引言

腫瘤細胞中發生的突變可以產生新的自身抗原表位，稱為新表位或新抗原。基于新抗原而非傳統TAAs的疫苗有幾個優點。首先，新抗原僅由腫瘤細胞表達，因此可以引發真正的腫瘤特異性T細胞反應，從而防止對非腫瘤組織的“脫靶”損傷。第二，新抗原是源于體細胞突變的新表位，它有可能繞過T細胞對自身表位的中心耐受，從而誘導對腫瘤的免疫反應。此外，這些疫苗增強的新抗原特異性T細胞反應持續存在并提供治療后免疫記憶的潛力，這為長期預防疾病復發提供了可能性。

到目前為止，已有100多項新抗原癌癥疫苗的臨床試驗正在進行或已完成。然而，這些治療性疫苗試驗還沒有顯示出明顯的臨床益處，直到最近的兩項試驗——黑色素瘤的NCT03897881和胰腺癌的NCT04161755——報告了延長的無復發生存期（RFS）。盡管有這些臨床療效的初步證據，但在新抗原癌癥疫苗能夠充分發揮其臨床潛力之前，仍必須解決一些關鍵挑戰。

一、新抗原疫苗的免疫原性

迄今為止，許多新抗原靶向癌癥疫苗已進入臨床試驗，其中包括基于肽、DNA、RNA、腺病毒和樹突狀細胞（DC）的疫苗，其中50%以上的試驗使用合成長肽（SLP）加佐劑組合。盡管這些疫苗引發了針對癌癥相關靶點的T細胞免疫，但仍然存在的一個主要問題是它們的總體免疫原性較低。

通常，在這些試驗中引發的新抗原特異性T細胞反應，特別是細胞毒性CD8+T細胞（CTL）反應，在直接活體檢查患者外周血時是檢測不到的或非常小。在這類研究中，一種常見的做法是報告體外擴增后測量的新抗原特異性T細胞反應。而一般的病原體特異性疫苗，如黃熱病減毒疫苗（YFV-17D疫苗）和牛痘病毒活疫苗（Dryvax天花疫苗）都能引發強大的終身免疫，針對單個表位的病毒特異性效應CTL反應約占血液中總CTL的10-20%。所以毫不奇怪，這些新抗原癌癥疫苗沒能提供足夠的臨床益處。

目前新抗原疫苗的免疫原性較低，很可能是由于新抗原的內在特征、它們提供的低抗原載量及其次優的免疫刺激能力。此外，在新抗原疫苗臨床研究中經常被忽視的一個方面是T輔助細胞2（TH2）免疫的誘導，這種反應主要通過中和抗體來防止病原體感染和傳播，但不能促進細胞內病原體的清除。然而，在癌癥疫苗開發的情況下，最佳抗腫瘤反應通常涉及新抗原特異性TH1細胞和CTL，但不涉及TH2免疫。TH2細胞在腫瘤環境中的保護作用仍然存在爭議，因為它們可以支持更多的抗炎和耐受反應，從而促進腫瘤生長。由于胸腺中T細胞對自身抗原的陰性選擇，新抗原特異性T細胞受體（TCRs）的親和力往往較低，這種低TCR親和力通常傾向于使免疫偏向TH2型而不是TH1型免疫應答。因此，通過用疫苗佐劑的特定組合進行免疫調節以獲得最佳抗腫瘤反應可以避免或克服這些缺點。

二、新抗原的選擇瓶頸

任何疫苗的效力都取決于其抗原的質量和免疫原性，新抗原疫苗也不例外。二代測序（NGS）為個體腫瘤和個體患者提供了前所未有的基因信息。這使得能夠通過生物信息學分析和MHC-肽結合預測算法來預測潛在的新抗原肽。目前，已經開發了許多生物信息學方法來預測新抗原肽。然而，這些生物信息學方法的效率仍然存在爭議。在一項對13項已發表研究的薈萃分析中，使用的生物信息學預測的新肽只有<2.7%被患者來源的T細胞識別。

