《Critical Reviews in Oncology/Hematology》：Interest of adjuvant and neoadjuvant vaccination in the early stages of cancer
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本文系统阐述了治疗性癌症疫苗在肿瘤早期（辅助与新辅助）应用的最新进展与免疫学原理。综述指出，早期患者因免疫状态更佳、肿瘤异质性低，疫苗可有效激活特异性T细胞，防止复发。重点探讨了靶向新抗原（TSAs）的个性化疫苗（如mRNA、DC疫苗）与靶向肿瘤相关抗原（TAAs）的非个性化疫苗，及其与免疫检查点抑制剂（ICIs）、化疗等联用的协同增效。最后，文章强调了早期接种、合理选择抗原与递送平台对改善临床预后的关键意义。
治疗性癌症疫苗旨在扩增肿瘤抗原特异性T淋巴细胞，以选择性清除癌细胞。近年来，随着对肿瘤细胞基因组突变产生的新抗原（TSAs）的鉴定，以及疫苗平台（特别是信使RNA技术）工程的进步，癌症疫苗的临床开发重新焕发活力。早期疾病辅助接种临床试验的积极数据，展示了疫苗在预防复发方面的潜力。
肿瘤早期与晚期阶段的治疗性疫苗接种
从免疫学角度看，早期癌症患者通常具有更强的免疫能力。当他们的免疫系统受到疫苗刺激时，理论上应能产生强烈的免疫反应。疫苗能够有效刺激早期患者体内通常更丰富的初始T细胞池，这与晚期阶段常见的耗竭T细胞库形成鲜明对比。早期肿瘤的异质性较低，癌细胞尚未形成显著的防御或免疫逃逸机制。因此，早期癌症患者的免疫状态耗竭程度低于晚期患者。
相反，在癌症晚期阶段，会累积发生多种免疫逃逸机制，其特征是肿瘤细胞能够执行“3C”法则：伪装、胁迫和细胞保护。具体表现为肿瘤免疫原性降低，树突状细胞（DCs）和T细胞的活化、成熟、迁移和浸润受到抑制，主要组织相容性复合体（MHC）I类表达缺失，免疫检查点抑制分子表达增加，以及免疫抑制细胞聚集。这些策略在很大程度上限制了抗癌疫苗乃至更广泛的免疫疗法的疗效。因此，在癌症早期、肿瘤微环境对免疫细胞更敏感时尽早接种疫苗是合理的。
在早期阶段接种疫苗的原则，有助于在更长时间内发展特异性的适应性免疫反应。鉴于早期肿瘤的表型，免疫系统在肿瘤逃逸前有时间发展强有力的反应。因此，有可能仅使用疫苗作为单一疗法，从而大大限制多种疗法（尤其是化疗等细胞毒性疗法）的有害影响。反之，在癌症更晚期阶段接种疫苗，则需要与其他疗法联合：化疗、免疫疗法（如ICIs）或放疗。考虑到肿瘤产生的免疫抑制策略，这种联合是必不可少的。但考虑到目前已描述的副作用，这种联合治疗对患者的生活质量有相当大的影响。因此，结合肿瘤的免疫抑制环境和多重疗法带来的副作用，在癌症早期阶段而非晚期阶段、经过多线治疗后接种疫苗似乎至关重要。
癌症早期的辅助性疫苗
辅助治疗中疫苗接种的主要目标是产生并维持长期的免疫记忆，能够确保对休眠微环境的持续监测并预防复发。实体瘤完全切除后，残留病灶是复发的主要原因。这种临床背景为辅助疫苗接种提供了一个有吸引力的机会窗口，因为此时肿瘤负荷和肿瘤逃逸机制均减少，从而促进了疫苗诱导的肿瘤特异性T淋巴细胞的扩增和持续存在。
因此，辅助治疗中的癌症疫苗已在多种癌症中显示出疗效迹象。一项重大突破来自黑色素瘤中针对新抗原的个性化mRNA疫苗接种随机试验。在黑色素瘤患者肿瘤切除后，mRNA疫苗联合抗PD-1疗法相较于标准抗PD-1单药治疗，展示了无复发生存期和总生存期的提高。在胰腺癌（一种预后极差的疾病）中，一项评估术后个性化mRNA疫苗作为辅助治疗的I期试验显示了显著疗效。在疫苗应答者中观察到延长的无复发生存期，而应答者与非应答者组差异明显。另一项针对高风险肾癌患者的个性化新抗原衍生肽疫苗辅助试验也延长了生存期。在针对胰腺癌和结肠癌的辅助试验中，使用源自突变KRAS癌基因的非个性化肽疫苗也观察到了非常令人鼓舞的结果。这些KRAS肽具有两亲性，可靶向淋巴结。该疫苗在84%的接种患者中诱导了抗KRAS T细胞反应，且这些反应与复发风险降低相关。这些近期临床试验凸显了术后立即接种疫苗，并结合其他疗法（免疫疗法和/或化疗）的益处。
