浙江中医药大学附属第一医院肿瘤内科，主治医师，医学博士。
学术研究方向：结直肠癌个体化新生抗原肽的筛选与作用机制研究；结直肠癌新抗原肽库的建立与高效肿瘤新抗原的特征研究与残基改造；以及基于中医辨证探索大肠癌免疫治疗优势人群的特征等研究。
主持国家自然科学基金青年项目和浙江省自然科学基金面上项目等3项课题，参与多项国家自然科学基金面上项目以及浙江省重点研发项目等课题。以第一作者和通讯作者发表SCI论文5篇；以第一发明人授权国家发明专利一项。科研成果围绕于结直肠癌的精准免疫治疗、个体化新抗原肽的筛选与高效肿瘤新抗原改造等研究方向。
担任国家自然科学基金青年项目评审专家、多本SCI杂志审稿人。获浙江省优秀毕业生、优秀会议论文等多项荣誉。
肿瘤作为威胁生命的“第一杀手”，每年有近1000万人因此死亡。免疫系统除了保护人体免受病原体的侵害外，还可用于监视人体内环境以维持细胞稳态。然而，肿瘤细胞可以通过无免疫原性的肿瘤突变或通过主动抑制免疫应答来逃避免疫监视。而免疫治疗的进步带来了新的潜在疗法和预防性治疗，如肿瘤疫苗抗原。肿瘤疫苗抗原分为肿瘤相关抗原（TAA）和肿瘤特异性抗原（TSA），后者包括新抗原（两者的特性见图1）。肿瘤可在其细胞膜表面表达由肿瘤中突变DNA经翻译而成的特异性蛋白质（来源还包括蛋白质编码基因的未翻译区域、假基因、长非编码RNA和DNA选择性读码框等基因突变），而这些蛋白质称为新抗原。新抗原可协助人体免疫系统产生针对癌细胞的免疫反应。新抗原被认为具有很强的免疫原性，由于其在中枢免疫耐受期间缺乏阴性选择，识别这类肿瘤抗原的T细胞受体（TCRs）通常高于识别TAA的TCRs。此外，靶向肿瘤新抗原（仅由肿瘤组织表达）可避免T细胞破坏健康的正常组织。随着新抗原疗法基础研究和临床试验的开展，动物实验和临床疗效的“面纱”被揭开，在其展示出令人欣喜鼓舞的疗效背后，也蕴含着一些需要进一步深入探讨的问题。本文将基于目前国内外研究进展，对于肿瘤新抗原疗法的研发热点问题作一浅谈。
图1. 肿瘤疫苗抗原的类型和特点 A. 肿瘤疫苗抗原分为肿瘤相关抗原（TAA）和肿瘤特异性抗原（TSA）及其亚型。B. 低（青色指示）与高（红色指示）分别代表不同属性的程度。（引自：Hernandez R, Malek TR. Fueling Cancer Vaccines to Improve T Cell-Mediated Antitumor Immunity. Front Oncol. 2022 May 16;12:878377.）
1.高效新抗原肽的长短“Battle”
新抗原作为多肽类疫苗，其基本的特性为，新抗原必须在肿瘤细胞表面表达，并由主要组织相容性复合物I或II（MHC I或II）分子提呈，以供T细胞的识别。基于肽的肿瘤疫苗具有特异性和安全性，并且完全依赖强大的适应性免疫反应来启动对癌症的杀伤作用。肽-MHC和T细胞受体间的相互作用具有高度的免疫原性，尤其在靶向新抗原时，具有更少的“脱靶”毒性和中枢耐受性等免疫相关的不良反应的产生。
合成长肽（SLP）疫苗作为具有代表性的肽类亚单位疫苗，含有I类和II类MHC限制性新抗原表位，可同时诱导新抗原CD8+ T细胞反应和CD4+ T细胞反应，发挥直接抗肿瘤作用。免疫原性通常随着新抗原表位和识别基序的增加而增加，并且避免中枢性免疫耐受，进而增强了CD4和CD8阳性T细胞的免疫应答。因相较于短肽（~9个氨基酸残基）容易被酶所消化而在人体内迅速消除的特点，较长的肽（25~35个氨基酸残基）更易被专职抗原提呈细胞（APC）内吞并提呈抗原，使肽-MHC-II复合物（pMHC-II）完全活化T细胞；此外，短肽具有人类白细胞抗原（HLA）等位基因限制性，制约着泛HLA等位基因型疫苗的开发，因此SLP具有更广阔的的开发前景（可能机制如图2所示）。
图 2 长肽新抗原疫苗优于短肽的可能机制 A. 短肽新抗原疫苗（绿色）在注射后与局部粘膜下DCs上表达的MHC I类分子结合。这些DC迁移到dLN，提呈并激活初始型T细胞。然而，具有低MHC结合亲和力的短肽可能无法诱导强烈的CTL反应。此外，短肽可以被有核细胞同时提呈到dLNs和ndLNs中，其中大多数为非专职APCs。这些非专职APCs上缺乏共刺激分子和非适宜的刺激环境（ndLNs）都可能导致T细胞功能受损。B. 长肽（红色）必须经过内吞和处理，才能被DCs运输到细胞表面。它们主要出现在dLNs中。此外，长肽新抗原疫苗可能包含CD4+ T细胞表位，参与新抗原抗肿瘤免疫中起重要作用的CD4+ Th反应，并表现出优于短肽新抗原疫苗的特性。注：APCs：抗原呈递细胞；CTL：细胞毒性T淋巴细胞；DCs：树突状细胞；dLNs：引流淋巴结；MHC：主要组织相容性复合体；ndLNs：非引流淋巴结。（引自：Chen X, Yang J, Wang L, Liu B. Personalized neoantigen vaccination with synthetic long peptides: recent advances and future perspectives. Theranostics. 2020 May 15;10(13):6011-6023.）
