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2014年窟赏，在圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院里狂芋，6名黑色素瘤患者接受了由他們自身免疫細(xì)胞構(gòu)成的癌癥疫苗的治療轩拨。研究人員在2個(gè)月前從患者血液中提取了免疫細(xì)胞惩琉，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)态罪，并將這些稱為樹(shù)突狀細(xì)胞（dendritic cells）的免疫細(xì)胞與基于每位患者腫瘤基因組中特定基因突變而合成的多肽混合在一起避顶。這些細(xì)胞像在體內(nèi)吞噬外來(lái)抗原一樣“吃掉”了多肽片段谚碌。科學(xué)家們希望這些注回患者體內(nèi)的樹(shù)突狀細(xì)胞能夠誘導(dǎo)T細(xì)胞的激活和擴(kuò)增租藻，在發(fā)現(xiàn)和殺死癌細(xì)胞的同時(shí)叮姑，避免傷及健康組織。

這是最早進(jìn)行的個(gè)體化癌癥疫苗臨床試驗(yàn)之一据悔。自此之后传透，個(gè)體化癌癥疫苗的魅力吸引了眾多學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)和醫(yī)藥公司開(kāi)展了更多臨床研究。近日极颓，明星癌癥疫苗公司Neon Therapeutics公司宣布旷祸，該公司的個(gè)體化新抗原癌癥疫苗，在臨床試驗(yàn)中延長(zhǎng)了黑色素瘤讼昆、非小細(xì)胞肺癌和膀胱癌患者的無(wú)進(jìn)展生存期，展現(xiàn)了個(gè)體化癌癥疫苗的潛力骚烧。癌癥疫苗被人譽(yù)為繼免疫檢查點(diǎn)抑制劑和CAR-T療法之后浸赫，癌癥免疫領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)的第三大突破。想要讓這一預(yù)言成為現(xiàn)實(shí)赃绊，科學(xué)家們還需要作出哪些努力既峡？

個(gè)體化癌癥疫苗機(jī)理

個(gè)體化癌癥疫苗的開(kāi)發(fā)是基于人體對(duì)癌癥抗原的免疫反應(yīng)。從腫瘤中釋放的抗原碧查，會(huì)被像樹(shù)突狀細(xì)胞這樣的抗原呈遞細(xì)胞吞噬运敢，然后經(jīng)過(guò)處理后，與主要組織相容性復(fù)合體（MHC）相結(jié)合舅尸，呈現(xiàn)在細(xì)胞的表面斯身。然后，這些呈現(xiàn)癌癥抗原的細(xì)胞會(huì)遷移到淋巴結(jié)中得鸳，通過(guò)與T細(xì)胞表面的T細(xì)胞受體（TCR）的結(jié)合遍考，激活T細(xì)胞并促進(jìn)它們的增殖。激活后的T細(xì)胞可以遷移到腫瘤附近扳引，對(duì)腫瘤進(jìn)行攻擊橡宪。個(gè)體化癌癥疫苗的開(kāi)發(fā)策略是從癌癥患者的腫瘤中發(fā)現(xiàn)因?yàn)榛蛲蛔儯辉谀[瘤中表達(dá)的新抗原（neoantigen）蛙府，并且使用這些抗原構(gòu)建癌癥疫苗慷尸。因?yàn)檫@些抗原只在腫瘤中表達(dá)揣交，它不會(huì)引起由于T細(xì)胞對(duì)健康組織的攻擊而產(chǎn)生的毒副作用。而且個(gè)體化的疫苗制造方式是確保疫苗會(huì)引發(fā)對(duì)患者腫瘤的免疫反應(yīng)的最佳方法瘤嗜。

▲癌癥免疫力產(chǎn)生的圖示（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

個(gè)體化癌癥疫苗的主要遞送平臺(tái)

