2014年，在圣路易斯華盛頓大學(xué)醫學(xué)院里，6名黑色素瘤患者接受了由他們自身免疫細胞構成的癌癥**的治療。研究人員在2個(gè)月前從患者血液中提取了免疫細胞，在實(shí)驗室中進(jìn)行培養，并將這些稱(chēng)為樹(shù)突狀細胞（dendritic cells）的免疫細胞與基于每位患者腫瘤基因組中特定基因突變而合成的多肽混合在一起。這些細胞像在體內吞噬外來(lái)抗原一樣“吃掉”了多肽片段。科學(xué)家們希望這些注回患者體內的樹(shù)突狀細胞能夠誘導T細胞的激活和擴增，在發(fā)現和殺死癌細胞的同時(shí)，避免傷及健康組織。

       這是最早進(jìn)行的個(gè)體化癌癥**臨床試驗之一。自此之后，個(gè)體化癌癥**的魅力吸引了眾多學(xué)術(shù)研究機構和醫藥公司開(kāi)展了更多臨床研究。近日，明星癌癥**公司Neon Therapeutics公司宣布，該公司的個(gè)體化新抗原癌癥**，在臨床試驗中延長(cháng)了黑色素瘤、非小細胞肺癌和膀胱癌患者的無(wú)進(jìn)展生存期，展現了個(gè)體化癌癥**的潛力。癌癥**被人譽(yù)為繼免疫檢查點(diǎn)抑制劑和CAR-T療法之后，癌癥免疫領(lǐng)域將會(huì )出現的第三大突破。想要讓這一預言成為現實(shí)，科學(xué)家們還需要作出哪些努力？

       個(gè)體化癌癥**機理

       個(gè)體化癌癥**的開(kāi)發(fā)是基于人體對癌癥抗原的免疫反應。從腫瘤中釋放的抗原，會(huì )被像樹(shù)突狀細胞這樣的抗原呈遞細胞吞噬，然后經(jīng)過(guò)處理后，與主要組織相容性復合體（MHC）相結合，呈現在細胞的表面。然后，這些呈現癌癥抗原的細胞會(huì )遷移到淋巴結中，通過(guò)與T細胞表面的T細胞受體（TCR）的結合，激活T細胞并促進(jìn)它們的增殖。激活后的T細胞可以遷移到腫瘤附近，對腫瘤進(jìn)行攻擊。個(gè)體化癌癥**的開(kāi)發(fā)策略是從癌癥患者的腫瘤中發(fā)現因為基因突變，只在腫瘤中表達的新抗原（neoantigen），并且使用這些抗原構建癌癥**。因為這些抗原只在腫瘤中表達，它不會(huì )引起由于T細胞對健康組織的攻擊而產(chǎn)生的毒副作用。而且個(gè)體化的**制造方式是確保**會(huì )引發(fā)對患者腫瘤的免疫反應的方法。

       ▲癌癥免疫力產(chǎn)生的圖示（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

       個(gè)體化癌癥**的主要遞送平臺

       目前有超過(guò)20個(gè)正在進(jìn)行的臨床試驗，檢驗個(gè)體化癌癥**治療不同癌癥類(lèi)型的安全性和療效。按照**的遞送方式，它們可以被分為三大類(lèi)：合成長(cháng)多肽、RNA/DNA、和樹(shù)突狀細胞。這些遞送方式有著(zhù)各自的利弊：

       合成長(cháng)多肽是最常見(jiàn)的遞送個(gè)體化癌癥**的方式。通常，研究人員通過(guò)對患者腫瘤基因組的測序，發(fā)現可能產(chǎn)生新抗原的基因突變，然后通過(guò)生物信息學(xué)模型，篩選出可能生成新抗原的多肽序列，在體外進(jìn)行人工合成。這些多肽鏈的長(cháng)度在20個(gè)氨基酸左右。多肽**的優(yōu)勢在于由于是人工合成，它們的成產(chǎn)可以擴大化，而且多肽**中可以包含多個(gè)新抗原表位，從而確保免疫細胞對**產(chǎn)生免疫反應。長(cháng)多肽片段與短多肽片段相比，除了激活CD8+ T細胞以外，還可以激活CD4+ T細胞，從而更好地激發(fā)免疫反應。