2.应答性新抗原的“技术Flows”
现有以PD（L）-1为代表的免疫检查点抑制剂（ICI）疗法仅对30%的肿瘤患者有效。因此，迫切需要针对特定肿瘤遗传学信息和MHC限制性的肿瘤疫苗疗法（如新抗原）来增强抗肿瘤免疫应答。并且，多项研究证实：表达更多新抗原的肿瘤与更强的免疫反应和更长的生存率（OS）相关。筛选反应性新抗原的决定因素主要为：肿瘤DNA突变、翻译过程、翻译后的修饰、突变肽与MHC分子间的亲和力（包括MHC限制性），以及突变肽-MHC复合物与TCR间的亲和力。
下一代测序（NGS）为基因的高通量测序提供了可能，使用全外显子组测序将患者的肿瘤细胞与其正常细胞进行比较，以鉴定肿瘤细胞中唯一存在的突变。首先，但并非所有的DNA突变都能产生新抗原，联合RNA测序等技术可区分出产生新抗原的突变。其次，突变蛋白质经加工后，其中的一些抗原可以与HLA I类分子结合。基于人工神经网络（ANN）的算法被用来预测哪些突变蛋白质最有望成为在肿瘤表面表达并被APC提呈的新抗原。这些新抗原最有可能被T细胞识别，并产生强烈的肿瘤特异性免疫反应。同时，现有研究常基于质谱检测的数据进行改进，更好地预测与HLA结合的各类新抗原（流程见图3）。
图 3. 基于算法的治疗性新抗原疫苗鉴定 通过开发更好的预测算法来改进可靶向新抗原的识别；探索各种疫苗模式和剂量方案以产生最有效的抗肿瘤免疫反应。重要的是，对疫苗接种所诱导免疫反应特征的详细评估，可用于为疫苗设计和管理方法的迭代改进提供信息。包括新抗原特异性反应的程度评估（ELISpot）和单细胞RNA测序（scRNA-seq）的表型分析。注：MS：质谱；scTCR：单细胞T细胞受体；SFC：斑点形成细胞；SNV：单核苷酸变体。（引自：Blass E, Ott PA. Advances in the development of personalized neoantigen-based therapeutic cancer vaccines. Nat Rev Clin Oncol. 2021 Apr;18(4):215-229.）
3.联合治疗助力新抗原“Set on fire”
随着新抗原的精准鉴定、新材料载体和递送系统等关键技术的开发，肿瘤疫苗研发领域正在蓬勃地发展。新抗原大多为弱免疫原性的抗原，将其作为单一抗肿瘤疗法并不能产生强大的抗肿瘤反应，可归因于以下因素：包括内源性抗原疫苗特异性肿瘤反应性T细胞的治疗频率低、抗原呈递和免疫原性弱，以及肿瘤微环境（TME）的免疫抑制。现有研究报道：Toll样受体（TLR）激动剂、细胞因子（CK）和ICI在内的各类药物已被用作为新抗原的佐剂和免疫调节剂，以增强新抗原介导特异性T细胞的活化、扩增、记忆性T细胞的形成等功能（简述见图4）。
（1）TLR：大多数TLR在APC上识别激动剂导致MyD88的激活，导致促炎细胞因子的产生，包括TNF、IL-1和IL-6。通过TLRs激活DC诱导成熟，刺激抗原摄取和加工，以及MHC和共刺激分子（包括CD80、CD86和CD40）的上调。TLR激动剂改善抗原呈递，并促进外源性肽的交叉呈递以刺激CD8 T细胞。因此，TLR佐剂联合抗原疫苗具有增强活化CD4和CD8 阳性T细胞介导的抗肿瘤免疫应答的潜力。目前研究最充分的TLR激动剂是TLR3、4、7/8和9激动剂。目前FDA仅批准三种TLR激动剂：用于治疗膀胱癌的卡介苗（BCG）、用于宫颈癌的单磷酰脂质A（MPLA），以及用于治疗基底细胞癌的咪喹莫特。
（2）重组IL-2：可驱动T细胞增殖、分化、效应、存活和记忆功能的形成。功能性IL-2R具有IL-2的中间（CD122 / CD132）或高亲和力（CD25 / CD122 / CD132）。中间亲和力IL-2R主要由CD8阳性记忆性T细胞和自然杀伤细胞（NK）细胞表达，而高亲和力IL-2R主要存在于调节性T细胞（Treg）和最近抗原活化效应T细胞（Teff）上。使用肿瘤疫苗抗原可使肿瘤反应性T细胞形成高亲和力的IL-2R。因此，IL-2具有激活肿瘤反应性Teff、记忆性T细胞以及NK细胞，以诱导抗肿瘤免疫的潜力；但也可能活化抑制炎症反应、自身免疫性和肿瘤免疫的Tregs。
（3）免疫检查点阻滞（ICB）：在正常生理状态或短暂性病毒感染期间，抑制性免疫检查点可分别调节对自身抗原或病毒抗原的免疫反应，以促进免疫耐受性和限制组织损伤。而肿瘤通过PD-L1等抑制性受体的表达直接调节T细胞反应，或通过产生抑制性分子间接调节T细胞反应，这些抑制分子诱导免疫抑制细胞的富集并促进TME内肿瘤反应性T细胞衰竭，包括CTLA-4、PD-1、PD-L1、LAG3、TIM3和TIGIT。ICB的总体结果是重振T细胞活力并增强抗肿瘤反应，这对于具有高突变频率和相对丰富的肿瘤新抗原负荷的肿瘤最有效。对于具有低突变负荷和低新抗原负荷的肿瘤，ICB可能需要联合新抗原疗法以提升肿瘤新抗原特异性T细胞的治疗频率以促进有效的抗肿瘤免疫。
