编辑推荐：
这篇综述聚焦核酸疫苗在癌症治疗领域的研究进展。详细介绍了 DNA 和 mRNA 疫苗的特点、作用机制、优化策略、临床试验情况，探讨了面临的挑战与机遇。核酸疫苗（DNA/mRNA 疫苗）有望成为癌症免疫治疗的有力武器，为攻克癌症带来新希望。
核酸疫苗在癌症治疗中的研究进展
癌症治疗在过去几十年经历了重大变革，从传统治疗方法逐渐向更精准、更具针对性的方向发展。癌症免疫疗法作为一种创新手段，利用人体自身免疫系统对抗癌症，其中核酸疫苗成为研究热点。
核酸疫苗概述
核酸疫苗包括 DNA 和 RNA 疫苗，是疫苗技术的革新。与其他癌症疫苗平台相比，它具有独特优势。
- 精准性和特异性：能编码癌细胞表达的特定抗原，使免疫系统精准靶向癌细胞，降低自身免疫风险，增强疫苗疗效。例如，可针对肿瘤特异性突变抗原设计核酸疫苗，激发强大的免疫反应。
- 快速开发和可扩展性：研发过程比传统疫苗更快，一旦确定目标抗原基因序列，就能迅速设计合成。生产也相对简单，可大规模工业生产，便于应对新的癌症靶点或广泛需求。
- 安全性高：DNA 疫苗不整合到宿主基因组，mRNA 疫苗在蛋白质表达后自然降解，两者都降低了潜在风险，适合免疫系统受损或接受免疫抑制治疗的癌症患者。
- 诱导广泛免疫反应：能通过主要组织相容性复合体（MHC）I 类和 II 类途径呈递抗原，激活 CD8+细胞毒性 T 淋巴细胞（CTLs）和 CD4+辅助性 T 细胞，还可诱导产生高亲和力中和抗体。
- 灵活性和个性化：可快速设计合成，整合多种肿瘤特异性抗原，依据肿瘤突变定制疫苗，适用于高突变负荷的癌症，为个性化免疫治疗带来希望。
核酸疫苗的作用机制
- DNA 疫苗：通过多种方式进入宿主细胞，如自然扩散、受体介导的内吞作用等。进入细胞后，质粒进入细胞核作为转录模板，转录出的 mRNA 翻译为蛋白质或抗原，经 MHC 分子呈递到细胞表面，激活 T 细胞。此外，质粒 DNA 的固有成分可激活先天免疫系统，如通过模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs），引发免疫反应。
- mRNA 疫苗：经体外转录（IVT）合成，模拟真核细胞胞质中的成熟 mRNA。注入体内后直接进入细胞质，由核糖体翻译为蛋白质，随后进行翻译后修饰并呈递给免疫系统。同时，外源性 mRNA 及其相关递送成分可被 PRRs 识别，激活固有免疫反应，如通过 TLR7 和 TLR8 介导免疫激活，但合成过程中产生的双链 RNA（dsRNA）也可能激活相关传感器导致 mRNA 降解。
DNA 癌症疫苗的研究进展
- 发展历程：DNA 疫苗概念起源于 20 世纪 60 年代，早期临床试验虽显示出免疫反应，但疗效不确定。近年来，在兽医领域取得成功，在人类传染病治疗中也有进展，如埃博拉病毒、寨卡病毒和中东呼吸综合征（MERS）等疫苗的研发，以及新冠 DNA 疫苗的获批。
- 提高免疫原性的策略
- 传统佐剂：铝盐和 CpG 基序等传统佐剂可激活抗原呈递细胞（APCs），增强肿瘤抗原呈递和 T、B 细胞启动，诱导平衡的 Th1/Th2 免疫反应，提高疫苗免疫原性。
- 辅助递送系统：创新的递送方法，如电穿孔、微针阵列、喷射注射器等，旨在优化疫苗细胞摄取。电穿孔可大幅增强基因表达，但在人体应用中存在挑战；脂质纳米颗粒（LNPs）包裹的 DNA 疫苗在动物实验中显示出良好效果，有望成为新兴传染病疫苗的潜在平台。
- 编码免疫调节剂：在疫苗中编码免疫调节分子，如细胞因子（IL-2、GM-CSF）、趋化因子（CXCL10、CCL21）和共刺激分子（CD80、CD86、CD40）等，可对抗肿瘤免疫抑制环境，增强免疫反应。
- 促进抗原加工和呈递：通过融合泛素（Ub）、假单胞菌外毒素 A 的转运结构域等方法，增强抗原经 MHC I 类分子的呈递，激活 CD8+ T 细胞。此外，将抗原与内质网（ER）靶向信号肽或 ER 保留序列连接，也可提高抗原加工和呈递效率。