       然而，這些多肽需要在GMP環(huán)境下分別針對特定患者進(jìn)行合成，然后混合在一起，隨著(zhù)多肽鏈長(cháng)度和多肽數目的增加，制造成本也隨之提升。多肽鏈長(cháng)度越長(cháng)，人工合成時(shí)出現的錯誤率越高，從而限制了合成過(guò)程的產(chǎn)量。這些因素可能限制這類(lèi)個(gè)體化**未來(lái)的推廣。

       ▲多肽類(lèi)個(gè)體化癌癥**的生產(chǎn)流程（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

       使用DNA或RNA編碼新抗原從制造工藝上來(lái)看比長(cháng)多肽類(lèi)的**更為簡(jiǎn)便，產(chǎn)品的質(zhì)量檢測也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的測序來(lái)進(jìn)行（多肽類(lèi)**的質(zhì)量檢測需要質(zhì)譜技術(shù)）。它們可以編碼多個(gè)新抗原表型，提高免疫系統產(chǎn)生免疫反應的機率。這類(lèi)**面臨的挑戰是如何將編碼新抗原的DNA/RNA序列成功導入到細胞中，讓它們能夠被翻譯成多肽片段。專(zhuān)精于開(kāi)發(fā)mRNA療法的Moderna公司的研發(fā)管線(xiàn)中就有一項個(gè)體化癌癥**研究，目前它已經(jīng)進(jìn)入2期臨床階段。

       上述兩種類(lèi)型的癌癥**還需要在體內被樹(shù)突狀細胞或其它抗原呈遞細胞吞噬并且處理，才可能生效，而基于樹(shù)突狀細胞的**已經(jīng)在體外完成了這一步驟。基于樹(shù)突狀細胞的癌癥**在激發(fā)免疫反應方面非常有效，因為樹(shù)突狀細胞在免疫系統中的功能就是呈遞抗原。然而，這類(lèi)**的合成需要對從血液中獲取的免疫細胞進(jìn)行謹慎的培養。在GMP環(huán)境下完成原先在實(shí)驗室中進(jìn)行的步驟，并且擴大樹(shù)突狀細胞**的生產(chǎn)，需要對復雜制造工藝的大量?jì)?yōu)化。

       ▲個(gè)體化癌癥**臨床試驗分類(lèi)數據（數據來(lái)源：參考資料[2]，藥明康德內容團隊制圖）

       發(fā)揮個(gè)體化癌癥**需要克服的挑戰

       開(kāi)發(fā)個(gè)體化癌癥**面對的挑戰是如何找到能夠限度激發(fā)免疫反應的新抗原。對癌癥基因組進(jìn)行測序發(fā)現的基因突變并不一定會(huì )生成蛋白，因此，從DNA測序中發(fā)現的編碼新抗原的DNA序列需要與對腫瘤進(jìn)行RNA測序獲得的信息進(jìn)行對照，確認攜帶突變的DNA序列能夠被腫瘤細胞表達。

       除此之外，這些攜帶基因突變的DNA序列都要經(jīng)過(guò)生物信息學(xué)模型的篩選，找出最可能產(chǎn)生免疫原性的序列。目前，各家公司都有自己的計算科學(xué)平臺，使用人工智能對已有免疫表位庫進(jìn)行分析，根據它們的三維結構和結合數據，訓練計算工具來(lái)發(fā)現構成癌癥**的序列。

       抗原呈遞是一個(gè)復雜的過(guò)程，抗原會(huì )被樹(shù)突狀細胞內的蛋白酶體降解，然后生成的多肽片段需要與MHC產(chǎn)生特異性結合，才能夠被呈現在樹(shù)突狀細胞表面。已有的計算工具并不能夠很好地預測這一過(guò)程。因此，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始從細胞中提取MHC-抗原復合體，從中分解出能夠與MHC結合的抗原，然后利用質(zhì)譜技術(shù)對這些抗原的特征進(jìn)行分析。利用質(zhì)譜分析獲得的數據對計算工具重新進(jìn)行訓練，可以提高預測性模型的準確性。

       日前，TScan公司的科學(xué)創(chuàng )始人，哈佛大學(xué)醫學(xué)院的Stephen Elledge博士率領(lǐng)的研究團隊在《細胞》雜志上發(fā)表了一篇科學(xué)論文，介紹了名為T(mén)Scan的高通量篩選技術(shù)，能夠篩選出與T細胞表面表達的TCR相結合的抗原，并且對它們的特征進(jìn)行分析。這一技術(shù)不但可能發(fā)現作為癌癥**的新抗原，而且對這些抗原結構進(jìn)行分析積累的數據，可以用于進(jìn)一步優(yōu)化預測新抗原的計算模型。