图 4. 佐剂和免疫调节剂增强肿瘤疫苗抗原 A. 肿瘤疫苗抗原刺激抗原特异性T细胞介导的抗肿瘤反应。佐剂和免疫调节剂可增强T细胞对疫苗的反应。B. 佐剂和免疫调节剂的类别、每类中的代表性药物及其生物学作用。（引自：Hernandez R, Malek TR. Fueling Cancer Vaccines to Improve T Cell-Mediated Antitumor Immunity. Front Oncol. 2022 May 16;12:878377.）
此外，HLA 位点杂合性的缺失限制了对靶向新抗原的肿瘤疫苗或过继性T细胞疗法的临床疗效。除了抗原缺失外，肿瘤细胞还具有多种复杂的免疫逃逸机制，而新抗原疫苗联合其他免疫疗法可防止部分免疫逃逸；然而，许多机制尚未明确阐明，阻碍了新抗原疫苗的临床应用。同时，肿瘤疫苗与放化疗、靶向治疗等其他传统疗法相结合，显示出巨大的发展潜力（治疗模式见图5所示）。
图5. 新抗原疫苗与其他疗法的结合 新抗原疫苗与免疫检查点抑制剂相结合可以减弱肿瘤细胞介导的效应性T细胞的免疫抑制。放化疗可以辅助疫苗发挥更好的效果。给予靶向肿瘤微环境中免疫抑制因子的药物，以规避肿瘤微环境中各种分子和细胞对T细胞造成的失活状态。结合CAR-T疗法，在体外培养特异性靶向新抗原的T细胞，然后注入体内，产生效应性T细胞和记忆性T细胞，从而增强抗肿瘤作用。（引自：Peng M, Mo Y, Wang Y, Wu P, Zhang Y, Xiong F, Guo C, Wu X, Li Y, Li X, Li G, Xiong W, Zeng Z. Neoantigen vaccine: an emerging tumor immunotherapy. Mol Cancer. 2019 Aug 23;18(1):128.）
4. 新抗原是新型免疫治疗的“Trigger”
错配修复缺陷型（dMMR）结直肠癌的特征在于表达高免疫原性的新抗原肽，其刺激淋巴细胞浸润以及炎性细胞因子的上调。这些特征是解释免疫治疗（特别是PD-1和/或CTLA-4检查点抑制剂）对晚期dMMR结直肠癌患者的治疗尤为有效的关键。重要的是，临床前研究还表明，强效肿瘤新抗原与免疫微环境之间的这种相关性也存在于dMMR结直肠肿瘤发生的早期（癌前）阶段，即使在没有高体细胞突变负荷的情况下也是如此（进程示意见图6）。
虽然突变负荷相对较低，但Lynch综合征相关癌前病变中免疫检查点的上调表明新抗原肽是有效的靶点。辅助治疗中的检查点抑制剂被证明对林奇综合征或散发性dMMR型结直肠癌患者的二级预防非常有效。然而，鉴于PD-1阻滞剂相关的不良事件，需要明确收益风险比。新抗原疫苗接种是另一种用于晚期黑色素瘤、胶质母细胞瘤和其他癌症的方法，这种方法有望用于dMMR型林奇综合征患者的一级预防。
图6. 在 Lynch 综合征相关的结直肠癌中，沿着腺瘤到癌通路（上道）的免疫激活（下道）和新抗原负荷（中道）之间的相关性 结肠上皮显示为具有不同颜色混合物的融合细胞，分别代表病灶内突变和/或新抗原多样性。早期结直肠腺瘤（左栏）即使在没有高体细胞突变或新抗原负荷的情况下也显示出免疫反应性标志物。随着病变进展为晚期腺瘤（中栏）和癌（右栏），突变/新抗原负荷和免疫抑制性标志物也相应增加。注：LS：林奇综合征。（经许可重绘引自：Willis JA, Reyes-Uribe L, Chang K, Lipkin SM, Vilar E. Immune Activation in Mismatch Repair-Deficient Carcinogenesis: More Than Just Mutational Rate. Clin Cancer Res. 2020 Jan 1;26(1):11-17. 版权所有：德克萨斯大学MD安德森癌症中心。）
5. 新材料赋能新抗原“Precise delivery”
新材料赋能新抗原“定向爆破”，其策略有：（1）探索新型佐剂（包括具有优化活性的合成分子和材料）；（2）构建高效和精确的递送系统以避免全身反应、提高生物安全性、靶向次级淋巴器官、增强抗原提呈；（3）结合生物工程方法改造传统疫苗接种，“明智地”再驯化TME并调节抗肿瘤免疫。由于化学策略在基于T细胞和B细胞的抗肿瘤疫苗设计中已被证明是具有多样性、可靠性和通用性，因此在疫苗构建中众多化学方法的结合有望为肿瘤治疗赋予新的动力和活力。
