Nature系列綜述：諾獎團隊系統總結用于增強腫瘤原位疫苗的遞送技術(shù)

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來(lái)源：生物世界

2024-07-03

腫瘤原位疫苗接種是指利用腫瘤部位可用的腫瘤抗原來(lái)誘導腫瘤特異性適應性免疫反應的任何方法。這些方法在許多實(shí)體瘤的治療方面前景廣闊，眾多候選藥物正在進(jìn)行臨床前或臨床評估，并有幾種產(chǎn)品已經(jīng)獲批。

腫瘤原位疫苗接種是指利用腫瘤部位可用的腫瘤抗原來(lái)誘導腫瘤特異性適應性免疫反應的任何方法。這些方法在許多實(shí)體瘤的治療方面前景廣闊，眾多候選藥物正在進(jìn)行臨床前或臨床評估，并有幾種產(chǎn)品已經(jīng)獲批。

然而，開(kāi)發(fā)有效的腫瘤原位疫苗仍然存在挑戰，例如，腫瘤細胞釋放的腫瘤抗原不足限制了免疫細胞對抗原的攝取；抗原呈遞細胞對抗原的處理不足限制了抗原特異性T細胞反應的產(chǎn)生；腫瘤的免疫抑制微環(huán)境導致效應細胞的耗竭和死亡。

理性設計的遞送技術(shù)，例如脂質(zhì)納米顆粒（LNP）、水凝膠、支架和聚合物納米顆粒，特別適合通過(guò)將治療劑靶向遞送到腫瘤細胞、免疫細胞或細胞外基質(zhì)來(lái)克服腫瘤原位疫苗面臨的這些挑戰。

2024年7月1日，美國賓夕法尼亞大學(xué) Michael J. Mitchell 教授和2023年諾貝爾生理學(xué)與醫學(xué)獎獲得者 Drew Weissman 教授團隊在 Nature Reviews Drug Discovery 期刊上發(fā)表了題為：Enhancing in situ cancer vaccines using delivery technologies 的綜述論文。原賓夕法尼亞大學(xué)博士后研究員宮寧強（現中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫學(xué)部特任教授）為第一作者。

Enhancing in situ cancer vaccines using delivery technologies 綜述論文

該綜述從癌癥免疫循環(huán)入手，對增強原位疫苗效果的實(shí)體瘤藥物和基因遞送技術(shù)進(jìn)行了系統總結。分別從促進(jìn)腫瘤抗原的釋放、增強腫瘤抗原處理和呈遞以及克服抑制性腫瘤微環(huán)境三個(gè)維度出發(fā)，概括分析了不同類(lèi)別、不同特性和靶向不同區域和細胞類(lèi)型的遞送技術(shù)。此外，該綜述還系統總結了目前處于臨床試驗階段的基于遞送技術(shù)的腫瘤原位疫苗研究進(jìn)展。最后，在肯定腫瘤原位疫苗發(fā)展前景的同時(shí)，概述了其存在的臨床問(wèn)題，并對未來(lái)新型遞送系統開(kāi)發(fā)的方向進(jìn)行了展望。

利用遞送技術(shù)改進(jìn)腫瘤原位疫苗

促進(jìn)腫瘤抗原釋放

誘導腫瘤細胞裂解和死亡可釋放腫瘤抗原，但單一使用化療藥物、物理誘導和生物分子誘導等方法都存在著(zhù)局限性。本文分析了修飾遞送、遞送和共遞送技術(shù)如何通過(guò)腫瘤原位疫苗解決這些問(wèn)題并促進(jìn)腫瘤抗原釋放。

1、化療藥物的遞送技術(shù)包括PEG修飾改善組織分布、活性靶向配體連接實(shí)現靶向遞送、pH響應特異性遞送以及局部化療劑遞送等，這些基于納米顆粒介導的化療藥物遞送通過(guò)對腫瘤部位的特異性遞送，可有效改善藥物在腫瘤內的蓄積。

2、遞送納米增敏劑主要包括將遞送材料設計為放射、光動(dòng)力療法（PDT）和聲動(dòng)力療法（SDT）以及微波、超聲、冷凍消融治療等物理治療方法的增敏劑等，以解決腫瘤細胞裂解效率低以及與物理方法誘導相關(guān)的瘤外毒性。

3、生物分子的遞送可以破壞細胞膜或調節細胞死亡以誘導腫瘤細胞裂解，拓寬了包括溶瘤病毒及細胞溶解肽等生物大分子的應用范圍。

增強腫瘤抗原處理和呈遞

抗原呈遞細胞（APC）介導的腫瘤抗原處理和遞呈可通過(guò)激活模式識別受體（PRRs）得到改善。接下來(lái)討論了如何利用遞送技術(shù)，通過(guò)直接和間接激活PRRs來(lái)改善樹(shù)突狀細胞對抗原的處理和呈遞。

