癌症新佐剂个性化疫苗：最后的前沿？

1.引言 

在癌症免疫疗法方面取得了显著进展，免疫检查点抑制剂（CPIs）已获批准用于多种癌症治疗，并且个性化癌症疫苗（PCVs）已进入第3阶段临床试验。CPIs的成功促进了大量临床前和临床研究，评估它们与其他癌症治疗（包括PCVs）联合使用的疗效。CPIs有潜力释放适应性免疫反应，而PCVs可以激活和扩增肿瘤特异性T细胞，为探索这些免疫疗法的联合潜力提供了有力的理论基础。

CPI和PCV联合疗法已针对多种肿瘤适应症进行了评估，包括黑色素瘤、胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌、膀胱癌、肝细胞癌和胰腺癌。在大多数临床试验中，PCVs在辅助设置（手术后）和CPIs治疗后被给予。由于成本问题和及时生产PCVs的限制，很少有研究探索在新辅助设置（手术前）和CPIs治疗前使用PCVs。最近在制造方面的进展显著提高了PCVs的生产时间表，使它们有可能在早期临床环境中得到评估。

此外，研究表明，肿瘤基因组受到它们与免疫系统相互作用的影响，这种现象被称为免疫编辑。鉴于CPI疗法加速免疫编辑的潜力，先于PCVs给予CPIs可能会导致肿瘤和肿瘤微环境（TME）的修改，随后可能影响PCV的有效性。应该探索评估干预（PCVs在CPIs之前、期间或之后）的适当顺序和设置（新辅助或辅助）的临床试验，以优化PCVs的临床效益。我们的综述将强调为什么在CPIs之前和新辅助设置中给予PCVs可能更有效，侧重于概念、挑战和解决方案，而不考虑PCVs的配方（RNA、DNA、肽）。除了涵盖个性化新抗原癌症疫苗、新辅助癌症治疗和肿瘤免疫编辑的主题外，本综述还将介绍支持仔细评估PCVs和CPIs作为组合疗法给予时机和顺序需求的纳武利尤单抗治疗黑色素瘤样本的案例研究。

2.优化个性化癌症疫苗的疗效 

2.1.新抗原癌症疫苗 

在引入CPIs之后，证明T细胞介导的肿瘤控制的研究已经牢固地确立了利用T细胞的免疫治疗方法的临床意义。从许多这些临床研究中可以推断出的一个关键结论是，内源性T细胞能够识别由主要组织相容性复合体（MHC）分子呈现的突变的癌症特异性表位，在人类中也称为人类白细胞抗原（HLA）。识别这些新抗原的T细胞不受中枢耐受的影响，并且可以介导抗肿瘤活性。2015年和2017年首次报告的在晚期黑色素瘤患者中进行的基于新抗原的PCV临床试验的结果表明，PCVs可以激活预先存在的免疫和原始T细胞反应。随后的试验将这些观察结果扩展到其他适应症，包括肿瘤突变负担（TMB）低的癌症，并强调了PCVs将TME转移到更具促炎性特征的能力。虽然PCVs已经取得了令人鼓舞的临床结果，但其发展受到制造时间较长、后勤复杂性和与传统（非个性化）治疗相比成本较高的阻碍。人工智能（AI）和计算疫苗学技术的进步已经缓解了其中一些障碍，现在完全自动化的疫苗设计流程使PCVs的开发加快。然而，使用肽、RNA或DNA平台生产的PCVs尚未完全规模化，以满足按需制造的需求。作为替代方案，正在探索一些避免这些障碍并专注于共享抗原的策略，如共享突变或肿瘤相关抗原（TAAs），但它们缺乏PCVs提供的多价性。

