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The promises and challenges of neoantigen cancer vaccines.
帕特里克・A・奥特 ¹・²・³
¹ 美国马萨诸塞州波士顿 丹娜 – 法伯癌症研究所 肿瘤内科
² 美国马萨诸塞州波士顿 布莱根妇女医院 内科
³ 美国马萨诸塞州波士顿 哈佛医学院
邮箱:patrick_ott@dfci.harvard.edu
基因组测序技术的突破性进步、人类白细胞抗原 I 类(HLA-I)表位预测算法的大幅优化,以及高效递送平台的迭代发展,极大推动了肿瘤突变编码新抗原疫苗的临床研发进程。早期临床试验证实,新抗原疫苗可诱导强效且持久的 T 细胞免疫应答,免疫保护作用甚至可维持数十年。信使核糖核酸(mRNA)疫苗最初研发初衷应用于肿瘤治疗,凭借优异的免疫原性与可规模化生产的优势,在新冠疫情期间得到充分验证,展现出巨大应用潜力。
然而,目前学界尚未明确最优的癌症疫苗平台与递送策略,现有各类技术方案仍缺乏头对头直接对比;同时,通过技术革新仍可进一步提升疫苗免疫原性及潜在临床疗效。例如,脂质递送体系除可实现 mRNA 疫苗的高效胞内递送外,还能够增强多肽类及其他递送策略的免疫原性。本文系统综述新抗原疫苗的临床研究现状,梳理该领域前沿发展机遇与技术突破方向。
疫苗是极具应用前景的肿瘤治疗策略,可诱发机体产生强效、持久且肿瘤特异性的免疫应答。癌症疫苗历经百年探索,长期以来临床转化收效甚微;但近年来多项技术突破,重新将癌症疫苗推向肿瘤治疗前沿。适应性免疫系统可识别并清除病原体表达的非自身分子,同样也能识别肿瘤基因组异常转录、翻译产生的基因产物,这为癌症疫苗研发提供了天然的新抗原来源。
二代测序技术可快速、低成本鉴定肿瘤突变;依托机器学习算法并整合大样本患者特异性 HLA 数据库,HLA-I 类表位预测工具精度显著提升。二者结合,使得长期难以实现的新抗原靶向治疗成为可能,新抗原也被认定为一类关键的肿瘤特异性抗原。
早在近半个世纪前,研究已证实肿瘤突变可诱发抗肿瘤 T 细胞应答,奠定了其作为理想疫苗靶点的理论基础。但由于绝大多数肿瘤突变不具备人群共享性,直到现代基因组测序技术成熟后,个体化肿瘤突变疫苗的临床应用才具备可行性。
重塑该领域发展格局的关键突破还包括:免疫检查点阻断(ICB) 已在多癌种中展现广谱治疗获益并得到广泛临床应用;数十年的技术积累推动 mRNA 技术日趋成熟,RNA 修饰、脂质纳米颗粒(LNP)等核心技术逐步完善,使其成为通用、高效且可规模化生产的疫苗载体平台。
人工智能技术、高精度质谱技术在新抗原挖掘中的应用,以及空间分辨率不断提升的单细胞基因组学、转录组学与蛋白质组学技术,进一步助力研发更高效的癌症疫苗,并为前瞻性临床试验中解析疫苗体内作用机制提供技术支撑。
新抗原疫苗的临床研发需综合考量三大核心要素:疫苗抗原(共享型新抗原 vs 个体化新抗原、靶点筛选挖掘)、递送平台(RNA、DNA、多肽、病毒载体、细胞类载体)、肿瘤治疗场景(晚期肿瘤 vs 辅助治疗、不同瘤种)。本文综述近五年该领域研究进展,重点梳理关键研究方向及里程碑临床试验核心发现。
共享型新抗原与个体化靶向新抗原
目前已研发的新抗原癌症疫苗,大多聚焦常规基因组测序可检出的单核苷酸变异(SNV) 与插入缺失突变(Indel)。事实上,肿瘤基因组异常转录与翻译可产生更多潜在靶点,新抗原的挖掘空间远比当前认知更为广阔。
