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关于“肿瘤疫苗”,你需要知道什么

关于“肿瘤疫苗”,你需要知道什么

  • 分类:行业动态
  • 作者:华龛生物
  • 来源:华龛生物
  • 发布时间:2023-05-08
  • 访问量:68

【概要描述】

关于“肿瘤疫苗”,你需要知道什么

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  • 作者:华龛生物
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以下文章来源于干细胞者说(公众号)

撰文:木木先生

来源:干细胞者说

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在不久的将来,人类或许会使用疫苗来治疗癌症这一古老而棘手的疾病。2023年2月22日,莫德纳与默沙东宣布,其肿瘤新抗原mRNA疫苗mRNA-4157,与PD-1抗体联合辅助治疗高危黑色素瘤,获美国FDA的突破性疗法认证,这是全球首个获此认证的mRNA肿瘤疫苗。

疫苗的发明,可以称得上是人类医疗史上最伟大的成就之一,对传染病的预防甚至治疗起到了巨大作用。疫苗的出现,让曾经严重的传染病从地球上灭绝最出名的当属天花。曾经高传播性、高死亡率的各种传疾病,因疫苗的出现而变得得到有效控制。在抗击新冠疫情中,疫苗也功不可没。

 

但是,当面临癌症的时候,如果我们有这样一种治疗甚至预防肿瘤的疫苗,可以让人对“肿瘤”产生抵抗力,能帮助免疫系统识别并治疗癌症,那可以挽救多少人的生命?事实上,“肿瘤疫苗”的研发也是如火如荼。

 

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疫苗和肿瘤疫苗

要想全面了解“肿瘤疫苗”,我们需要弄清楚两个基本概念:第一,“疫苗”是什么;第二,“肿瘤疫苗”是什么。
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概念一:疫苗
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疫苗:通俗的描述,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人体,抗原经过免疫系统识别并放大,经由DC细胞将信号传递给初始T细胞,产生能够特异性识别并抵抗致病源的CD8+T细胞和调节性T细胞,后续由B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

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从小就要打疫苗
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概念二:肿瘤疫苗
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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,这些细胞碎片可激活人体自身免疫,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,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(如Provenge <Sipuleucel-T>)

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大名鼎鼎的9价HPV疫苗(默克)

 

 

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肿瘤疫苗发展史

知其然,更要知其所以然。关于肿瘤疫苗研发的历史,已经持续120余年。人类从未停止过利用疫苗来治疗恶性肿瘤的探索。

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肿瘤疫苗发展重大事件(来源:Nature Reviews Immunology)

肿瘤疫苗开发的基本原理是:通过靶向肿瘤相关抗原(TAA)或肿瘤特异抗原(TSA),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

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,获得美国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。这是全球首个治疗性肿瘤疫苗,用于治疗晚期前列腺癌。患者注射了肿瘤疫苗后平均多活了四个月。后来,几经波折后已经被中国公司三胞集团收购。

究其原因,肿瘤疫苗成功的一个至关重要的因素在于,疫苗选取的肿瘤抗原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,现有的疫苗基本上都是预防性疫苗。肝癌患者有54%的是乙肝病毒(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。

 

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如何构建肿瘤疫苗
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。
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构建肿瘤疫苗的四个关键成分

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  肿瘤疫苗构建的抗原选择
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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:

1)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)。
2)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)。
3)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10%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: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。

 

肿瘤新生抗原,有两个重要特点,同时满足这两点,就是肿瘤新生抗原。
(1)肿瘤细胞特有,正常细胞没有,故曰“新生”
(2)抗原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”。
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寻找新的肿瘤新生抗原或打开了靶向癌症治疗的大门

  肿瘤疫苗制剂的构建
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一般来说,肿瘤疫苗制剂有两大类:通用型全肿瘤抗原疫苗肿瘤新生抗原疫苗


现在开发的方向主要是肿瘤新生抗原疫苗。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。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。此外,灭活的减毒的细菌作为疫苗也属于细胞疫苗

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肿瘤疫苗(细胞疫苗)工作原理

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批准的第二种治疗性肿瘤疫苗是治疗晚期黑色素瘤的T-VEC(Talimogene laherparepvec)

 

3)分子疫苗(合成长肽疫苗)

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。它可同时调用两种类型的T细胞来引发免疫反应。但SLP疫苗需要佐剂。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。

 

4)核酸疫苗(mRNA疫苗)