2.2.新辅助免疫疗法

新辅助免疫疗法（定义为在肿瘤切除前的治療）旨在减少肿瘤负担，并在肿瘤切除前激活适应性免疫反应，从而提高成功手术和生存的几率。在原发肿瘤仍然存在时激活和激活T细胞，在免疫反应的广度、对治疗的更好反应和改善的临床结果方面提供了优势。新辅助治疗开发者的一个重要考虑是避免破坏标准治疗计划。因此，新辅助PCV开发必须遵守严格的周转时间，以便在肿瘤切除前很好地制造和给予，为免疫系统的适当激活和肿瘤杀伤提供充足的时间。如果PCV不能在4-5周的时间内生产出来，延误可能会危及PCVs在新辅助设置中的效用。除了缩短制造时间表外，PCVs的成本必须在当前批准的治疗选择范围内，以证明它们作为一线治疗在成本效益分析后的给予是合理的。

最近的临床前和临床溶瘤病毒（OV）研究已经展示了新辅助癌症治疗的优势。由于OV治疗导致的局部炎症增加似乎增强了TME中的T细胞浸润并激活了整个免疫系统，在临床前模型中与CPIs联合使用时提供了额外的好处。在新辅助设置中给予PCVs可能提供类似的好处，同时提供了与OV治疗的原位给药相比更实用的给药途径。与其他免疫疗法相比，PCVs也可能提供较少的非靶向效应，并且在临床试验中一直保持良好的耐受性。然而，需要研究来验证新辅助PCV治疗的潜在好处。

2.3.免疫编辑

免疫编辑指的是肿瘤变得不那么免疫原性、避免免疫系统检测并逃避免疫系统杀伤的复杂多样的机制。例如，肿瘤可能删除或抑制新抗原序列的表达，或者可能另外促进免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的发展。引入癌症治疗可能加速这一自然现象，这被认为是治疗抵抗性的主要驱动因素之一。免疫疗法，如CPIs，由于它们与免疫系统的直接相互作用，是强大的免疫编辑剂。在临床观察到的肿瘤免疫编辑的例子包括失去目标抗原或改变抗原呈递机制，无论是通过β2-微球蛋白基因的有害突变还是HLA基因的染色体缺失。最近发表了关于免疫编辑及其对基于T细胞的疗法影响的更全面的综述。PCV对免疫编辑的贡献仍然不清楚，因为大多数临床试验已经评估了它们与CPIs的组合。然而，PCVs激活癌症特异性T细胞可能会加速免疫编辑过程，类似于细胞疗法观察到的情况。PCV临床试验的结果强调了治疗反应与外周循环肿瘤DNA（ctDNA）水平降低之间的关联，表明目标新抗原的积极脱落。PCV的有效性取决于在疫苗设计过程中选择的特定突变在活检时的呈现。因此，任何破坏所选新抗原的存在、表达或呈现的免疫编辑过程，并且在肿瘤活检和PCV剂量之间发生，可能会对疗效和患者结果产生深远影响。因此，必须彻底研究在PCVs之前引入CPIs的效果，以评估当前PCV临床试验设计的益处或缺点。

2.4.癌症治疗的时机

癌症药物塑造肿瘤、它们的TME和宿主的免疫系统。一线治疗将影响随后给予的治疗的操作环境，这反过来可能影响它们的疗效。为了充分发挥PCV和CPI组合疗法的全部潜力，治疗的时机或排序是一个关键议题。除了PCVs与CPIs的顺序外，还需要评估它们与其他治疗的时间，包括手术（辅助与新辅助）以及其他非免疫相关治疗，如化疗和放疗。

CPI和放疗的时机已在临床前和临床环境中进行了研究，表明当放疗后使用PD-1或PD-L1阻断抗体时，结果有所改善。当化疗药物在CPIs之前给予时，也观察到了类似的结果，尽管大多数组合试验只评估了同时给予。