现阶段新抗原疫苗主要采用个体化定制研发模式;同时,靶向人群共有肿瘤突变的预制型通用疫苗也已进入临床探索阶段。
共享型新抗原疫苗
靶向跨瘤种共有基因异常的通用疫苗无需个体化定制,具备成本优势,可适配广泛临床治疗场景。受限于当前新抗原筛选技术,共享型新抗原疫苗主要聚焦致癌驱动突变。此类突变多为克隆性突变,广泛存在于绝大多数肿瘤细胞中,且对肿瘤存活与进展起关键调控作用。
近年来,尽管个体化癌症疫苗(PCV) 的制备周期已大幅缩短,但现货通用型疫苗可即时应用,能够设计更灵活的治疗方案:
- 适用于晚期肿瘤患者,可快速启动治疗;
- 可在 PD-1 抑制剂单药或联合方案治疗前先行接种,临床前研究证实,PD-1 抑制剂作用于未充分活化的 T 细胞时,易诱导 T 细胞功能耗竭;
- 可纳入新辅助治疗联合方案。
高危黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤的临床研究已证实,围手术期联合免疫检查点阻断的疗效优于单纯术后辅助治疗。依托现货通用疫苗开展新辅助疫苗联合免疫检查点阻断方案,更契合当前技术水平且临床可行性更高。从机制层面,疫苗预先激活肿瘤特异性 T 细胞、扩增细胞毒性 T 细胞克隆并促进其浸润肿瘤微环境,再联合免疫检查点阻断解除免疫抑制,治疗逻辑更为合理。临床前研究进一步证实,PD-1 抑制剂作用于活化不足的 CD8⁺T 细胞,会诱导细胞高表达 PD-1、CD38,形成功能耗竭表型,为疫苗优先给药的治疗策略提供理论支撑。
共享型新抗原疫苗当前面临的核心挑战:可用于靶向的共有抗原靶点数量稀缺。致癌驱动突变仅存在于部分肿瘤亚型中,大幅限制适用人群及单例患者可靶向的抗原数量。临床在研通用疫苗多聚焦 KRAS、TP53、表皮生长因子受体等驱动基因单一位点突变。
受HLA 限制性影响,通用疫苗的适用人群进一步收窄:仅携带特定 HLA 单倍型、可识别驱动突变编码新抗原的患者,才可受益于对应疫苗。但一项靶向胰腺癌、结直肠癌 KRAS-G12D、KRAS-G12R 突变的临床试验发现,部分携带非经典 HLA-I 类等位基因的患者,仍可产生疫苗特异性 CD8⁺T 细胞应答,突破了传统 HLA 限制性认知。
经白蛋白结合脂质基团化学修饰的合成长肽(SLP) 疫苗,可实现淋巴结靶向递送,靶向 KRAS-G12D、KRAS-G12R 突变后展现出强免疫原性,可显著延长患者无进展生存期与总生存期。该临床试验共纳入 25 例患者,其中 21 例(84%)可通过荧光斑点法、胞内细胞因子染色检出突变 KRAS 特异性体外 T 细胞应答,高剂量组所有患者均产生特异性免疫应答。
扩大通用疫苗适用人群的可行策略:将高频致癌驱动突变编码、常见 HLA 等位基因限制性的多种抗原进行抗原池组合设计。异源黑猩猩腺病毒(ChAd68)联合自扩增 RNA 初免 – 加强通用疫苗已采用该思路,靶向 KRAS、TP53 等 20 种高频共享新抗原,依托自主抗原预测模型筛选 HLA-I 分子呈递的优势表位。
该临床试验纳入经治非小细胞肺癌、结直肠癌、胰腺癌、卵巢癌患者,多数肿瘤携带 KRAS 突变。疫苗安全性良好,部分患者实现肿瘤疾病控制。免疫检测发现,患者 T 细胞应答主要靶向 TP53 表位,此类表位虽可被患者 HLA 分子呈递,但并未在患者自身 KRAS 突变肿瘤中表达,属于肿瘤无关型表位。