目前,令人期待的新兴疫苗方向是核酸疫苗,包括基于DNA和mRNA疫苗。在新冠疫情期间,mRNA疫苗首次问世,但针对癌症的核酸疫苗仍然面临挑战。


没错!因疫情火爆的mRNA新冠疫苗,原来是准备开发肿瘤疫苗的,无意间却新冠疫情火爆起来,一切都是命。疫情过去,重点又回到肿瘤疫苗上来。


核酸疫苗,是把可以产生新抗原的DNA或RNA注射入体内,作为细胞内源性抗原。不需要额外的佐剂来刺激免疫反应。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。核酸疫苗的关键挑战是,如何保护疫苗在抵达靶点之前不被降解

图片mRNA肿瘤疫苗工作原理
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  制备肿瘤疫苗最理想的抗原 
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肿瘤疫苗是否有效完全取决于抗原的特性。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。最理想的抗原满足如下条件:

  • 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。

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 制备肿瘤疫苗的通用步骤
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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:
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个性化肿瘤疫苗制备流程

  • 肿瘤活检提取肿瘤样本,进行实验室测试,对肿瘤做出更详细的推断。

  • 测序和分析。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。

  • 预测并选择新生抗原作为靶点。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。接种新生抗原疫苗。

 

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肿瘤疫苗未来开发方向
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肿瘤疫苗发展历经重重困难,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:
1)肿瘤疫苗+免疫抑制剂

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。

2)分子疫苗

可以有效增强新生抗原表达。

3)DC细胞疫苗

基于患者自身免疫细胞开发。

4)配合纳米载体

可以增强运输能力,可以增强组织穿透能力。

5)配合放疗

对于体积大的肿瘤效果好。

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结束语

放眼全球,进入肿瘤疫苗的研发领域的企业已经有100多家。行业领头羊当属CureVacBioNTechModerna 这三个先锋。其中,BioNTech的研发管线最全面,包括肿瘤相关抗原疫苗(FixVAC®)、半个性化疫苗(RNA-Warehouse)和个性化疫苗(IVAC®-Mutanome)。Moderna 的研发管线则包括个性化疫苗、肿瘤新抗原KRAS突变疫苗。而CureVac的研发管线相对集中,都是肿瘤相关抗原疫苗。

 

当前,各类肿瘤疫苗即将问世,肿瘤疫苗行业迎来黄金时代。吹开行业的春风,随着新技术的不断出现,肿瘤疫苗会取得更加瞩目的成就。

 

参考资料
[1Turning the corner ontherapeutic cancer vaccines Robert E. Nature partner journals Vaccines (npj Vaccines) (2019) 4:7  
[2Engineering patient-specific cancer immunotherapies.Nature Biomedical EngineerinVol 3768, Oct. 2019 , 768782
[3]Know your enemyVaccines are arguablyour greatest medical achievement. But to what extent can they help preventcancer? Machael Eisenstein Nature  Vol 471 ,24 Mar. 2011

[4]Hu, Zhuting, Patrick A. Ott, and Catherine J. Wu. Towards personalized, tumour-specific, therapeutic vaccines for cancer.Nature Reviews Immunology. 2018, 18, 168-182



【华龛生物

北京华龛生物科技有限公司由清华大学医学院杜亚楠教授科研团队领衔创建,清华大学参股共建。核心技术源于清华大学的科技成果转化。公司专注于打造原创3D细胞“智造”平台,提供基于3D微载体的细胞规模化定制化扩增工艺整体解决方案。

华龛生物核心产品3D TableTrix®微载体(片剂),是自主创新型、首款可用于细胞药物开发的药用辅料级微载体。已通过中检院等相关权威机构的检验报告,并获得2项国家药监局药用辅料资质(CDE审批登记号:F20210000003、F20200000496)。同时,产品获得美国FDA DMF药用辅料资质(DMF:35481)。

华龛生物的产品与服务,可广泛应用于基因与细胞治疗、细胞外囊泡、疫苗及蛋白产品等生产的上游工艺开发。同时,在再生医学、类器官与食品科技(细胞培养肉等)领域也具有广泛应用前景。

公司拥有5000余平米的研发与转化平台,其中包括1000余平的以3D细胞智造及微组织再生医学治疗产品为核心的CDMO服务平台;还拥有4000平米的GMP生产平台,并新建1200L微载体生产线。相关技术已获得100余项专利成果,30余篇国际期刊报道。核心技术项目已获得多项国家级立项支持与应用。

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