有力的证据指向给予癌症疫苗和CPI的组合疗法的好处，尽管给予这种组合的时机仍需彻底评估。在CPIs之前提供PCVs的优势在于，有潜力将CPI的力量应用于已经被调整为针对肿瘤中的新抗原的“引导”免疫系统。临床前研究强调了与CPI疗法联合给予基于TAA的癌症疫苗的好处，而不是在CPIs之后给予疫苗。使用肽癌症疫苗联合pembrolizumab治疗的CPIs未治疗和预处理患者的临床评估已确认了相同的观察结果，显示了抗PD-1未治疗组的T细胞反应改善和生存期延长，表明CPIs的预处理可能抑制癌症疫苗的治疗益处。其他TAA疫苗研究也表明，与顺序给药相比，疫苗和CPIs的联合给药可以改善临床效益。

总体而言，这些研究强调了优化CPIs和癌症疫苗的顺序和时机以增强分子和临床反应的必要性。需要进行额外的研究来确认这些观察结果在PCVs的背景下，并了解患者结果如何受到其他参数的影响，例如抗原类型（共享/私有）、疫苗平台（肽/DNA/RNA）、剂量、频率或癌症适应症/阶段。

2.5.案例研究：nivolumab免疫治疗后免疫原性新抗原的丢失

由于大多数参加PCV临床试验的患者在接受PCV之前都接受了CPI治疗，因此了解CPIs如何影响肿瘤、TME以及它们如何可能改变PCV有效靶向肿瘤的潜力至关重要。为了说明PCV和CPI疗法顺序的重要性，以及错误时机可能带来的有害影响，我们评估了已发表的黑色素瘤肿瘤数据集，这些肿瘤在nivolumab免疫治疗之前（Pre）和期间（On）从同一部位收集。这组患者是基于完整测序数据集的公共可用性进行选择的。

从序列读取存档（SRA）数据库下载了68名患者的正常组织、“Pre”治疗肿瘤组织和“On”治疗肿瘤组织的全外显子测序（WES）数据，如所述（SRA: SRP095809; BioProject: PRJNA359359）。肿瘤和正常FASTQ数据通过内部生物信息学流程处理，遵循GATK的最佳实践。测序读取与参考GRCh38/hg38人类基因组对齐以获得BAM文件。正常DNA测序数据用Kourami算法分析，以预测每位患者的HLA I类和HLA II类单倍型。使用Mutect2和Strelka2变异调用器鉴定肿瘤特异性突变，并随后使用变异效应预测器（VEP）进行注释。提取了修改蛋白质编码区的每对肿瘤/正常氨基酸序列的突变。比较了来自同一患者（n=41）的配对肿瘤样本中的突变，以确定仅在“Pre”治疗样本中、仅在“On”治疗样本中以及在“Pre”和“On”治疗样本中都检测到的突变（图1）。

2.6.新辅助癌症疫苗的案例

上述案例研究表明，CPI治疗可能以符合先前讨论的免疫编辑概念的方式，根本改变残留肿瘤中发现的突变的免疫原性和耐受性特征。这一现象也类似于在病毒序列中观察到的免疫伪装概念，导致疫苗效力降低。这些结果强调了在CPI治疗后，为PCVs识别相关突变将变得更加困难，为优化它们的给药时机提供了更多信息。在PCV剂量之前进行CPI治疗可能没有好处，因为1) 剩余的免疫原性新表位会更少，2) 为PCV选择的免疫原性新抗原可能在CPI治疗患者接受PCV时已被肿瘤编辑掉，3) 积累有利于肿瘤免疫逃逸的突变可能会削弱PCV的有效性。当然，需要更多的临床研究来证实这些假设，并进一步阐明PCVs和CPIs的最佳时机。