该现象印证免疫显性层级效应:针对肿瘤无关优势新抗原的 T 细胞应答,会竞争性抑制靶向肿瘤相关亚优势抗原的免疫应答,削弱疫苗整体抗肿瘤效果。质谱分析显示,在仅含 KRAS 表位的疫苗盒中,HLA-A11:01 限制性 KRAS 新抗原(G12V、G12D、G12C)表位密度,显著高于同时混入 TP53 表位的多抗原疫苗盒;加入 TP53 表位后,KRAS-G12D、KRAS-G12V 表位密度下降 50%。而 HLA-A01 限制性 KRAS-Q61H 表位未出现密度下降,原因是该表位无竞争性交叉识别新表位。
动物实验与临床结果一致:HLA-A*11:01 转基因小鼠接种含全部 20 种新抗原的疫苗盒后,无法产生 KRAS-G12D 特异性 T 细胞应答;仅接种 KRAS 单一新抗原疫苗时,可有效诱发免疫应答。若将 KRAS 与 TP53 新抗原拆分至不同载体分别免疫,可消除免疫显性抑制效应。在疫苗中串联多拷贝 KRAS 优势新表位,可提升单抗原免疫原性,为组合式共享新抗原疫苗研发提供新方向。
个体化癌症疫苗
目前临床测试的绝大多数新抗原疫苗,均基于患者肿瘤与正常细胞(外周血单个核细胞)的全外显子 / 全基因组 DNA 测序及 RNA 测序数据,筛选 SNV、Indel 编码的肿瘤特异性抗原。
研究人员依据HLA-I/II 类分子结合亲和力、突变可信度、RNA 表达丰度、克隆突变属性、自身抗原同源性、T 细胞受体结合能力等多项参数,筛选最优新抗原表位。
肿瘤存在固有遗传异质性与克隆演化特征,抗原谱随病程、治疗进程动态变化,因此靶向多靶点新抗原是个体化疫苗克服肿瘤异质性的核心策略。与通用疫苗仅靶向单一高频驱动突变不同,个体化疫苗可依托各类肿瘤丰富的 SNV、Indel 突变,同时靶向多种新抗原。
近十年新抗原预测算法虽持续优化,但仍难以精准筛选可诱发肿瘤特异性、功能性及临床有效免疫应答的新抗原。因此,同时纳入多种新抗原靶点,可弥补免疫原性预测精度不足的缺陷,提升疫苗临床获益概率。
新抗原靶点未来发展方向
除全外显子测序与生信表位预测筛选的经典新抗原外,隐秘非经典抗原是一类全新、尚未被充分开发的肿瘤特异性抗原资源。此类非常规多肽源自肿瘤非经典生物学事件,包括非编码 DNA 区域翻译、mRNA 可变剪接等。
对胰腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌等实体瘤组织样本研究发现,肿瘤中大量 HLA-I 分子呈递多肽均为非经典来源。其中多数多肽具有肿瘤特异性、跨患者共享特征,且可诱发肿瘤特异性 T 细胞应答,具备开发共享型疫苗靶点的潜力;非共享型隐秘抗原也可为个体化疫苗提供全新靶点。
但此类多肽的鉴定依赖免疫肽组学、核糖体图谱分析等高端技术,且需消耗大量肿瘤组织或肿瘤类器官样本,极大限制了个体化临床应用。
内源性逆转录病毒(ERV) 是另一类适配共享疫苗研发的新抗原来源。肿瘤相关基因组重编程可激活内源性逆转录病毒表达,进而诱发肿瘤患者 T 细胞免疫应答。肾细胞癌研究发现,希佩尔 – 林道抑癌基因失活可上调缺氧诱导因子,进而诱导多种内源性逆转录病毒表达。内源性逆转录病毒衍生多肽可在人肾细胞癌细胞系及肿瘤组织中由 HLA-I 分子呈递,部分多肽可在免疫治疗应答患者中诱发特异性 T 细胞应答,包括希佩尔 – 林道突变肾细胞癌接受免疫检查点抑制剂治疗的患者,证实其可作为新抗原疫苗优质靶点。
新抗原疫苗递送策略
目前癌症疫苗抗原递送平台主要包括:细胞载体(树突状细胞疫苗为主)、病毒 / 细菌载体、多肽 / 蛋白制剂、核酸疫苗。新冠 mRNA 疫苗的巨大成功及肿瘤临床研究的新证据,推动RNA 疫苗成为研发热点。