另一方面，依賴患者已有的抗腫瘤T細胞免疫來驗證肽靶點的缺陷是，腫瘤細胞表達和呈遞的一些新肽可能無法在患者體內自發引起T細胞免疫。根據這種選擇方法，可能會丟棄在接種疫苗后特異性誘導保護性抗腫瘤反應的新肽。這種新肽可能由腫瘤或APC上的MHC分子低表達或低水平呈遞，但如果與強效佐劑結合，它們很可能具有免疫原性。事實上，MHC I通過直接遞呈途徑（在腫瘤細胞中）或交叉遞呈途徑（在APC中）呈遞的效率顯示出對抗原性質的不同要求。例如，基于插入或缺失的腫瘤突變可以導致多肽序列的移碼翻譯，與野生型對應物幾乎沒有同源性。隨之而來的功能和結構穩定性的缺乏使這些新抗原成為有缺陷的核糖體產物（DRiPs），其是快速降解的靶標，有效地提供直接的MHC I類呈遞途徑。而交叉遞呈已被證明主要依賴于穩定的抗原，而不是DRiPs，這可以解釋為什么移碼新抗原以及其他蛋白質穩定性降低的突變自身抗原不能充分地啟動交叉呈遞反應。

突變依賴性新抗原的另一個普遍問題是在原發性癌癥中以及在轉移性腫瘤中發現的腫瘤內異質性和克隆多樣性。腫瘤內的基因多樣性表明，并非所有新抗原都是疫苗的良好靶點。優選地，癌癥中所有腫瘤細胞攜帶的主干突變將比分支突變更好地作為疫苗靶點。然而，破譯最普遍的腫瘤克隆所攜帶的真正的干-支突變并非易事。腫瘤的免疫編輯對最具免疫原性的腫瘤抗原施加免疫選擇壓力，從而使其能夠逃避T細胞免疫。疫苗靶向的新抗原也可能發生這種情況，如果使用次優的抗原-佐劑組合，腫瘤的遺傳異質性和免疫編輯可能會阻礙新抗原疫苗的效果。表位擴散，即T細胞對疫苗中未包含的抗原的免疫范圍的擴大，可能提供一種針對這種逃逸克隆的手段。因此，如何在接種新抗原疫苗后最大限度地擴大表位傳播是未來的一個重要挑戰。

從以上可以清楚地看出，免疫相關新肽的預測仍然是開發個性化癌癥疫苗的主要障礙。確定哪些新肽能夠真正呈現在腫瘤表面的MHC I類分子上，哪些能夠有效地由DC交叉呈現，仍然是一個挑戰。

-04-
三、新抗原腫瘤疫苗的設計

兩個經常被忽視的重要問題如下：最佳的新肽表位是什么？新抗原靶向疫苗需要包括多少個表位才能發揮效力？雖然高TCR親和力的高表達肽足以引發腫瘤損傷和炎癥，從而導致表位擴散和腫瘤消除；然而，這可能不會發生在TCR親和力較低的新抗原中，這些新抗原沒有足夠的免疫原性來啟動T細胞免疫。

因此，有效疫苗所需的新肽的數量可能取決于所包含表位的性質。針對重要驅動突變的高TCR親和力新肽，即使在腫瘤突變負擔較低的腫瘤中也能提供適度的臨床益處。然而，由于大多數新肽顯示出低TCR親和力，因此可能需要大量這樣的肽來觸發才能達到高TCR親和力抗原的炎癥水平和表位擴散。

新肽的長度也是疫苗設計中的一個重要考慮因素。使用可通過肽交換直接負載到MHC I類分子上的短肽可導致在非APC（如T細胞）或非免疫細胞（如成纖維細胞或上皮細胞）的表面上呈遞，這可能導致耐受性并促進腫瘤生長。使用依賴于交叉呈遞的較長肽可能提供免疫原性優勢。原則上，長度編碼27個氨基酸的SLP、RNA或DNA可以包含所有理論上可能的MHC I和MHC II類肽，用于14位的單個突變。

05
四、佐劑的選擇

盡管新肽的選擇仍然是疫苗開發的一個重要障礙，但另一個重要問題在于疫苗佐劑的效力。新肽疫苗尤其需要佐劑，因為源自腫瘤突變的新肽通常與自身肽相似，因此TCR親和力較低，而在沒有佐劑的情況下，肽通常缺乏足夠的免疫原性。

