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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。
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
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>)。
大名鼎鼎的9价HPV疫苗(默克)
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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。
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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构建肿瘤疫苗的四个关键成分
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:
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。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:
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。
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:
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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。
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抗原在所有的肿瘤细胞上都表达。
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抗原蛋白是肿瘤细胞生存不可或缺的。
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抗原具有强免疫原性。
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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。
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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。
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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。
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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。
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注射。接种新生抗原疫苗。
2)分子疫苗
可以有效增强新生抗原表达。
基于患者自身免疫细胞开发。
可以增强运输能力,可以增强组织穿透能力。
对于体积大的肿瘤效果好。
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CureVac、BioNTech和Moderna 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。
[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
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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。
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