值得注意的是,肿瘤 mRNA 疫苗研发早于新冠疫苗,其技术积累也为新冠疫苗的快速临床转化奠定基础,疫情一年内即实现疫苗获批及大规模人群接种。新冠疫苗带来的 RNA 制备工艺升级与规模化生产技术革新,反过来加速了肿瘤疫苗领域的发展。
尽管各类疫苗平台的优劣势已明确,但目前仍缺乏头对头临床对比研究,系统性横向临床数据十分匮乏。
RNA 疫苗
mRNA 自 1961 年被发现后,长期因体外稳定性极差难以作为治疗制剂应用。载体递送体系的研发解决了 mRNA 体内降解问题,实现靶向细胞高效递送;RNA 碱基修饰技术突破,降低天然免疫识别、提升 RNA 稳定性与蛋白翻译效率,共同推动 mRNA 成为极具竞争力的肿瘤疫苗平台。
RNA 天然具备免疫佐剂活性:单链、双链 RNA 可作为病原体相关分子模式,激活 I 型干扰素分泌,是诱发强效抗肿瘤 T 细胞应答的关键。尽管未修饰 RNA 会轻微抑制胞内蛋白翻译,但这种固有免疫激活特性在肿瘤疫苗应用中具有正向价值。临床前及临床研究证实,静脉输注脂质复合物递送的未修饰 RNA 疫苗,依赖 Toll 样受体介导、I 型干扰素驱动的免疫效应发挥抗肿瘤作用。
RNA 疫苗由可翻译 RNA构成,可在宿主细胞内翻译表达完整蛋白,区别于反义寡核苷酸、小干扰 RNA 等短链非翻译核酸。由于 RNA 分子天然不稳定性,必须依托脂质载体实现递送:肌肉注射常用脂质纳米颗粒(LNP),静脉全身给药常用脂质复合物(LPX),二者是目前临床应用最成熟的递送载体。
mRNA 是当前应用最广泛的 RNA 疫苗形式,为单链结构,包含五大核心元件:5′ 端帽子结构、5′ 非翻译区、抗原编码区、3′ 非翻译区、poly (A) 尾。通过序列与结构修饰,可优化 mRNA 半衰期、稳定性、蛋白翻译效率、胞内靶向定位及抗原呈递效率。5′ 与 3′ 非翻译区直接影响 RNA 稳定性与翻译效率;5′ 端帽子结构可抵御外切核酸酶降解,进一步提升稳定性与翻译水平。
深度学习与人工智能可实现 RNA 序列快速设计与优化,但尚未全面整合至现有 RNA 疫苗递送平台。目前 mRNA 各结构元件的化学修饰、修饰方式对免疫原性、稳定性及翻译效率的调控机制仍处于研究初期,亟需开发更精准的 RNA 定点修饰技术。
RNA 化学修饰会增加制备工艺复杂度,不同修饰方式需匹配专属合成条件与试剂;同时修饰会改变 RNA 稳定性,对储存条件提出更高要求,制约规模化生产并推高疫苗成本。
RNA 疫苗未来发展方向
RNA 固有 Toll 样受体激活特性使其无需额外添加免疫佐剂。近期临床前研究显示,将 encapsulate IL-12 编码 mRNA 与卵清蛋白、新冠、流感抗原 mRNA 共同包裹于脂质纳米颗粒联合给药,可显著增强 CD8⁺T 细胞效应功能与记忆细胞形成。在 B16F0 黑色素瘤模型中,OVA mRNA-LNP 联合 IL-12 mRNA-LNP 给药,可显著提升抗肿瘤治疗效果。
除 IL-12 外,IL-15、IL-7 等细胞因子,以及树突状细胞生长因子、共刺激分子等免疫调控分子,均可作为联合佐剂候选靶点。
除经典 mRNA 外,自扩增 RNA、环状 RNA等新型 RNA 可进一步提升免疫原性。自扩增 RNA 源自甲病毒等 RNA 病毒基因组或人工全合成序列,除携带抗原编码序列外,还表达 RNA 聚合酶,可在胞内自我复制,实现抗原高表达与长效表达。该技术联合腺病毒载体初免 – 加强方案已进入临床试验。
合成长肽疫苗
