综述:多学科方法为临床有效的癌症肽疫苗开辟道路

【字体: 时间:2025年04月11日 来源:npj Vaccines 7

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  这篇综述聚焦癌症肽疫苗,探讨多学科策略。详细阐述细胞毒性 CD8+ T 淋巴细胞(CTL)免疫反应机制,分析肽疫苗面临的主要组织相容性复合体(MHC)限制、肿瘤微环境(TME)抑制等挑战,介绍多种克服策略及临床研究进展,为开发有效癌症肽疫苗提供思路。

  ### 癌症肽疫苗的研究背景与意义
癌症严重威胁人类健康,是全球第二大死因,预计未来患者数量还会大幅增加。目前的癌症治疗手段,如手术、化疗和放疗,虽对部分癌症有效,但常伴有严重副作用,且对侵袭性癌症的治疗效果有限。因此,开发新的癌症治疗方法迫在眉睫。
疫苗在预防传染病方面成效显著,但用于癌症治疗却面临诸多挑战。诱导强大的细胞毒性 CD8+ T 淋巴细胞(CTL)效应和记忆反应,对癌症免疫治疗至关重要。基于肽的 T 细胞疫苗,因能同时诱导 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞反应,成为癌症免疫治疗的研究热点。

CTL 免疫反应机制


CTL 在适应性免疫系统抵御病毒感染和癌症中起核心作用。未激活的 T 细胞为初始 T 细胞,在血液和淋巴器官循环,增加与抗原呈递细胞(APCs)相遇的机会。CTL 可识别由 MHC I 类分子呈递的抗原肽,DCs 呈递抗原可诱导强烈的 T 细胞反应。

诱导 CTL 效应和记忆反应,需 DCs 提供三个信号。信号 1 是 CTL 识别抗原肽 - MHC I 类复合体,该复合体可通过分泌途径或交叉呈递途径呈递。信号 2 是共刺激信号,通过 CD80/86 与 CD28 相互作用,诱导克隆扩增,同时 IL-2 可增强 CTL 活性、促进存活和维持记忆。信号 3 是 APC 释放的促炎细胞因子,诱导 CTL 分化为效应和记忆细胞,迁移到感染或肿瘤部位。

分化后的 CTL 可通过三种方式杀伤感染和恶性细胞:分泌促炎细胞因子 IFN-γ 和 TNF-α;释放包含穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒;表达 FAS 配体(FASL),诱导靶细胞凋亡。完成效应功能后,多数 CTL 进入收缩期死亡,剩余的成为记忆 CTL,能在再次遇到抗原时快速响应。

CD4+ T 细胞辅助与 DC 许可


CD4+ T 细胞辅助对 CTL 激活、反应和记忆诱导十分关键,尤其是对交叉呈递的肿瘤抗原。CD4+ T 辅助细胞识别由 MHC II 类分子呈递的抗原肽,通过 DC 许可为 CTL 提供帮助,增强 CTL 抗肿瘤反应的强度和质量。

DC 许可过程分两步,首先不同的迁移性 cDCs 分别激活 CD4+和 CD8+ T 细胞,然后迁移性 cDCs 将抗原转移给淋巴组织驻留 cDCs。CD4+ T 细胞通过多种机制帮助 CTL,如增加细胞因子和共刺激分子的表达,促进 CTL 分化、迁移和侵袭肿瘤,增强 CTL 细胞毒性,下调共抑制分子,促进 CTL 记忆细胞的存活和二次扩增。

肽疫苗面临的挑战 ——MHC 限制


使用肽疫苗刺激癌症免疫反应面临的主要挑战之一是 MHC 限制,即特定肽表位只能由特定 MHC 分子呈递。这使得早期肽疫苗常聚焦单一最小肽表位,难以引发强大的临床相关免疫反应。

为克服 MHC 限制,研究人员尝试多种策略。利用 HLA 超型设计肽疫苗,虽能覆盖更广泛人群,但存在 T 细胞反应变异性、脱靶效应和自身免疫反应等风险。使用长多肽配方是更有前景的方法,它可同时激活多个 CD4+和 CD8+ T 细胞抗原及 MHC 分子,在临床前和早期临床试验中显示出良好效果。

肿瘤微环境的影响


肿瘤微环境(TME)是一个复杂动态的系统,包含多种细胞类型和物质。其异质性影响免疫反应,营造的免疫抑制环境限制了免疫系统对癌细胞的清除能力。

TME 中的免疫细胞分为促肿瘤和抑肿瘤两类。促肿瘤细胞如调节性 T 细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)等,可抑制肿瘤抑制细胞的功能;抑肿瘤细胞如 CTLs、NK 细胞等,有助于肿瘤免疫监视。Ag 特异性浸润 T 细胞在 TME 中会变得功能失调,这与免疫检查点分子上调、免疫抑制细胞因子分泌、APCs 功能异常等多种逃避机制有关。