非个性化辅助疫苗
非个性化辅助抗癌疫苗接种近年来引起了相当大的科学关注，原因包括设计、制造和上市相对快速，成本低易于大规模生产，以及对具有相同肿瘤特征的许多患者有益的普适性。此外，对于肿瘤突变率低、产生新抗原少的癌症患者，非个性化疫苗接种靶向TAAs可能比个性化疫苗更有效。
肽疫苗代表了采用非个性化疫苗接种的多数晚期临床试验。针对已知TAAs的非个性化肽基治疗性癌症疫苗靶点众多，例如人表皮生长因子受体2（HER-2）、黑色素瘤相关抗原（MAGE）、粘蛋白1（MUC1）、癌症-睾丸抗原1（NY-ESO-1）、人端粒酶逆转录酶（hTERT）、T细胞识别的黑色素瘤抗原1（Melan-A或MART1）、前列腺特异性抗原（PSA）等。靶向的TAA取决于癌症的组织来源。例如，MAGE-A3作为一种癌症/睾丸抗原，是一个值得注意的靶点，因其在众多癌症中表达，特别是支气管癌和皮肤癌。而且，MAGE-A3被认为是肿瘤特异性的。一项I-II期临床试验表明，在I-III期非小细胞肺癌患者中，MAGE-A3肽辅助疫苗联合标准化疗，诱导了针对靶抗原MAGE-A3的免疫反应。总体而言，非个性化肽疫苗接种在大多数患者中诱导了针对靶抗原的免疫原性，但临床结果并未显著改善。为了更广泛地激活患者免疫系统，有团队测试了同时靶向TCD8细胞和TCD4细胞的肽疫苗接种。已知TCD4反应在DCs成熟和支持TCD8反应中至关重要。在这项临床试验中，患者接受了针对TCD8和TCD4的多肽疫苗。十五年后，作者发现接受多肽疫苗治疗的患者总生存期显著增加，凸显了刺激TCD4反应的重要性。此外，接受疫苗联合化疗的患者比单独接受疫苗的患者表现出更好的总生存期，这强调了肽疫苗与细胞毒性药物联合使用的价值。
尽管肽疫苗是非个性化辅助疫苗接种临床试验的主要测试类型，但其他类型的疫苗也是晚期临床试验的焦点。近年来，人们对病毒疫苗的兴趣日益增长，特别是使用痘病毒的疫苗。痘病毒已成为诱导针对其编码的外源抗原（如肿瘤抗原）免疫力的重要载体。然而，在早期癌症中进行的试验非常少。尽管如此，一项针对尚未发生转移的前列腺癌患者的研究表明，病毒疫苗在癌症早期阶段可能有效。此外，使用DCs、DNA或细菌作为载体的疫苗也占近期非个性化临床试验的很大一部分。DCs作为主要的抗原呈递细胞，越来越多地在抗癌疫苗中进行测试，因为它们除了呈递抗原外，还能激活T细胞。随着体外技术的发展，通过单核细胞分化获得DCs变得更容易。DNA疫苗允许宿主细胞表达靶抗原，这种特异性能够实现持久的免疫反应。细菌载体也引起极大兴趣，因为它们能诱导持久的免疫反应。因此，非个性化疫苗是大量研究的主题，旨在能够更快地给予患者，一经诊断即可使用。
然而，根据临床试验，靶向TAAs的疫苗接种在大多数患者中诱导了针对靶抗原的强度可变的免疫反应。尽管具有免疫原性，但这种疫苗接种受到疫苗非特异性的限制，因为靶向的抗原在健康组织中也有表达。此外，即使在肿瘤负荷最小的癌症早期，治疗性疫苗具有免疫原性也不一定保证无复发生存期或总生存期的改善。这种悖论源于微小残留病灶的生物学复杂性。少数残留的癌细胞可能已经形成了逃逸机制。因此，尽管疫苗成功激活并增殖了特异性T细胞，但这些效应细胞一旦到达微环境，可能会被中和或失效，从而无法完全根除疾病，并可能导致晚期复发，掩盖了观察到的免疫原性的临床疗效。