多肽是经典的癌症疫苗抗原递送平台,过去四十年已有数百项临床试验开展,包含多项 III 期注册研究。早期肿瘤多肽疫苗多靶向肿瘤相关抗原,而非肿瘤特异性新抗原或病毒抗原。
传统短肽由 8~10 个氨基酸组成,可直接嵌入 HLA-I 类结合槽,激活细胞毒性 CD8⁺T 细胞。但短肽无法被 HLA-II 类分子呈递,无需专职抗原呈递细胞加工处理,导致 T 细胞初始活化效果差,无法激活 CD4⁺T 细胞应答;而 CD4⁺T 细胞在抗肿瘤免疫中的辅助作用已被广泛证实。
多肽疫苗整体安全性良好,临床不良反应多源于疫苗制剂与佐剂,而非多肽本身。其原因在于多肽无固有免疫佐剂活性,必须外源添加佐剂;但这一特性也具备研发优势:可将抗原递送载体(多肽 – MHC-TCR 结合) 与免疫佐剂(调控天然免疫、介导毒性) 拆分设计,降低临床转化安全风险。
个体化多肽疫苗存在明显局限:氨基酸序列特异性合成难度大、制备周期长达数周;大量筛选获得的候选新抗原存在合成困难、水溶性差等问题。
对于黑色素瘤、非小细胞肺癌等高肿瘤突变负荷肿瘤,多靶点个体化多肽疫苗受合成工艺限制,无法纳入所有预测免疫优势表位;低突变负荷肿瘤因候选靶点稀缺,甚至难以完成多靶点疫苗制备。同时,多肽疫苗可搭载的新抗原靶点数量受水溶性等药理特性严格限制。
合成长肽疫苗未来发展方向
快速流合成技术可将多肽酰胺键偶联反应由分钟级缩短至秒级,大幅缩短制备周期,有望解决临床制备瓶颈。脂质纳米颗粒、脂质复合物已广泛应用于 RNA 疫苗递送及新冠临床接种,但其衍生的多肽纳米递送技术虽在啮齿动物与非人灵长类动物中证实可提升免疫原性,尚未进入临床应用。
将新抗原多肽与 Toll 样受体激动剂 CpG 寡脱氧核苷酸,组装于高密度脂蛋白纳米盘制剂中,相比可溶性多肽联合佐剂,可诱导数倍强度提升的细胞毒性 T 淋巴细胞应答。纳米盘制剂可高效靶向淋巴结递送抗原,实现长效抗原呈递与 T 细胞交叉活化。动物实验显示,纳米盘递送抗原可使疫苗特异性 CD8⁺T 细胞占外周循环 CD8⁺T 细胞比例升至 20%,远高于传统可溶性多肽 1%~3% 的水平;联合 PD-1 抑制剂可实现 100% 肿瘤完全消退,显著优于传统制剂 25% 的有效率。
另一类自组装多肽纳米胶束平台 SNP-7/8a,在多肽两端偶联电荷修饰疏水寡肽,自发组装成纳米胶束;同时偶联疏水小分子 Toll 样受体 7/8 激动剂,精准激活天然免疫通路。该平台可使 CD8⁺T 细胞应答强度提升约 20 倍,显著增加引流淋巴结中疫苗抗原阳性树突状细胞比例;静脉给药可诱导干细胞样记忆 T 细胞应答,促进肿瘤消退并重塑免疫抑制单核细胞表型。此外,靶向树突状细胞 XCR1 受体的多肽递送系统,也已在临床前研究中证实可增强抗肿瘤疗效。
DNA 疫苗
DNA 疫苗与 RNA 疫苗类似,具备设计灵活、制备简便的优势;且 DNA 分子稳定性极强,储存与运输条件要求低。但 DNA 骨架带负电,需穿透细胞膜与核膜,同时易被胞外核酸酶降解,因此依赖电穿孔、喷射注射、基因枪、重组病毒载体等特殊递送技术。
注射部位细胞摄取 DNA 质粒后,在胞内转录为 RNA 并翻译表达完整抗原蛋白;抗原同时被局部抗原呈递细胞摄取,进而激活特异性 T 细胞免疫应答。DNA 肿瘤疫苗的技术优化主要集中在注射方式改良、载体序列优化、制剂工艺升级三方面。
其他疫苗递送方式
2015 年首个个体化新抗原疫苗临床试验采用树突状细胞疫苗平台。树突状细胞疫苗虽研究成熟、适配肿瘤疫苗递送,但新抗原靶向树突状细胞疫苗尚未广泛开展临床测试。一项纳入 10 例手术切除非小细胞肺癌患者的小型研究证实其安全性与适度免疫原性,但受新抗原靶点数量限制,仅 6 例可成功制备疫苗。