一方面，可使用遞送PRRs的激動(dòng)劑直接激活先天性免疫反應，包括遞送合成的PRR激動(dòng)劑、遞送病毒衍生材料或細菌衍生材料的納米顆粒等。這些試劑可被PRRs識別，如Toll樣受體（TLRs）、NOD樣受體（NLRs）或環(huán)GMP-AMP合成酶-干擾素基因刺激器（cGAS-STING）等，刺激抗原處理和遞呈，提高腫瘤殺傷力。

另外，可使用靶向免疫原性細胞死亡（ICD）或靶向內源性逆轉錄病毒（ERV）基因等遞送方式間接激活PRRs。遞送靶向ICD激活試劑不會(huì )直接激活PRR，但會(huì )導致腫瘤細胞釋放腫瘤抗原和損傷相關(guān)分子模式（DAMPs），這些DAMPs可被PRRs識別，激活先天性免疫反應。同樣，用于遞送表觀(guān)遺傳藥物（DNMTis或HDACis等）的納米顆粒可以激活癌細胞中的ERV基因，導致ssRNA，dsRNA和dsDNA的形成，它們被PRRs識別后也可以觸發(fā)先天免疫反應。

改善腫瘤抗原加工和呈遞的遞送技術(shù)

克服免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境

實(shí)體瘤具有高度免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境（TME），在此，該綜述討論了如何利用針對抑制性TME中免疫檢查點(diǎn)、細胞因子和抑制性免疫細胞的遞送技術(shù)來(lái)改進(jìn)腫瘤原位疫苗。

·靶向免疫檢查點(diǎn)。例如局部遞送與原位疫苗協(xié)同作用的免疫檢查點(diǎn)抑制劑和靶向CD47- SIRPa軸等，通過(guò)局部遞送和刺激響應遞送技術(shù)，可以提高疫苗療效，并將全身性免疫檢查點(diǎn)阻斷引起的不良反應降至最低。

·通過(guò)局部遞送細胞因子的免疫調節。該方法包括直接遞送細胞因子（IL-2、IL-12和IL-15等）或遞送編碼各種細胞因子mRNA的納米顆粒等。該方法與傳統的細胞因子給藥途徑（如靜脈注射）相比，可提高療效并降低全身毒性，改善腫瘤原位疫苗效果。

·調節抑制性免疫細胞。腫瘤微環(huán)境會(huì )造成免疫抑制細胞如Treg細胞、髓源性抑制細胞（MDSCs）和腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs）的聚集等。設計遞送系統，含遞送小分子以消耗抑制性免疫細胞，或遞送治療性RNA以重塑免疫抑制細胞的等，可以增強腫瘤原位疫苗效果。

·靶向代謝。例如將調節代謝的化合物注入腫瘤等，旨在增強通過(guò)操縱癌細胞和浸潤腫瘤的免疫細胞的代謝來(lái)抗腫瘤免疫。

克服抑制性免疫微環(huán)境的遞送技術(shù)

臨床研究

該綜述還系統總結了正在接受臨床評估的腫瘤原位疫苗遞送系統。為了改善腫瘤抗原的釋放，INT230-6和放射增敏劑Hensify單獨使用或與免疫檢查點(diǎn)阻斷療法聯(lián)合使用于治療各種類(lèi)型的癌癥的臨床試驗正在進(jìn)行中；而Hiltonol、BO-112、G100和CMP-001等處于臨床試驗階段的藥物，能夠改善抗原處理和呈遞；為了克服抑制性免疫微環(huán)境，目前正在對編碼細胞因子的mRNA遞送系統進(jìn)行臨床試驗，包括MEDI1191，mRNA-2416，mRNA-2752和SAR44100等。總之，越來(lái)越多的臨床研究正在進(jìn)行基于遞送技術(shù)的腫瘤原位疫苗探索。

總結與展望

腫瘤原位疫苗因能夠避免抗原鑒定和分離需要、解決腫瘤異質(zhì)性問(wèn)題等特點(diǎn)具有顯著(zhù)優(yōu)勢，許多藥物正在臨床評估中，部分產(chǎn)品已經(jīng)獲得批準，在實(shí)體瘤治療方向有巨大前景。而目前，越來(lái)越多的遞送技術(shù)能夠用于增強原位疫苗的臨床治療效果。

在未來(lái)，仍有望通過(guò)以下途徑進(jìn)一步發(fā)展針對腫瘤原位疫苗的遞送技術(shù)：一是迫切需要能夠特異性捕獲腫瘤抗原并將其遞送至APC以誘導特異性免疫應答的遞送技術(shù)；二是應根據免疫調節劑的安全性特征，著(zhù)眼于開(kāi)發(fā)更持久的腫瘤原位疫苗的緩釋策略；三是逐步優(yōu)化局部免疫療法或組合療法的療效，克服原位疫苗的腫瘤病變可及性挑戰等。

總之，隨著(zhù)不斷地改進(jìn)，這些遞送系統將顯著(zhù)增強現有基于原位疫苗的癌癥治療的有效性，并創(chuàng )造更先進(jìn)的癌癥免疫療法，未來(lái)有望在基礎免疫學(xué)研究和原位疫苗接種的臨床環(huán)境中得到更廣泛的應用。

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