目前有超過(guò)20個(gè)正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)殷靖，檢驗(yàn)個(gè)體化癌癥疫苗治療不同癌癥類型的安全性和療效。按照疫苗的遞送方式翠节，它們可以被分為三大類：合成長(zhǎng)多肽酗宋、RNA/DNA、和樹(shù)突狀細(xì)胞疆拘。這些遞送方式有著各自的利弊：

合成長(zhǎng)多肽是最常見(jiàn)的遞送個(gè)體化癌癥疫苗的方式蜕猫。通常，研究人員通過(guò)對(duì)患者腫瘤基因組的測(cè)序哎迄，發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生新抗原的基因突變回右，然后通過(guò)生物信息學(xué)模型，篩選出可能生成新抗原的多肽序列漱挚，在體外進(jìn)行人工合成翔烁。這些多肽鏈的長(zhǎng)度在20個(gè)氨基酸左右。多肽疫苗的優(yōu)勢(shì)在于由于是人工合成旨涝，它們的成產(chǎn)可以擴(kuò)大化蹬屹，而且多肽疫苗中可以包含多個(gè)新抗原表位，從而確保免疫細(xì)胞對(duì)疫苗產(chǎn)生免疫反應(yīng)白华。長(zhǎng)多肽片段與短多肽片段相比慨默，除了激活CD8+ T細(xì)胞以外，還可以激活CD4+ T細(xì)胞弧腥，從而更好地激發(fā)免疫反應(yīng)锥酌。

然而，這些多肽需要在GMP環(huán)境下分別針對(duì)特定患者進(jìn)行合成婚咱，然后混合在一起连载，隨著多肽鏈長(zhǎng)度和多肽數(shù)目的增加，制造成本也隨之提升挣徽。多肽鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng)异浸，人工合成時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤率越高，從而限制了合成過(guò)程的產(chǎn)量咙借。這些因素可能限制這類個(gè)體化疫苗未來(lái)的推廣柏困。

▲多肽類個(gè)體化癌癥疫苗的生產(chǎn)流程（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

使用DNA或RNA編碼新抗原從制造工藝上來(lái)看比長(zhǎng)多肽類的疫苗更為簡(jiǎn)便，產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)序來(lái)進(jìn)行（多肽類疫苗的質(zhì)量檢測(cè)需要質(zhì)譜技術(shù)）帜蘑。它們可以編碼多個(gè)新抗原表型清玉，提高免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng)的機(jī)率。這類疫苗面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將編碼新抗原的DNA/RNA序列成功導(dǎo)入到細(xì)胞中珍垦，讓它們能夠被翻譯成多肽片段惜施。專精于開(kāi)發(fā)mRNA療法的Moderna公司的研發(fā)管線中就有一項(xiàng)個(gè)體化癌癥疫苗研究壁挖，目前它已經(jīng)進(jìn)入2期臨床階段。

上述兩種類型的癌癥疫苗還需要在體內(nèi)被樹(shù)突狀細(xì)胞或其它抗原呈遞細(xì)胞吞噬并且處理条篷，才可能生效骗随，而基于樹(shù)突狀細(xì)胞的疫苗已經(jīng)在體外完成了這一步驟「疤荆基于樹(shù)突狀細(xì)胞的癌癥疫苗在激發(fā)免疫反應(yīng)方面非常有效鸿染，因?yàn)闃?shù)突狀細(xì)胞在免疫系統(tǒng)中的功能就是呈遞抗原。然而乞巧，這類疫苗的合成需要對(duì)從血液中獲取的免疫細(xì)胞進(jìn)行謹(jǐn)慎的培養(yǎng)涨椒。在GMP環(huán)境下完成原先在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的步驟，并且擴(kuò)大樹(shù)突狀細(xì)胞疫苗的生產(chǎn)绽媒，需要對(duì)復(fù)雜制造工藝的大量?jī)?yōu)化蚕冬。

▲個(gè)體化癌癥疫苗臨床試驗(yàn)分類數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來(lái)源：參考資料[2]，藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)制圖）