       ▲TScan技術(shù)平臺圖示（圖片來(lái)源：參考資料[3]）

       除了發(fā)現新抗原以外，如何優(yōu)化輸入患者體內的**激發(fā)的免疫反應也是科研人員創(chuàng )新的方向。由于抗原呈遞細胞需要在淋巴結中與T細胞接觸，完成激活T細胞的過(guò)程。很多癌癥**采用淋巴結注射的給藥模式。然而，基于多肽或者RNA的**由于分子量比較小，可能從淋巴管壁滲出，導致這些**成分還沒(méi)有接觸到免疫細胞就被血液循環(huán)帶到身體其它部位，降低了免疫反應的強度。

       Elicio Therapeutics公司開(kāi)發(fā)的雙親性分子（amphiphiles）平臺在多肽鏈上添加了一個(gè)親脂性分子，讓**成分能夠與淋巴系統中的白蛋白（albumin）結合，幫助將**成分從注射位點(diǎn)運送到淋巴結中，大幅度提高免疫反應的強度。該公司近日公布的臨床前實(shí)驗結果表明，基于這一技術(shù)開(kāi)發(fā)的KRAS**能夠激發(fā)針對癌細胞的強力細胞裂解反應。

       ▲Elicio公司雙親分子平臺作用機制（圖片來(lái)源：Elicio公司官網(wǎng)）

       展望未來(lái)

       已有的癌癥**研究表明，獲得強力免疫反應需要三個(gè)因素：多個(gè)具有免疫原性的抗原，有效的遞送載體，和克服免疫抑制環(huán)境的有效方法。因此，與抗PD-1抗體等免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用可能個(gè)體化癌癥**充分發(fā)揮其潛力的有效方法。已經(jīng)公布的臨床試驗結果表明，個(gè)體化癌癥**與PD-1抑制劑聯(lián)用可能在患者中引發(fā)更持久的緩解。目前進(jìn)行的個(gè)體化癌癥**臨床試驗中，大部分都包含與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用的患者組。

       除了優(yōu)化新抗原的選擇和遞送方式以外，開(kāi)發(fā)驗證**效力的生物標志物將幫助對**進(jìn)行檢測和篩選，從而化**的效果。個(gè)體化癌癥**在最近公布結果的早期臨床試驗中顯示了可喜的療效，這些進(jìn)展離不開(kāi)癌癥基因組學(xué)、癌癥免疫學(xué)、**開(kāi)發(fā)、腫瘤學(xué)和診斷領(lǐng)域研究人員的系統努力。而擴大癌癥**的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)需要醫藥級別的生產(chǎn)專(zhuān)家和對**反應、腫瘤因此產(chǎn)生的抗性，以及患者嚴重副作用的系統性臨床監控。這將需要學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的緊密合作。

       我們期待，在生態(tài)圈所有成員的努力下，個(gè)體化癌癥**能夠充分發(fā)揮它的潛力，成為癌癥免疫領(lǐng)域繼免疫檢查點(diǎn)抑制劑和CAR-T療法之后的第三個(gè)突破！

       參考資料：

       [1] The New Personalized Cancer Treatment: Why Neoantigen Vaccines Could Be The Next Big Immunotherapy Breakthrough. Retrieved August 9, 2019, from https://www.cbinsights.com/research/report/what-are-neoantigen-vaccines-personalized-cancer-treatment/

       [2] Personalized Cancer Vaccines in Clinical Trials. Retrieved August 9, 2019, from https://www.the-scientist.com/features/personalized-cancer-vaccines-in-clinical-trials-66075

       [3] Kula et al. (2019). T-Scan: A Genome-wide Method for the Systematic Discovery of T Cell Epitopes. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.009.

       [4] Aldous and Dong, (2018). Personalized neoantigen vaccines: A new approach to cancer immunotherapy. Bioorganic & Medicinal Chemistry.

       [5] Hollingsworth & Jansen, (2019). Turning the corner on therapeutic cancer vaccines. NPJ Vaccines, https://doi.org/10.1038/s41541-019-0103-y