值得注意的是，作为PCVs的替代品，现成的新辅助疗法，使用“共享表位”基础疫苗或同种异体疫苗，在临床前模型中已被证明是有效的，并且在一定程度上这些策略在临床上也在起作用。鉴于这些观察结果，新辅助设置中给予针对个体患者肿瘤中特定突变的更定制化的疫苗（PCV），并在CPIs之前，可能证明更有益处。然而，这种范式转变仍面临一些实际限制，例如适当缩短PCV制造周转时间并降低开发成本，以保证PCVs作为一线治疗。这些是正在通过流行病响应努力解决的相同障碍，例如通过流行病预防创新联盟（CEPI）的支持，推进针对“疾病X”的新型疫苗平台技术的发展。

我们认为，通过工程和流程相关解决方案很可能解决这些制造问题，并且很可能容易适应PCV领域。一旦工程和流程相关延迟被克服，患者极有可能从疫苗中受益，这些疫苗是定制化的，以改善他们在肿瘤切除前的肿瘤特异性适应性免疫反应，这也可能改善他们无瘤持续时间和手术后的生活质量。

在临床上实施新辅助PCV疗法将需要重大变化。药物开发和制造历来高度集中，目前的PCV策略依赖于集中实验室进行活检测序、药物物质制造和最终产品配方。基于肽的PCVs是一个值得注意的例外，其中最终配方通常在床边（在临床现场）进行。总体而言，更模块化、自动化和分散化的药物开发方法可能对减少PCVs的制造时间和成本大有裨益，其中测序、制造和配方可以直接在临床现场进行。这种方法类似于医院药房中的CAR-T制造，但这将需要重大的前期投资购买必要的材料和设备，并确保生物加工认证。

由于迄今为止还没有PCV获得批准，需要监管机构提供额外的指导方针，以进一步帮助简化和优化PCV生产流程，同时确保符合迄今为止尚未确定的监管要求。

尽管在制造和成本方面取得了任何改进，新辅助PCVs仍将高度依赖于患者的疾病状况和整体健康状况。晚期癌症患者可能没有时间等待个性化治疗，即使周转时间缩短到几周，免疫受损的患者可能从替代的非免疫相关治疗中受益，如手术、化疗或放疗。

3.结论 

优化PCV和CPI联合治疗的顺序和时机仍然是提高PCV疗效和改善患者结果的一个关键问题。实际限制将PCVs限制在辅助临床设置和CPIs治疗后。正如我们的案例研究所例证的，肿瘤在CPI治疗开始后可能经历加速的免疫编辑。因此，PCVs所针对的新抗原可能在PCVs被给予时不再是有效的靶标，阻碍了它们的有效性。克服这一挑战的策略包括在CPIs之前或同时给予PCVs。此外，倾向于新辅助临床设置，在切除肿瘤之前，可能有益，因为患者的免疫系统尚未受到其他治疗的影响。使用基于TAA的癌症疫苗产生的间接证据表明，如果在CPIs后给予PCVs，PCVs的有效性可能会受到损害。此外，临床实例已经突出了新辅助免疫疗法的优势，进一步表明了在这种设置中PCVs的潜在益处。

需要进行额外的研究，以完全理解PCV治疗与手术和其他免疫调节治疗（如CPIs）的最佳时机。首先，必须将现成癌症疫苗的观察结果扩展到PCVs，以确认与CPIs同时或顺序给药是否增强了分子和临床反应。与PD-1/PD-L1和CTLA-4阻断抗体的比较研究也将确定哪种CPI(s)最适合与PCVs配对。其次，需要进行新辅助PCV研究，以阐明将疫苗转移到早期临床设置的好处。这些研究的结果将提供急需的数据，以指导未来的PCV临床试验。如果得到积极的临床观察支持，那么必须采取措施提高PCV生产和可负担性，使它们更容易为患者所用。

4.专家意见 

随着最近临床数据的发布和它们在2023年第三季度进入第3阶段临床试验，PCVs重新获得了动力。虽然在简化PCV设计和制造所需的许多步骤方面取得了进展，但要充分发挥它们的全部潜力，仍然存在重大障碍。然而，这些限制中的许多都可以通过技术改进来缓解。例如，通过从循环肿瘤DNA (ctDNA)的下一代测序（NGS）中识别新的新抗原来排除非可切除肿瘤的患者，通过在AI技术方面的增强来改进目标选择，并通过增强的简化、自动化和小批量生产优化来减少长时间的周转时间和高制造成本。