發(fā)揮個(gè)體化癌癥疫苗需要克服的挑戰(zhàn)

開(kāi)發(fā)個(gè)體化癌癥疫苗面對(duì)的最大挑戰(zhàn)是如何找到能夠最大限度激發(fā)免疫反應(yīng)的新抗原是辕。對(duì)癌癥基因組進(jìn)行測(cè)序發(fā)現(xiàn)的基因突變并不一定會(huì)生成蛋白囤热，因此，從DNA測(cè)序中發(fā)現(xiàn)的編碼新抗原的DNA序列需要與對(duì)腫瘤進(jìn)行RNA測(cè)序獲得的信息進(jìn)行對(duì)照获三，確認(rèn)攜帶突變的DNA序列能夠被腫瘤細(xì)胞表達(dá)旁蔼。

除此之外，這些攜帶基因突變的DNA序列都要經(jīng)過(guò)生物信息學(xué)模型的篩選豁登，找出最可能產(chǎn)生免疫原性的序列容厦。目前，各家公司都有自己的計(jì)算科學(xué)平臺(tái)便晶，使用人工智能對(duì)已有免疫表位庫(kù)進(jìn)行分析，根據(jù)它們的三維結(jié)構(gòu)和結(jié)合數(shù)據(jù)担泥，訓(xùn)練計(jì)算工具來(lái)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成癌癥疫苗的最佳序列润跟。

抗原呈遞是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，抗原會(huì)被樹(shù)突狀細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體降解谨斥，然后生成的多肽片段需要與MHC產(chǎn)生特異性結(jié)合鸡魁，才能夠被呈現(xiàn)在樹(shù)突狀細(xì)胞表面。已有的計(jì)算工具并不能夠很好地預(yù)測(cè)這一過(guò)程蛾沪。因此紫声，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始從細(xì)胞中提取MHC-抗原復(fù)合體，從中分解出能夠與MHC結(jié)合的抗原拗炎，然后利用質(zhì)譜技術(shù)對(duì)這些抗原的特征進(jìn)行分析京甫。利用質(zhì)譜分析獲得的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算工具重新進(jìn)行訓(xùn)練，可以提高預(yù)測(cè)性模型的準(zhǔn)確性李根。

日前槽奕，TScan公司的科學(xué)創(chuàng)始人几睛，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Stephen Elledge博士率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了一篇科學(xué)論文，介紹了名為T(mén)Scan的高通量篩選技術(shù)粤攒，能夠篩選出與T細(xì)胞表面表達(dá)的TCR相結(jié)合的抗原所森，并且對(duì)它們的特征進(jìn)行分析。這一技術(shù)不但可能發(fā)現(xiàn)作為癌癥疫苗的新抗原夯接，而且對(duì)這些抗原結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析積累的數(shù)據(jù)焕济，可以用于進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)測(cè)新抗原的計(jì)算模型。

▲TScan技術(shù)平臺(tái)圖示（圖片來(lái)源：參考資料[3]）

除了發(fā)現(xiàn)新抗原以外盔几，如何優(yōu)化輸入患者體內(nèi)的疫苗激發(fā)的免疫反應(yīng)也是科研人員創(chuàng)新的方向晴弃。由于抗原呈遞細(xì)胞需要在淋巴結(jié)中與T細(xì)胞接觸，完成激活T細(xì)胞的過(guò)程问欠。很多癌癥疫苗采用淋巴結(jié)注射的給藥模式肝匆。然而，基于多肽或者RNA的疫苗由于分子量比較小顺献，可能從淋巴管壁滲出旗国，導(dǎo)致這些疫苗成分還沒(méi)有接觸到免疫細(xì)胞就被血液循環(huán)帶到身體其它部位，降低了免疫反應(yīng)的強(qiáng)度灭西。

