当肿瘤疫苗普及时,或许就是癌症变成罕见病的时候

疫苗可以称得上是人类医疗史上最伟大的成就之一,对传染性疾病的预防甚至治疗起到了重大成果。疫苗的出现,使得一些严重疾病在地球上灭绝,例如天花。这些曾经恐怖、死亡率高的疾病,因为各种疫苗的出现而变得不再肆虐。

网友的一句话说出了大多数人的心声:“如果有癌症疫苗多好!就如曾经的天花等不治之症,如今也有疫苗可以预防。”

那么,当面临死神使者——癌症——的时候,如果我们有这样一种疫苗,可以让人对“肿瘤”产生抵抗力,能帮助免疫系统识别并根除癌症,那可以挽救多少人的生命?

疫苗

疫苗:通俗的描述,就是指将致病抗原(如细菌、病毒等)在不引起疾病的前提下注射进入人体,抗原经过人体免疫系统识别并放大,经由DC细胞将信号传递给T淋巴细胞,产生能够特异性识别并抵抗致病源的杀伤性T淋巴细胞(CTL)和调节性T淋巴细胞(Treg),后续由B淋巴细胞引导记忆性应答,产生特异性浆细胞,分泌特异性抗体,在更长时期内迅速对致病源产生抵抗,从而减少患病的可能性。

●不同的疫苗可以使人体对疾病产生不同时效的抵抗力,最优者可以终生免疫。我们从小注射的各种预防针都属于疫苗的范畴。

肿瘤疫苗

肿瘤疫苗:也叫癌症疫苗。顾名思义,是可以诱导产生对特定肿瘤具有免疫力的疫苗。

肿瘤疫苗通常是含有肿瘤特异性抗原(TSA)或肿瘤相关抗原(TAA)的肿瘤细胞或碎片或片段。进入人体后,可激活患者自身免疫系统,诱发特异性免疫反应,克服免疫抑制状态,提高对特定肿瘤的抵抗,是一种主动免疫治疗方法。

●根据其用途不同,一般将其分为两类:一类是预防性肿瘤疫苗,接种此类疫苗可减少或消除肿瘤发生的几率,如大名鼎鼎的HPV疫苗;一类是治疗性肿瘤疫苗,其主要以肿瘤抗原为基础,用于放化疗或手术切除后的辅助治疗,如DC疫苗。

图:大名鼎鼎的9价HPV疫苗(默克)

肿瘤疫苗研究进展

肿瘤疫苗的开发在全球范围内已超过20年,其开发的基本原理是:通过靶向肿瘤相关(TAA)或肿瘤特异性(TSA)的抗原,提升免疫系统对含特定抗原的肿瘤细胞的识别与杀伤能力。

然而,在过去20年的历史中,治疗性肿瘤疫苗的研发可谓举步维艰。目前唯一获得FDA批准上市的治疗性肿瘤疫苗,是Dendreon公司的Provenge (Sipuleucel-T),在2010年4月上市。这是全球首个且是唯一一个用于治疗的肿瘤疫苗,用于治疗晚期前列腺癌。然而疗效一般,患者注射了疫苗后平均多活了四个月。后来,由于产品疗效有限和企业经营出现问题,几经转手后已经被中国公司三胞集团收购。

究其原因,一个至关重要的因素在于疫苗选取的肿瘤抗原,其免疫原性或特异性不够强。

肿瘤疫苗中效果最好的是 针对由病毒感染引发的癌症,现有的基本上都是预防性疫苗 。有54%的肝癌患者是乙肝病毒(HBV)感染导致的,针对HBV开发的疫苗能够减少肝癌患病几率。针对人乳头状瘤病毒(HPV)开发的疫苗,可以预防几乎所有子宫颈癌,以及部分喉癌,阴道癌。针对幽门螺旋杆菌(Hp)开发的疫苗也在研发当中,Hp和百分之六十的胃癌发生直接相关。

肿瘤疫苗的构建思路

肿瘤疫苗的活性成分包括四个关键成分: 肿瘤抗原、制剂、免疫佐剂和递送载体。而抗原选择是设计肿瘤疫苗的最重要步骤,没有之一。下面我们就分类介绍一下不同的肿瘤抗原选择。

构建肿瘤疫苗的四个关键成分

(一)肿瘤疫苗抗原的选择

肿瘤相关抗原(TAA)

至今为止,大多数疫苗针对的是肿瘤相关抗原。TAA是人的自体蛋白,在正常细胞上有,在肿瘤细胞异常地高表达。包括:

  • 肿瘤/生殖抗原是通常只表达在免疫特许的生殖细胞上,例如MAGE-A和NY-ESO-1。

  • 细胞定向分化抗原是通常不会在成人组织表达的,例如GP100,PSA,PAP,MART-1和酪氨酸酶。

  • 肿瘤高表达抗原是在肿瘤细胞异常地高表达,例如HER2,MUC-1等。

溶瘤病毒抗原(OVA)

大约有百分之十的人类癌症是由于病毒感染导致的。经过改造或筛选的病毒具备作为抗原刺激免疫反应的功能,例如HBV和HPV。

肿瘤新生抗原(Neoantigen)

肿瘤新生抗原(Neoantigen):是由肿瘤细胞突变产生的,仅在肿瘤细胞中表达,可被免疫细胞所识别的异常抗原。

新生抗原来源于肿瘤特异性突变,因此也被称为肿瘤特异性抗原(TSA)。TSA被人免疫系统识别为外来抗原,因此具有很高的免疫原性。通常是将肿瘤细胞与正常细胞进行比对,筛选出TSA。

