗原的DC疫苗是安全可靠的。

在2020年進行的另一項試驗中,首次證明了個性化新抗原DC疫苗在晚期非小細胞肺癌患者中的活性。在這項研究中,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種基于肽的個性化新抗原。同時,從每位患者中提取PBMC,分離DC,然后用相應的新抗原裝載DC細胞,形成個性化的新抗原DC疫苗治療患者。研究顯示整體25%的客觀應答率和75%的疾病控制率。此外,僅觀察到輕微和短暫的副作用。

目前,多項針對個性化新抗原負載的DC疫苗正在進行臨床試驗,這些試驗大多處于第一階段。

個性化新抗原DC疫苗的聯(lián)合治療

將個性化新抗原DC疫苗與其他策略(如化療和免疫檢查點抑制劑)相結合是提高腫瘤治療疫苗療效的另一個有效方法。化療被認為是一種免疫治療伙伴,通過增強抗原產(chǎn)生和呈遞以及誘導T細胞免疫反應來提高免疫治療效果,在一項臨床試驗中,使用了pp65負載的DC疫苗與劑量強化的替莫唑胺相結合,結果顯示,中位PFS為25．3個月,OS為41．1個月,兩者都遠高于新診斷膠質瘤患者的統(tǒng)計中位生存期(小于15個月)。

新抗原疫苗與免疫檢查點抑制劑結合,如抗PD-1、抗PD-L1和抗CTLA-4抗體,被認為能產(chǎn)生強大的T細胞免疫反應以殺死腫瘤。在一項I期試驗中,16名黑色素瘤患者使用了MART-1肽負載的DCs和抗CTLA-4抗體tremelimumab的組合,他們獲得了比單獨治療更高的持久客觀腫瘤應答率。

個性化新抗原DC疫苗的挑戰(zhàn)

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

(i) 新抗原的選擇:腫瘤新抗原的測序和篩選需要對每個患者的腫瘤進行個體檢測和分析,這是一個復雜而耗時的過程。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,迫切需要開發(fā)和廣泛應用先進技術。相信在不久的將來,該工藝的時間和生產(chǎn)成本將大大降低。

(ii)DC細胞的來源和成熟條件:應用于個性化新抗原DC細胞疫苗的DC細胞也是個體化的,有必要從每個患者身上提取DC細胞進行單獨培養(yǎng)。此外,DC細胞的成熟需要抗原、細胞因子(如GM-CSF)和其他因子(如LPS)的刺激。這一過程仍然存在一些問題,如體外培養(yǎng)過程所需的密集勞動和誘導DC成熟所需的技能。因此,在未來的研究中,需要努力優(yōu)化體外培養(yǎng),同時誘導成熟和高質量的DC。

(iii)DC遷移的效率:注射回患者體內(nèi)的DC應該遷移到淋巴器官以刺激T細胞實現(xiàn)有效的免疫反應,一些促炎細胞因子,如前列腺素E2(PGE2),可以在一定程度上促進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格調控的事件,在今后的研究中需要闡明分子調控機制,為提高DC疫苗在臨床試驗中的刺激條件打下基礎。

小結

個性化的腫瘤新抗原對個體具有高度特異性,針對新抗原的腫瘤疫苗可以有效誘導T細胞產(chǎn)生針對腫瘤的強大免疫反應。個體化腫瘤新抗原有效性的關鍵在于它們可以被APC有效吸收和處理,并被輸送到T細胞以誘導抗腫瘤免疫反應。然而,惡性腫瘤患者的抗原呈遞細胞功能通常受到抑制。因此,用負載新抗原的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疫苗正在進行越來越多的研究和臨床試驗,有望為實體瘤患者帶來新的希望。

參考文獻:

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