Advanced Science：基于肿瘤细胞或者肿瘤细胞/组织裂解液的癌症疫苗
来源：生辉 2023-06-13 10:04
癌症治疗可以笼统的分为传统的非免疫疗法和免疫治疗。
癌症治疗可以笼统的分为传统的非免疫疗法和免疫治疗。如表 1 所示，非免疫疗法中包括化疗、放疗和手术治疗等，癌症免疫治疗包括（1）免疫检查点抑制剂（PD-1 抗体、PD-L1 抗体、CTLA-4 抗体）；（2）基于 T 细胞的疗法 （都价格昂贵：CAR-T，TILs, TCR-T、原位编辑 T 细胞）；（3）基于先天免疫系统的疗法（NK 细胞，T 细胞疗法、NK-T 细胞、CAR-NK、细胞因子疗法等）；（4）溶瘤病毒；（5）溶瘤细菌；（6）癌症疫苗（新抗原疫苗和 DC 疫苗等不同疫苗形式）等。
▲表 1 | 癌症治疗方法概览
癌症疫苗是癌症免疫治疗的重要方法之一。决定癌症疫苗功效的三个主要因素分别是：抗原、佐剂和剂型。抗原能够诱导特异性免疫反应，佐剂能将特异性的免疫反应扩大，剂型决定了疫苗能否被抗原提呈细胞有效吞噬并高效激活特异性 T 细胞。在这三个决定癌症疫苗功效的因素中，抗原是最重要。
研发一种高效的癌症疫苗，关键是要优化几个参数，尤其是优化肿瘤抗原。因为抗原是研制强效肿瘤疫苗的最重要和决定性参数，因此，抗原选择是肿瘤疫苗设计中最重要的一步。
▲图 1 | 基于各种不同抗原的癌症疫苗示意图
为了使癌症疫苗高效的诱导癌细胞特异性的免疫反应，癌细胞本身是最好的肿瘤抗原来源库。目前所研发的癌症疫苗大部分抗原都是来自于肿瘤细胞（由病毒或细菌引起的癌症除外，如宫颈癌等明确由病毒引起的癌症）。
一般来说，用于癌症疫苗的理想抗原应具有但不限于以下特性:高免疫原性、特异性高、包含广谱多样的肿瘤特异性抗原(所有种类或至少大多数种类)、易于快速获取等。
除去宫颈癌等由病毒细菌等引起的癌症，综合而言，癌细胞/组织是开发癌症疫苗的最佳抗原来源。在本文中，刘密团队将肿瘤抗原分为两大类:预筛选（预定义及序列已知）的抗原和不经筛选的混合抗原（种类和序列未知）。而这两大类肿瘤抗原都来源于肿瘤细胞/组织。
预筛选（预定义及序列已知）的抗原主要分为肿瘤特异性抗原（TSA，新生抗原）和肿瘤相关抗原两大类，而通过预筛选的抗原又可以制备成通用型肿瘤疫苗和个性化肿瘤疫苗两种癌症疫苗。
不经筛选的混合抗原（种类和序列未知）可以分为三类：（1）基于癌细胞一部分组分的抗原；（2）基于癌细胞或肿瘤组织裂解物的抗原；（3）基于完整癌细胞的抗原。
因为已经有很多其他文章研究和讨论基于预筛选（预定义及序列已知）的抗原在本文中，故而，本文几种讨论了使用不经筛选的混合抗原（种类和序列未知）制备癌症疫苗的策略和方法。
在本文中，重点介绍了基于癌细胞/肿瘤组织全细胞裂解物的癌症疫苗以及基于完整癌细胞的癌症疫苗。
由于技术的限制，之前没有办法利用癌细胞的所有裂解物作为抗原制备癌症疫苗，因为大部分细胞裂解物为非水溶性（也非脂溶性）的组分。刘密课题组利用尿素增溶溶解非水溶性组分后可以将全细胞裂解物组分负载到纳米粒子或者微米粒子制备成癌症纳米疫苗或者微米疫苗。具体流程如图 2 所示。利用肿瘤细胞全细胞裂解物（包括水溶性成分和水不溶性成分）作为抗原组分制备的癌症疫苗，获得更好的预防和治疗效果。
基于癌细胞全细胞裂解物的癌症疫苗是克服了新抗原癌症疫苗的诸多局限性，包括但不限于：