异源初免 – 加强方案已成为主流研发方向:黑猩猩腺病毒初免联合自扩增 RNA 加强,用于 20 种共享新抗原通用疫苗及个体化疫苗研发;猿猴腺病毒初免联合改良安卡拉痘病毒加强,用于微卫星不稳定性胃肠道肿瘤移码突变共享疫苗,已启动临床试验。
个体化新抗原疫苗临床试验:强效 T 细胞免疫与抗肿瘤活性证据
2015—2017 年首批黑色素瘤 foundational 临床试验,证实个体化新抗原疫苗具备研发可行性、临床安全性与免疫原性,但早期研究未设计临床疗效评价终点。即便如此,小样本研究已观察到初步临床获益信号:接种后肿瘤复发率下降;接受长肽个体化疫苗联合 PD-1 抑制剂的患者,出现持续十年以上完全缓解病例。
后续多项大样本非随机临床试验,在多实体瘤中验证不同疫苗平台与治疗策略,一致证实疫苗可诱导维持数年的特异性免疫应答。依托严格前瞻性生物样本采集(连续白细胞分离、肿瘤及接种部位活检)开展的关联分析,进一步解析疫苗诱导 T 细胞免疫特征,为临床疗效提供间接证据。
合成长肽疫苗临床证据
多项黑色素瘤、非小细胞肺癌、尿路上皮癌临床试验显示,合成长肽个体化疫苗联合免疫检查点阻断后,多数患者出现表位扩展现象:T 细胞应答扩增至疫苗未包含的新抗原靶点,提示疫苗可介导肿瘤细胞免疫杀伤,释放新生新抗原。表位扩展与患者无进展生存期延长显著相关。
晚期黑色素瘤患者连续肿瘤核心活检病理评估发现,9 例患者接种后由部分病理缓解转为完全病理缓解,且无进展生存期显著延长。另一项涵盖实体瘤与血液系统恶性肿瘤的 I 期研究显示,患者总生存期延长与可识别新抗原靶点数量呈正相关。13 例患者的 126 个免疫接种新抗原中,44% 可诱导特异性 T 细胞应答,接种 16 周后免疫应答强度较基线平均提升 16 倍;多数患者血清可检出新抗原特异性 IgG/IgA 抗体。体外刺激后可诱发多功能性 CD4⁺、CD8⁺T 细胞应答;T 细胞受体克隆测序证实,接种后外周血 T 细胞受体谱显著扩增。
尿路上皮癌临床试验中,个体化长肽疫苗联合 PD-L1 抑制剂阿替利珠单抗,所有接种患者均可检出疫苗特异性 T 细胞应答。高危及晚期黑色素瘤研究证实,Toll 样受体 3 激动剂 Poly-ICLC 联合油包水佐剂 Montanide,同步局部联用伊匹木单抗,可显著提升个体化新抗原长肽疫苗诱导的 T 细胞应答强度与质量。T 细胞受体测序显示,接种后外周血涌现大量全新 T 细胞克隆型,且区别于单纯 PD-1 抑制剂治疗;25% 疫苗扩增的 T 细胞克隆型可被体外多肽再次激活。肿瘤浸润淋巴细胞 T 细胞受体重构与特异性筛选证实,疫苗特异性 T 细胞受体几乎仅存在于接种后肿瘤组织中,证实疫苗可驱动特异性 T 细胞有效浸润肿瘤。
mRNA 疫苗临床证据
迄今规模最大的个体化 mRNA 疫苗临床试验,采用脂质复合物递送的 Autogene cevumeran 疫苗,纳入超 200 例晚期实体瘤患者。Ia 期剂量递增队列纳入 30 例多线经治晚期实体瘤患者,单药接种;扩展队列 183 例晚期实体瘤患者(多数经治但未接受过免疫检查点抑制剂),采用最低剂量联合阿替利珠单抗治疗。
90 例可评估样本中,71% 患者可检出体外干扰素 -γ 斑点法阳性的疫苗特异性 T 细胞应答;不同瘤种、单药 / 联合治疗组免疫应答水平无显著差异。每例患者平均可诱导 2 个新抗原特异性 T 细胞应答(范围 1~8 个),多数应答为接种后新生产生,CD4⁺、CD8⁺T 细胞均可识别新抗原,且以 CD4⁺应答为主。剂量递增队列 57 例可评估患者中,仅 3 例达到实体瘤疗效评价标准的抗肿瘤缓解,提示晚期终末期肿瘤并非个体化疫苗的最优应用场景。