一些疫苗平臺，如病毒、質粒DNA和mRNA疫苗，可以作為其自身的佐劑，因為它們可以通過多種模式識別受體（PRRs）刺激先天免疫，如Toll樣受體（TLRs）、RIG-I樣受體和cGAS–STING通路。其他平臺，如基于肽的疫苗，需要外源佐劑來刺激免疫，這對于誘導強大的CD4+和CD8+T細胞反應至關重要。

在過去的100年里，只有六種佐劑被批準用于人類。這些包括鋁佐劑、水包油乳液角鯊烯佐劑MF59、AS01（其含有單磷酰脂質A加皂苷組分QS-21）、AS04（其含有鋁佐劑加單磷酰脂A）、AS03（其含有角鯊烯加維生素E）和合成寡脫氧核苷酸CpG。這些佐劑主要設計用于誘導抗體介導的保護，可以誘導不同程度的TH1型和TH2型混合免疫反應。

鑒于新抗原癌癥疫苗需要增強T細胞反應的佐劑，一些最有效的T細胞免疫刺激分子如PRR激動劑，越來越多的正被測試用于癌癥疫苗設計中的佐劑。CpG-ODNs可以通過刺激TLR9來激活APC，特別是，K3型CpG-ODN是一種誘導體液和細胞免疫的強效佐劑。STING激動劑也可以作為有效的佐劑，通過誘導I型IFNs1擴增抗原特異性CD8+T細胞。重要的是，TH2型免疫應答也通過STING激動劑增強，而K3 CpG-ODNs和STING激動劑的組合可以阻斷TH2型反應并協同誘導TH1型免疫反應。

因此，在沒有TH2細胞誘導的情況下，鑒定增強疫苗免疫刺激能力以促進TH1細胞和CTL免疫的佐劑，同時避免毒性增加，仍然是新抗原疫苗的總體挑戰。

-06-

五、接種疫苗后的挑戰開發有效的個性化新抗原特異性T細胞疫苗可能只是產生臨床抗腫瘤療效的第一步。當使用新抗原疫苗后，為了使有效的T細胞誘導疫苗發揮其完全的抗腫瘤作用，仍然需要克服許多障礙。

免疫系統的可及性

免疫系統與腫瘤直接相關的兩個問題是：T細胞無法識別逃避免疫的腫瘤，以及免疫抑制性TME對T細胞的抑制。

在許多最常見的人類癌癥中觀察到MHC I類的低表達，這可能使腫瘤對免疫系統具有抵抗力。這種MHC I類下調在分子上是由MHC I級通路上幾乎任何地方發生的缺陷引起的。在腫瘤進化水平上，MHC I類下調是T細胞免疫介導的克隆選擇的結果，該克隆選擇有利于缺乏MHC I型表達的腫瘤克隆逃避T細胞免疫。

上調MHC I的策略可能涉及TLR激動劑、STING激動劑和細胞因子（即TNF、IL-1以及I型和II型干擾素）。化學治療劑和電離輻射也可以增加腫瘤中MHC I類表面的表達，但這些方式也可以是免疫抑制的，需要良好的平衡。

在TME中，一旦新抗原疫苗誘導的T細胞進入腫瘤或引流淋巴結，許多細胞就會抑制和損害其效應器功能。這些細胞包括調節性T細胞、髓源性抑制細胞、II型腫瘤相關巨噬細胞、腫瘤基質細胞（例如成纖維細胞和內皮細胞）和許多其他細胞。此外，一些免疫調節細胞因子，如IL-10、TGF-β和血管內皮生長因子（VEGF），它們直接抑制T細胞的激活、效應器功能和增殖。除了細胞因子外，TME中還釋放了許多其他可溶性免疫抑制介質，例如吲哚胺2，3-二加氧酶（IDO）及其代謝產物犬尿氨酸或腫瘤釋放的腫瘤代謝產物。