然而，只有在癌症疫苗在大规模第2/3阶段临床试验中证明是有效的并且显著改善患者结果的情况下，对这些技术和PCV研究的大量投资才会具体化。一些人可能会认为，鉴于与现成的免疫疗法和大规模药物制造标准相比，PCVs的成本高昂和后勤复杂性，它们可能会受到对其有效性的增加审查。鉴于这些提高的期望和生物制药行业不愿彻底改革现有的生产流程，必须解决围绕PCV时机和设置的问题，以确保患者获得最大利益。

PCVs的有效性取决于T细胞活性和患者免疫系统的总体状况。因此，像目前实施的那样，在患有严重T细胞耗竭的晚期癌症患者中，或由于先前的系统化疗或检查点抑制剂治疗而免疫系统受损的患者中提供这些免疫疗法，可能会限制它们真正的潜力。这个假设可能部分解释了PCV试验多年来收到的褒贬不一的评论。虽然在反复PCV剂量后观察到新抗原特异性T细胞反应的激活，但临床效果有限，也许是由于T细胞终末耗竭或免疫编辑。我们评估接受nivolumab治疗的肿瘤的案例研究提出了对当前癌症免疫疗法序列的另一个关注。在PCVs之前给予CPIs可能会导致在疫苗接种前潜在的免疫原性新抗原的丢失。这一观察结果，以及其他人的临床前研究，强调了修改当前临床试验设计并在接受CPIs之前或同时给予患者PCVs的潜在好处。此外，我们认为PCVs可能更适应早期临床设置，如新辅助设置，当患者的T细胞和免疫系统尚未受到其他治疗线的破坏时，当原发肿瘤仍然存在以增强T细胞激活和免疫反应的广度时，以及在接受CPIs之前或与CPIs共同给予以避免在次优启动的T细胞中阻断PD-1途径时出现的抗性问题。

我们承认，鉴于当前的实际制造和成本限制，将PCVs引入新辅助设置将是一项具有挑战性的任务。PCVs的后勤复杂性长期以来限制了它们在小患者队列或N-of-1研究中的使用，然而，最近的第2阶段临床试验表明这一限制正在缓解。PCVs的生产成本一直是它们作为商业和临床相关癌症药物的障碍。虽然预计未来制造成本会有所降低，可能源于合成DNA/RNA合成或自动化的增强，但定制疗法（如PVCs）的价格可能会保持在现成药物之上。在这种情况下，需要来自PCVs的强有力的临床证据来证明它们在早期临床设置中的使用是合理的。

在未来五年内，第3阶段PCV试验的临床结果将可用，监管机构将审查它们的批准请求，如果得到强有力的临床数据的支持，将在辅助设置中。液体活检和测序技术的进步将使从血液样本中识别肿瘤变体和疫苗设计成为可能，允许患有非可切除或难以接触的肿瘤的患者从PCVs中受益。此外，加强针对暗物质抗原等替代疫苗靶标的绘图的倡议将使TMB低的癌症患者得到治疗。在未来十年内，PCVs将在越来越多的癌症适应症中得到评估，并将通过里程碑式的临床前和临床研究进一步确立它们在癌症治疗中的相关性，以评估它们的最佳给药策略和其他治疗的组合。从长远来看，AI、NGS和制造方面的改进可能提供开发负担得起的、预防性（预防性）PCVs的潜力，通过在常规医疗检查期间收集循环癌前细胞的突变信息，允许在肿瘤建立和免疫编辑之前进行治疗和根除癌症克隆。

虽然这些进步可能永远不会实现，但克服这些挑战可能支持PCVs成为癌症治疗和预防的基本武器库。

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