- 优化初免 - 加强策略：“初免 - 加强” 策略先使用 DNA 疫苗引入癌症特异性抗原，后续用相同或不同类型疫苗加强免疫，可增强抗原特异性 T 细胞反应，促进记忆 T 细胞分化，提供持久的免疫防御。
- 临床试验：多项临床试验正在评估 DNA 癌症疫苗的疗效，主要针对乳腺癌、前列腺癌和宫颈癌等。例如，pTVG-HP 和 pTVG-AR 疫苗用于前列腺癌治疗的临床试验；WOKVAC 和 STEMVAC 疫苗用于乳腺癌治疗的不同阶段试验；VGX-3100 和 GX-188E 疫苗用于宫颈癌治疗的试验等。同时，个性化新抗原 DNA 疫苗的研究也在进行中，旨在克服肿瘤异质性和肿瘤相关抗原（TAAs）免疫原性低的问题。
mRNA 癌症疫苗的研究进展
- 发展历程：mRNA 疫苗的发展始于 20 世纪 90 年代，早期研究展示了其在小鼠体内表达蛋白质和诱导免疫反应的能力，但因 mRNA 稳定性差等问题发展缓慢。近年来，随着无细胞合成工艺、修饰核苷的应用和 LNPs 等递送技术的发展，mRNA 疫苗取得重大突破，在 COVID-19 疫苗中成功应用，也推动了其在其他疾病治疗中的研究。
- 优化策略
- mRNA 结构修饰：优化 mRNA 的帽结构、非翻译区（UTRs）和聚腺苷酸（poly (A)）尾等结构元件，可提高 mRNA 稳定性和翻译效率。如使用特定方法添加帽结构，用修饰核苷替代天然核苷，优化 UTRs 序列和调整 poly (A) 尾长度等。
- 编码序列优化：通过密码子优化，使 mRNA 序列匹配宿主细胞的密码子使用偏好，调整 GC 含量和避免稀有密码子等，可增强 mRNA 稳定性和翻译效率，但需注意避免影响 mRNA 二级结构和蛋白质折叠。
- 稳定配方递送：脂质体、聚合物和 LNPs 等载体可保护 mRNA 免受酶降解，促进其进入细胞质。LNPs 因其独特优势成为 mRNA 疫苗的关键配方，可优化其大小、电荷和表面性质，实现靶向递送，提高疫苗疗效并减少脱靶效应。
- 临床试验：众多 mRNA 癌症疫苗正在进行临床试验，针对多种癌症类型。如 CureVac 的 CV9201 和 CV9202 疫苗用于非小细胞肺癌（NSCLC）治疗的试验；Moderna 的 mRNA-2416、mRNA-2752、mRNA-5671 和 mRNA-4157 等疫苗针对不同癌症的临床试验；BioNTech 的 BNT111、BNT112 和 BNT122 等疫苗在黑色素瘤、前列腺癌和其他癌症治疗中的试验等。
挑战、机遇与未来展望
- 面临的挑战
- DNA 递送：电穿孔等 DNA 递送方法在动物实验中有效，但在人体应用中存在不便，开发非电 DNA 递送系统是未来研究方向。DNA/LNP 配方虽有潜力，但需优化效率和减轻炎症反应。
- mRNA 稳定性：提高 mRNA/LNP 配方在体外和体内的稳定性是关键挑战，包括优化储存条件、克服 mRNA 在体内的不稳定性和提高 circRNA 的生产效率等。
- 生产制造：个性化 DNA/mRNA 癌症疫苗的生产面临符合良好生产规范（GMP）和成本效益的挑战，需开发创新的自动化生产工艺，降低成本。
- 抗原选择：TAAs 免疫原性低，新抗原虽有潜力，但存在鉴定成本高、免疫反应不足等问题。利用大数据识别共享新抗原，设计有效免疫原性验证方法至关重要。
- 免疫抑制性肿瘤微环境：肿瘤微环境的免疫抑制性限制了单一癌症治疗方法的疗效，核酸疫苗与其他治疗方式的联合应用虽有前景，但最佳组合策略仍需探索。
- 未来机遇与方向：核酸疫苗与其他癌症治疗方法的联合应用，如与免疫检查点阻断（ICB）、化疗、放疗和靶向治疗等结合，有望提高治疗效果。同时，随着技术的不断进步，核酸疫苗在个性化治疗、应对新兴传染病和攻克难治性癌症等方面将发挥更大作用，为癌症治疗带来新的突破。}