另一项腺病毒初免联合自扩增 RNA 加强的个体化疫苗临床试验,联合纳武利尤单抗全身给药、伊匹木单抗局部给药,多数患者可产生特异性 T 细胞应答,且以长效 CD8⁺T 细胞应答为主。7 例经治微卫星稳定结直肠癌患者中,循环肿瘤 DNA 水平下降与总生存期延长相关,为免疫检查点抑制剂耐药肿瘤的疫苗治疗提供证据。
DNA 疫苗临床证据
一项 I/II 期临床试验纳入 36 例经治肝细胞癌患者,个体化新抗原 DNA 疫苗联合质粒编码 IL-12 局部注射、帕博利珠单抗全身给药。33 例可评估患者中 22 例产生疫苗特异性 T 细胞应答,86% 患者可识别至少 1 个新抗原靶点;客观影像学缓解率达 30.6%,包含 3 例完全缓解,疗效优于该瘤种历史对照数据。
华盛顿大学发起的研究者主导临床试验,纳入新辅助化疗后残留病灶的三阴性乳腺癌患者,接种最多包含 20 种新抗原的个体化 DNA 疫苗。14/18 例患者可产生特异性 T 细胞应答;36 个月无复发生存率达 87.5%,显著优于历史对照人群。
辅助治疗场景:新抗原疫苗抗肿瘤活性新证据
Moderna 公司 mRNA-4157(V940)疫苗联合帕博利珠单抗治疗手术切除黑色素瘤的随机 IIb 期临床试验,是首个证实个体化疫苗临床获益的随机对照研究。研究纳入 157 例 IIIB~IV 期黑色素瘤患者,按 2:1 分为疫苗联合帕博利珠单抗组与帕博利珠单抗单药组。
中位随访 2 年,18 个月无复发生存率分别为 79% vs 62%,复发风险降低 44%(HR=0.56,P=0.052);远处转移风险降低 65%(HR=0.347,P=0.01)。基于该里程碑结果,多项实体瘤 II/III 期临床试验已全面启动,高危黑色素瘤 III 期研究已完成入组,预计累计入组超 3000 例,将极大扩充该领域临床数据库。
另一项非随机小样本研究进一步佐证疫苗临床获益:纪念斯隆凯特琳癌症中心开展的研究者主导试验,将 BioNTech 脂质复合物 mRNA 疫苗 Autogene cevumeran,联合改良 FOLFIRINOX 辅助化疗用于可手术胰腺导管腺癌患者。
16 例患者术后先接受单剂阿替利珠单抗,再每周 8 剂疫苗初免,随后 15 例患者接受辅助化疗及 1 剂疫苗加强。免疫应答与生存结局呈现明显两极分化:8 例应答者可检出新抗原特异性 T 细胞应答及疫苗扩增的 T 细胞受体克隆,中位随访 18 个月无肿瘤复发;8 例无应答者中 6 例出现肿瘤复发。随访 3.2 年,应答者无复发生存获益持续维持。
长期随访 T 细胞受体克隆追踪显示,疫苗扩增的 T 细胞克隆平均寿命达 7.7 年,最长超过 100 年。单细胞 RNA 与 T 细胞受体测序整合分析显示,疫苗活化 T 细胞早期快速增殖后进入收缩期,维持组织驻留记忆细胞表型,高表达 ZNF683;几乎不表达中心记忆、效应记忆及 T 细胞耗竭标志物。接种后 3 年以上的外周血单个核细胞经新抗原体外再刺激,仍可分泌效应细胞因子并发挥细胞毒作用;长效 T 细胞克隆与野生型抗原相比,对同源新表位具有更高亲和力,部分达到纳摩尔级高亲和力水平。上述结果证实,新抗原疫苗可实现肿瘤疫苗核心目标:诱导长效、肿瘤特异性 T 细胞免疫。
新抗原疫苗临床试验设计未来方向
瘤种选择