Elicio Therapeutics公司開(kāi)發(fā)的雙親性分子（amphiphiles）平臺(tái)在多肽鏈上添加了一個(gè)親脂性分子蝉速，讓疫苗成分能夠與淋巴系統(tǒng)中的白蛋白（albumin）結(jié)合，幫助將疫苗成分從注射位點(diǎn)運(yùn)送到淋巴結(jié)中弹爱，大幅度提高免疫反應(yīng)的強(qiáng)度牍侧。該公司近日公布的臨床前實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于這一技術(shù)開(kāi)發(fā)的KRAS疫苗能夠激發(fā)針對(duì)癌細(xì)胞的強(qiáng)力細(xì)胞裂解反應(yīng)扬骑。

▲Elicio公司雙親分子平臺(tái)作用機(jī)制（圖片來(lái)源：Elicio公司官網(wǎng)）

展望未來(lái)

已有的癌癥疫苗研究表明座叙，獲得強(qiáng)力免疫反應(yīng)需要三個(gè)因素：多個(gè)具有免疫原性的抗原，有效的遞送載體涎舞，和克服免疫抑制環(huán)境的有效方法契叔。因此，與抗PD-1抗體等免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用可能個(gè)體化癌癥疫苗充分發(fā)揮其潛力的有效方法栗怪。已經(jīng)公布的臨床試驗(yàn)結(jié)果表明麸应，個(gè)體化癌癥疫苗與PD-1抑制劑聯(lián)用可能在患者中引發(fā)更持久的緩解。目前進(jìn)行的個(gè)體化癌癥疫苗臨床試驗(yàn)中娘瞻，大部分都包含與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用的患者組损侄。

除了優(yōu)化新抗原的選擇和遞送方式以外，開(kāi)發(fā)驗(yàn)證疫苗效力的生物標(biāo)志物將幫助對(duì)疫苗進(jìn)行檢測(cè)和篩選叶雹，從而最大化疫苗的效果财饥。個(gè)體化癌癥疫苗在最近公布結(jié)果的早期臨床試驗(yàn)中顯示了可喜的療效，這些進(jìn)展離不開(kāi)癌癥基因組學(xué)、癌癥免疫學(xué)佑力、疫苗開(kāi)發(fā)式散、腫瘤學(xué)和診斷領(lǐng)域研究人員的系統(tǒng)努力。而擴(kuò)大癌癥疫苗的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)需要醫(yī)藥級(jí)別的生產(chǎn)專家和對(duì)疫苗反應(yīng)打颤、腫瘤因此產(chǎn)生的抗性暴拄，以及患者嚴(yán)重副作用的系統(tǒng)性臨床監(jiān)控。這將需要學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的緊密合作编饺。

我們期待乖篷，在生態(tài)圈所有成員的努力下，個(gè)體化癌癥疫苗能夠充分發(fā)揮它的潛力透且，成為癌癥免疫領(lǐng)域繼免疫檢查點(diǎn)抑制劑和CAR-T療法之后的第三個(gè)突破撕蔼！

參考資料：

[1] The New Personalized Cancer Treatment: Why Neoantigen Vaccines Could Be The Next Big Immunotherapy Breakthrough. Retrieved August 9, 2019, from https://www.cbinsights.com/research/report/what-are-neoantigen-vaccines-personalized-cancer-treatment/

[2] Personalized Cancer Vaccines in Clinical Trials. Retrieved August 9, 2019, from https://www.the-scientist.com/features/personalized-cancer-vaccines-in-clinical-trials-66075

[3] Kula et al. (2019). T-Scan: A Genome-wide Method for the Systematic Discovery of T Cell Epitopes. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.009.

[4] Aldous and Dong, (2018). Personalized neoantigen vaccines: A new approach to cancer immunotherapy. Bioorganic & Medicinal Chemistry.

[5] Hollingsworth & Jansen, (2019). Turning the corner on therapeutic cancer vaccines. NPJ Vaccines, https://doi.org/10.1038/s41541-019-0103-y