1. Sobhani N, Scaggiante B, Morris R, Chai D, Catalano M, Tardiel-Cyril DR, Neeli P, Roviello G, Mondani G, Li Y. Therapeutic cancer vaccines: From biological mechanisms and engineering to ongoing clinical trials. Cancer Treat Rev. 2022 Jun 22;109:102429. doi: 10.1016/j.ctrv.2022.102429. Epub ahead of print. PMID: 35759856; PMCID: PMC9217071.
2. Hernandez R, Malek TR. Fueling Cancer Vaccines to Improve T Cell-Mediated Antitumor Immunity. Front Oncol. 2022 May 16;12:878377. doi: 10.3389/fonc.2022.878377. PMID: 35651800; PMCID: PMC9150178.
3.Huang Z, Callmann CE, Wang S, Vasher MK, Evangelopoulos M, Petrosko SH, Mirkin CA. Rational Vaccinology: Harnessing Nanoscale Chemical Design for Cancer Immunotherapy. ACS Cent Sci. 2022 Jun 22;8(6):692-704. doi: 10.1021/acscentsci.2c00227. Epub 2022 May 20. PMID: 35756370; PMCID: PMC9228553.
4. Blass E, Ott PA. Advances in the development of personalized neoantigen-based therapeutic cancer vaccines. Nat Rev Clin Oncol. 2021 Apr;18(4):215-229. doi: 10.1038/s41571-020-00460-2. Epub 2021 Jan 20. PMID: 33473220; PMCID: PMC7816749.
5. Chen X, Yang J, Wang L, Liu B. Personalized neoantigen vaccination with synthetic long peptides: recent advances and future perspectives. Theranostics. 2020 May 15;10(13):6011-6023. doi: 10.7150/thno.38742. PMID: 32483434; PMCID: PMC7255011.
6. Peng M, Mo Y, Wang Y, Wu P, Zhang Y, Xiong F, Guo C, Wu X, Li Y, Li X, Li G, Xiong W, Zeng Z. Neoantigen vaccine: an emerging tumor immunotherapy. Mol Cancer. 2019 Aug 23;18(1):128. doi: 10.1186/s12943-019-1055-6. PMID: 31443694; PMCID: PMC6708248.
7. Willis JA, Reyes-Uribe L, Chang K, Lipkin SM, Vilar E. Immune Activation in Mismatch Repair-Deficient Carcinogenesis: More Than Just Mutational Rate. Clin Cancer Res. 2020 Jan 1;26(1):11-17. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-18-0856. Epub 2019 Aug 5. PMID: 31383734; PMCID: PMC6942620.
8. Li WH, Li YM. Chemical Strategies to Boost Cancer Vaccines. Chem Rev. 2020 Oct 28;120(20):11420-11478. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00833. Epub 2020 Sep 11. PMID: 32914967.
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