（1）克服了癌细胞抗原的高异质性问题，该类疫苗含有广谱多样的抗原(所有或大多数种类)因而可以诱导广谱多样的癌细胞特异性 T 细胞，克服了癌细胞的异质性；
（2）制备过程简单，制备时间短（1-4 天制备完成）；
（5）疫苗含有更多样化的新抗原和新抗原组合，因而可以诱导跨癌种和跨癌灶的交叉免疫反应，疗效更佳；
（7）相比于原位疫苗等可以控制抗原使用和释放剂量和注射频次；
（8）无需费时、费力、费钱的抗原筛选和测序等繁琐但不一定准确的工作；
（9）更易被抗原提呈细胞吞噬，吞噬后抗原和佐剂的共负载可以更高效的激活癌细胞特异性 T 细胞。
考虑到基于新抗原的癌症疫苗需要进行预先筛选以及基于新抗原的癌症疫苗的各种局限性，研发基于全肿瘤抗原的癌症疫苗是一种很有前途的备选方向。
▲图 2 | 制备负载癌细胞全细胞裂解物组分的纳米疫苗或微米疫苗流程图
除了研发基于癌细胞裂解物的癌症疫苗，科学家也在研发基于未破坏结构的具有完整结构的癌细胞的癌症疫苗。该类疫苗的制备方法包括冷冻硅化、液氮冷冻等方法以及基于溶瘤病毒等方法的原位疫苗等。以液氮冷冻疗法简单说明如何制备基于完整癌细胞结构的癌症疫苗，通过使用液氮快速冷冻及其后续处理方法，可以灭活癌细胞，将灭活的癌细胞作为疫苗使用，其用于所有的癌细胞抗原，因而可以激活广谱的癌细胞特异性免疫反应。但是该类疗法也面临着癌细胞体积大抗原提呈细胞不易吞噬、不能完全灭活癌细胞等潜在担忧。
▲图 3 | 使用低温冷冻技术制备拥有完整癌细胞结构的癌症疫苗示意图
鉴于癌细胞的免疫原性潜能，而自体肿瘤细胞携带多种特异性肿瘤抗原，是制备肿瘤疫苗的最佳抗原来源，因此，除了使用整个肿瘤细胞裂解物或者完整的肿瘤细胞作为制备癌症疫苗的，还可以使用癌细胞的一部分组分作为抗原制备癌症疫苗，比如使用癌细胞中的所有 mRNA 组分、癌细胞细胞膜和癌细胞的细胞外囊泡（外泌体）。使用癌细胞中的所有 mRNA 组分、癌细胞细胞膜和癌细胞的细胞外囊泡（外泌体）作为抗原组分制备癌症疫苗各有优缺点，在本文中作者也一一进行了详述。在文中，作者也介绍了原位癌症疫苗存在的一些局限，比如需要瘤内注射、水溶性抗原无法透过细胞膜被抗原提呈细胞摄取、不易控制抗原释放量、无法用做预防性疫苗、抗原被抗原提呈细胞有效摄取较少和到达淋巴结的量较低、抗原无法和佐剂被同一个抗原提呈细胞摄取等问题。
在制备癌症疫苗中如何增加抗原的含量以及增加抗原的免疫原性也很关键，本文作者也在文中详细介绍了一些增加抗原含量和增加抗原免疫原性的方法。此外，在文中还介绍了使用多种不同的抗原组分激活的树突状细胞癌症疫苗。
肿瘤细胞或肿瘤细胞裂解物理论上是最好的抗原库，因而目前大部分癌症疫苗制备时抗原都是来自于肿瘤细胞或者肿瘤组织。
目前，大部分研究者致力于寻找肿瘤特异性的抗原多肽，例如黑色素瘤多肽：MET、TRMT6 和 HNR1110 等，将一种或几种新生抗原多肽或者 mRNA 作为疫苗使用，从而实现肿瘤的免疫治疗。但是这些基于十几到三十多种新抗原多肽表位（多肽形式、mRNA 形式或者 DC 疫苗形式）的新抗原疫苗存在制备复杂、制备周期长（2-4 个月）、价格昂贵、疗效有限、无法克服癌细胞高度异质性等问题，而基于癌细胞全细胞或者癌细胞/肿瘤组织裂解物的癌症疫苗无需费时、费力、费钱的筛选，因而制备快捷且价格低廉，有望成为癌症疫苗制备的另一种技术方案。
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