早期新抗原疫苗临床试验优先选择高肿瘤突变负荷、免疫检查点抑制剂敏感瘤种(黑色素瘤、非小细胞肺癌),此类肿瘤可筛选大量潜在免疫原性新抗原,且天然具备免疫应答活化微环境。
后续研究证实,新抗原疫苗在低突变负荷、免疫检查点抑制剂耐药肿瘤(胰腺癌、胶质母细胞瘤)中同样具备可行性、免疫原性及潜在临床获益。受药理特性与制备工艺限制,当前个体化疫苗可搭载的新抗原靶点数量有限:高突变肿瘤仅能覆盖少量新抗原谱,而低突变负荷肿瘤疫苗可覆盖绝大部分新抗原靶点,具备独特治疗优势。
一项晚期黑色素瘤一线治疗随机 IIb 期临床试验显示,Autogene cevumeran 联合帕博利珠单抗未达到无进展生存主要终点;亚组分析发现,低肿瘤突变负荷患者可从疫苗治疗中获得总生存期延长,高突变负荷患者无额外获益。
除少数研究外,新抗原疫苗临床试验目前几乎全部聚焦实体瘤;理论上该策略同样适用于血液系统恶性肿瘤。全外显子、全基因组及 RNA 抗原挖掘技术,已可在淋巴瘤、儿童白血病中筛选足量新抗原用于疫苗制备;挖掘非经典抗原可进一步扩充血液肿瘤靶点库,在白血病领域应用前景广阔。
辅助治疗与围手术期场景
从机制层面,癌症疫苗依赖肿瘤特异性功能性 T 细胞的活化与扩增,该过程通常需要数周至数月。因此,无病灶残留的辅助治疗场景是目前临床疗效证据最充分的应用场景,核心目标为预防肿瘤复发,也是当前大型随机注册临床试验的主要布局方向。
围手术期免疫治疗已在黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤中证实疗效,新抗原疫苗应纳入围手术期临床试验方案。但个体化疫苗定制周期较长,限制术前应用。可行优化策略:高危围手术期临床试验入组所有患者,新辅助治疗及手术间隔期同步开展新抗原筛选;仅为未达到主要病理缓解、复发高风险患者定制疫苗。同时可先行给予现货共享型疫苗,等待个体化疫苗制备完成后接续接种。
晚期转移肿瘤场景
尽管晚期转移肿瘤治疗难度大,新抗原疫苗仍可作为一线 / 早期治疗的联合补充方案。由于疫苗诱导免疫应答起效缓慢,实体瘤传统疗效评价标准难以客观评估其价值,亟需开发新型临床终点评价指标。
微卫星稳定结直肠癌研究发现,疫苗联合免疫治疗后,患者病情稳定或缓慢进展,但循环肿瘤 DNA 下降与总生存期延长显著相关,为疗效替代终点提供新思路。
胰腺癌可手术患者研究证实,疫苗特异性高滴度 T 细胞应答与临床获益高度相关;联合检测新抗原特异性 T 细胞应答、非疫苗靶点表位扩展及循环肿瘤 DNA,可作为疫苗疗效早期替代标志物。临床应用场景应优先选择初诊晚期肿瘤一线联合方案,而非终末期挽救治疗。
研究展望
历经近十年临床研发,新抗原疫苗已迈入肿瘤精准治疗行列。概念验证研究证实其临床可行性,可诱导前所未有的强效肿瘤特异性免疫应答,所有接种患者均可检出新生疫苗特异性 T 细胞应答。
大样本非随机研究进一步证实,新抗原疫苗可诱发长效功能性抗肿瘤免疫,表现为表位扩展、免疫应答与无复发生存期正相关、疫苗特异性 T 细胞肿瘤浸润;高危黑色素瘤随机 II 期临床试验更是取得阳性关键结果。
目前多项注册 III 期临床试验正在开展,同时疫苗技术、递送平台、临床试验设计的持续创新,将进一步提升新抗原疫苗疗效。癌症疫苗并非适用于所有肿瘤场景,但肿瘤疫苗靶向治疗理念历经长期探索,已成为肿瘤免疫治疗不可替代的重要发展方向。
NAT BIOTECHNOL.2026V44N5:740-751(P41807825)
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