Neoantign有两个重要特点:

  • 肿瘤细胞特有,正常细胞没有,故曰“新生”。

  • 可以被机体免疫系统识别,能激活免疫细胞。只有能激活免疫细胞的异常蛋白,才能被称之为“抗原”。同时满足这两点,就是肿瘤新生抗原。

寻找新的肿瘤新生抗原或打开了靶向癌症治疗的大门

(二)肿瘤疫苗制剂的构建

一般来说,肿瘤疫苗制剂有两大类:通用型全肿瘤抗原疫苗和肿瘤新生抗原疫苗。 现在开发的方向主要是 肿瘤新生抗原疫苗 。

当前的肿瘤疫苗多是为了筛选和激活特殊的T淋巴细胞,可以分成以下三类:

1)细胞疫苗

使用肿瘤细胞或者抗原递呈细胞(APCs)开发。 GVAX疫苗 是利用基因技术使得肿瘤细胞可以表达蛋白因子GM-CSF,从而刺激免疫细胞反应。 树突状细胞疫苗(DC疫苗)是利用自体DC细胞在体外识别肿瘤抗原, 它们处理抗原并将其呈递在细胞表面,然后刺激T细胞反应。 它的缺点有两个,一是高成本,二是劳动密集型制造过程。 此外,把灭活的减毒的细菌作为疫苗也属于细胞疫苗。

2)病毒载体疫苗(溶瘤病毒疫苗)

痘病毒,腺病毒,甲病毒及三类病毒的缺陷株和减毒株常作为病毒载体疫苗。一个案例,就是获得FDA批准的第二种肿瘤疫苗是治疗晚期黑色素瘤的T-VEC(Talimogene laherparepvec)。

3)分子疫苗(包括合成长肽疫苗,RNA疫苗)

合成长肽疫苗(SLP)是把抗原合成氨基酸长链多肽,直接注射入人体内,激活免疫反应。多肽疫苗是临床试验中最常用的疫苗。它可以同时调用两种类型的T细胞(机体的防御细胞)来引发免疫反应。但SLP疫苗需要佐剂(adjuvant)。佐剂必须与新抗原一起使用,才能使疫苗正常工作并激活免疫反应。

核酸疫苗是把可以产生新抗原的基因DNA或者RNA直接注射入人体内,作为细胞内源性抗原。不需要额外的佐剂来刺激免疫反应,因为它是许多病原体的遗传物质,我们的免疫系统已经对这些病原体分子保持警惕。 核酸疫苗可以通过病毒载体进入人体,也可以通过微载体(纳米载体),基因枪,微针,或原位电转的方法进入人体。

(三)制备肿瘤疫苗最理想的抗原

肿瘤疫苗是否有效完全取决于抗原的特性:

  • 抗原只在肿瘤细胞特异表达,而在正常细胞上则不表达或极低表达。

  • 抗原在所有的肿瘤细胞上都表达。

  • 抗原蛋白是肿瘤细胞生存不可或缺的。

  • 抗原具有强免疫原性。

然而理想是丰满的,现实却是骨感的,这种完美的抗原可遇不可求。

(四)制备肿瘤疫苗的通用步骤

肿瘤新生抗原疫苗是根据病人的具体肿瘤情况进行个性化接种的。一般,制备肿瘤疫苗存在如下步骤:

个性化肿瘤疫苗制备流程(来源:Science)

  • 对肿瘤进行活检。提取肿瘤样本,进行实验室测试,对肿瘤做出更详细的推断。

  • 进行测序和计算分析。对肿瘤细胞和正常细胞的外显子进行测序,找出独特的突变。

  • 预测并选择特定的新抗原作为靶点。预测并设计识别患者肿瘤的新生抗原。新生抗原要能引起患者免疫系统的反应,并吸引T细胞攻击肿瘤细胞。

  • 开发个性化疫苗。以预测的肿瘤新生抗原为靶点,利用传递载体(如肽、RNA等)设计个性化疫苗。

  • 注射新抗原疫苗。接种。

肿瘤疫苗发展新方向

肿瘤疫苗发展历经数十年,遇到重重困难,但也积累了宝贵的临床研发经验。肿瘤疫苗在未来开发上呈现新的技术方向,主要包括:

  • 水溶性肿瘤新生抗原多肽疫苗

个体化精准肿瘤治疗。适用于多种有高肿瘤突变的癌症。“肿瘤疫苗+免疫检查点抑制剂“联合用药,可以产生有效的特异性杀伤且持续活化状态的T细胞,并且阻止肿瘤细胞建立抑制性肿瘤微环境。

  • 纳米载体包裹的肿瘤新生抗原多肽疫苗

可增强新生抗原稳定性和溶解性。

  • 肿瘤新生抗原分子疫苗

可以有效增强新生抗原表达。

  • DC细胞疫苗

基于患者自身免疫细胞开发。

  • 肿瘤治疗纳米载体

可以增强运输归巢能力,可以增强组织穿透能力。

  • 光热,光敏,辐射治疗

对于体积大的肿瘤效果好。

目前仍有许多处于试验中的癌症疫苗,很多仅在动物试验中获得了较好的癌症预防效果,要进入人体临床试验,上市供人们使用,还有很长的路要走。 但这对于我们来说,也是希望所在,我们期盼着……


2019年12月4日 10:03

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