最后，除了TME可以對T細胞施加直接免疫介導的抑制外，纖維化和血管化不良還可以在腫瘤內形成一個不利于最佳T細胞活化或增殖的物理環境。這些物理條件都會損害新抗原特異性T細胞的活性，這突出表明需要新的方法來調控腫瘤微環境以獲得更有效的T細胞反應。

腫瘤可及性

在誘導強大的新抗原特異性T細胞反應后最關鍵的步驟是腫瘤的可及性。換句話說，克服這些T細胞被排除在“冷”腫瘤之外是一個重大挑戰。這種排斥可能是由于多種機制造成的，包括物理屏障、血管形成不良以及缺乏T細胞化學吸引。

癌癥中物理屏障的一個典型的例子是胰腺導管腺癌，其表現為纖維增生，其特征是廣泛的纖維化和細胞外基質（ECM）沉積。重要的是，T細胞在腫瘤內的遷移和靶點識別在這種腫瘤中受到物理限制。克服這一問題的策略可能包括阻斷信號通路，如TGF-β、骨形態發生蛋白、Wnt-β-連環蛋白以及Hippo和粘著斑激酶信號通路。在一些癌癥中還觀察到血管形成不良，如胰腺導管腺癌，甚至會影響藥物輸送。

T細胞耗竭和功能障礙

最后，當治療性新抗原疫苗引發抗腫瘤T細胞免疫時，這些T細胞在面對高腫瘤負荷時可能會功能失調并耗竭。T細胞耗竭的特征是效應器功能喪失、增殖能力降低、抑制性受體表達增加和細胞死亡傾向，這種耗竭是由持續的抗原和慢性TCR刺激引起的。當疫苗誘導的T細胞進入腫瘤部位時，預計也會遇到類似的情況。如果沒有任何補救措施，這種T細胞耗竭將限制新抗原疫苗的益處。將T細胞誘導與ICB相結合的治療方案可能是解決這一問題的一部分。

晚期和轉移性癌癥

仍然存在的一個問題是，新抗原疫苗是否對晚期疾病（如大腫瘤或轉移性癌癥）有效。理想情況下，新抗原疫苗用在轉移性疾病之前可切除的小腫瘤，這很可能為患者提供最大的益處，因為腫瘤載量低，而免疫力高，可以防止復發。

在大腫瘤的情況下，許多已經提到的疫苗效力障礙將被放大。此外，不同的器官微環境和轉移性TME的差異可能會給疫苗對抗轉移的效力增加額外的障礙。在這些情況下，聯合療法可能具有特別的價值。在晚期或轉移的情況下，標準護理治療、免疫療法和疫苗接種之間的這種強有力的聯合治療很可能是非常必要的。

這種免疫異質性也是基于單個活檢的預測性生物標記物表現不佳以及對免疫療法產生耐藥性的原因。因此，考慮到腫瘤基因組的不穩定性和異質性的無休止發展，有必要關注從異質性腫瘤模型中吸取的經驗教訓。一個復雜的、受控的模型使我們能夠精確地理解對異質性的抗腫瘤免疫反應的調節機制。而治療方法不僅應考慮致癌靶點或代表性免疫檢查點，還應考慮免疫微環境的異質性和反應性。跟蹤腫瘤和免疫細胞之間的時空相互作用對于指導免疫療法的有效而持久的反應至關重要。

-07-

結語總之，在開發發現新抗原并引發有效的新抗原特異性抗腫瘤T細胞免疫的技術方面已經取得了相當大的進展，但疫苗要發揮抗癌功效，仍有許多障礙需要克服。腫瘤疫苗接種和癌癥免疫學領域需要為這些挑戰提供創新的解決方案，以使新抗原疫苗展示其真正潛力，并為癌癥患者提供臨床益處。

參考資料：

1.Heterogeneity of the tumor immunemicroenvironment and its clinical relevance. Exp Hematol Oncol. 2022; 11:24.

公眾號內回復“ADC”或掃描下方圖片中的二維碼免費下載《抗體偶聯藥物：從基礎到臨床》的PDF格式電子書！

公眾號已建立“小藥說藥專業交流群”微信行業交流群以及讀者交流群，掃描下方小編二維碼加入，入行業群請主動告知姓名、工作單位和職務。