CTL 疫苗的临床应用现状


目前,FDA 批准的唯一刺激 T 细胞反应的治疗性疫苗是 Sipuleucel-T(Provenge),用于治疗无症状或轻度症状的去势抵抗性转移性前列腺癌,可延长患者中位生存期,但存在患者样本获取和个性化疫苗制备困难的问题。

肽疫苗因具有多种优势,如易于大规模合成、储存和分发,安全性高,能有效诱导 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞反应等,成为备受关注的癌症疫苗开发方向。然而,其免疫原性较差,需要添加佐剂来增强免疫反应。

增强肽疫苗免疫原性的佐剂


佐剂是提高疫苗免疫原性的关键成分,可与先天免疫系统相互作用,促进 DC 激活、成熟和抗原呈递。但能诱导细胞免疫反应,尤其是对肽有效的佐剂数量有限。

常用佐剂如铝盐主要诱导体液免疫,而一些佐剂如基于铝的纳米颗粒、皂苷类佐剂和 toll 样受体(TLR)配体等,可调节 DC 对外源疫苗抗原的交叉呈递途径,影响 CTL 疫苗设计和临床疗效。例如,铝基纳米颗粒参与胞质途径,TLR 配体可能参与内体途径,联合使用佐剂可协同激活两条交叉呈递途径。

Montanide ISA - 51 是一种常用的水包油乳剂佐剂,可增强抗原保存和缓慢释放,但可能导致 T 细胞耗竭。合成长肽(SLPs)结合佐剂是提高肽疫苗效果的有效策略,如与 TLR2 配体结合的 SLP 疫苗在小鼠模型中显示出良好的抗原递送和 DC 激活效果。

纳米颗粒作为 CTL 疫苗的递送佐剂


纳米颗粒(NP)作为一种有前景的佐剂系统,可由多种材料合成,能保护抗原不被蛋白酶过早降解,促进免疫刺激分子的递送。其大小影响细胞摄取和抗原呈递效率,不同大小的 NP 可优先靶向不同的 DC 亚群。

钙磷酸纳米颗粒(CaP - NPs)具有生物相容性和可降解性,能诱导 CTL 反应,在小鼠结直肠癌模型中显示出治疗潜力。壳聚糖纳米颗粒(CNPs)可增强 T 细胞免疫反应,改善疫苗稳定性和生物利用度。合成聚合物纳米颗粒如 PLGA 纳米颗粒(PLGA - NPs),也可作为有效的疫苗递送系统,与其他佐剂或免疫刺激剂联合使用,能增强治疗效果。

多肽配方在克服 MHC 限制中的应用


多肽疫苗配方可有效克服 MHC 限制和单肽免疫原性差的问题。使用包含 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞表位的长肽,能覆盖更广泛的 T 细胞特异性。

多项临床试验验证了多肽疫苗的有效性。如针对晚期头颈部癌患者的多肽疫苗临床试验,可改善患者预后,诱导肽特异性 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞反应。针对恶性胸膜间皮瘤和非小细胞肺癌患者的多价肽疫苗试验,可诱导 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞反应。针对高危黑色素瘤患者的长肽疫苗 LPV7 试验,表明 TLR 激动剂作为佐剂可增强 T 细胞反应。

将多个表位整合到单个长肽中,也是提高疫苗效果的策略。实验表明,包含 MHC I 和 MHC II 表位的肽疫苗可同时诱导 CTL 和 CD4+ T 辅助细胞反应,对前列腺癌细胞产生有效免疫反应。多表位长肽疫苗 TAS0314 在小鼠模型中显示出抗肿瘤活性,但在临床试验中还需进一步提高疗效。

新抗原在肽疫苗中的应用


新抗原是由致癌突变产生的肿瘤特异性肽,比肿瘤相关抗原(TAAs)更具免疫原性,成为肽疫苗的有前景靶点。个性化新抗原疫苗需鉴定体细胞突变、预测和验证新抗原免疫原性,在黑色素瘤患者的临床试验中显示出一定效果,可诱导多功能性 CD4+和 CD8+ T 细胞反应,但存在 CD8+ T 细胞反应较低的问题。

公共新抗原源自复发性 / 热点突变驱动基因,可应用于具有相同突变的患者亚群。针对 KRAS 突变的研究取得进展,已鉴定出多个免疫原性 CTL 表位,相关临床试验表明长肽疫苗可诱导针对 mKRAS 的高幅度 T 细胞反应。

结论


随着对癌症免疫和 CTL 诱导激活机制的深入理解,基于肽的疫苗开发前景广阔。但目前肽基 T 细胞癌症疫苗在临床应用中仍受限,未来需优化肿瘤相关抗原和新抗原选择,改进多表位长肽与佐剂递送系统的结合,深入了解肿瘤微环境和免疫系统的相互作用,采用多模式疫苗策略,有望开发出更有效的 CTL 肽基癌症疫苗。
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