因此，免疫反应可能随着时间的推移而减弱。疫苗接种剂量也受到限制，因为健康组织对TAAs的表达较低。剂量需避免超过自身耐受性并引发过度的自身免疫反应，这可能导致严重的副作用。靶向TAAs的疫苗可能导致分子模拟，这是自身免疫的关键机制。这种现象由交叉反应原理驱动，即通过疫苗递送的TAAs与健康组织表达的内源性自身抗原具有显著的结构和/或序列同源性。疫苗的接种导致初始T细胞和B细胞的强烈激活，诱导针对外源性TAA的适应性免疫反应。然而，这种高度极化的效应免疫细胞群随后表现出中枢和/或外周耐受性的丧失，导致错误识别和对模拟自身抗原的异常反应。这种免疫失调的临床结果是对携带同源自身抗原的组织进行非特异性细胞毒攻击。这种“自我”与“非我”区别的破坏是器官特异性或系统性自身免疫疾病出现的根本原因。为避免这种非特异性并避免自身免疫反应，个性化疫苗接种可以诱导靶向且持久的反应。
个性化辅助疫苗
在个性化医疗背景下，个性化辅助疫苗接种似乎是应对非个性化疫苗接种免疫原性不足和临床效果不佳的非常有意义的途径。个性化疫苗接种可以通过针对每位患者特定的肿瘤和免疫特征，对患者进行更特异性的治疗。与共享抗原相比，靶向新抗原的疫苗接种副作用更少，特别是自身免疫风险，因为其特异性高。此外，个性化疫苗接种可诱导强烈的免疫反应，特别是与化疗、ICIs或细胞疗法等其他疗法联合使用时。虽然我们知道新抗原疫苗单用无法根除恶性肿瘤，但在癌症早期阶段可能非常有效。
靶向新抗原的兴趣在于，新抗原或肿瘤特异性抗原是每种肿瘤特有的肿瘤抗原。它们源自基因组突变、失调的RNA剪接、紊乱的翻译后修饰或整合的病毒开放阅读框。与TAAs相比，TSAs基于缺乏中枢耐受性而具有更强的免疫原性，并且仅在肿瘤细胞中表达。靶向新抗原降低了发生自身免疫反应的风险，并允许克服胸腺阴性选择屏障。因此，新抗原激活的T细胞高度活跃，其T细胞受体对MHC-新抗原-肽复合物表现出强亲和力。因此，识别每种肿瘤特定的潜在新抗原以设计个性化治疗似乎是有价值的。近年来，高通量下一代测序技术使癌症疫苗能够高度个性化。如今用于临床的NGS能够对肿瘤及其微环境进行详细测序。具体来说，NGS如今用于新检测的癌症和罕见突变。它能够检测染色体异常，并从分子上定义潜在的治疗敏感靶点。肿瘤的基因组研究可以精确识别新抗原，从而设计针对这些新抗原的疫苗。从肿瘤取样到疫苗给药，需要几个步骤。简而言之，收集肿瘤样本，分离DNA和RNA并进行测序。经过生物信息学分析，选择一个或多个新抗原，并设计疫苗。最后，新抗原可以以各种形式被靶向：肽、mRNA/DNA或肿瘤裂解物。一旦给药，即可评估免疫反应/临床状态。
mRNA疫苗方面，历史上抗癌疫苗中使用最广泛的载体是RNA/DNA载体。最近，除了非个性化疫苗接种外，封装在脂质纳米颗粒中的mRNA在临床研究中引起了极大兴趣。纳米颗粒和纳米医学整体上是癌症治疗大量研究的来源。Rojas等人的研究表明，在早期胰腺癌患者中使用编码新抗原的封装mRNA进行个性化疫苗接种，在16名患者中的8名中诱导了从头产生的高数量新抗原特异性T细胞，且新抗原特异性TCD8寿命长。联合化疗和/或ICIs，个性化mRNA疫苗接种是可行且安全的，并能诱导精确而强烈的免疫反应。最近，作者证实了新抗原靶向RNA疫苗的疗效，描述了在应答患者中疫苗诱导的从头CD8 T细胞持续数年。mRNA疫苗接种的进展和令人鼓舞的结果使得默克和Moderna能够启动一项III期研究，评估V940联合KEYTRUDA?用于切除后高风险黑色素瘤患者的辅助治疗。这是目前已知的唯一一项针对癌症治疗的mRNA疫苗接种III期研究，预计203年的结果备受期待。
DCs疫苗也作为载体被广泛测试。它们具有强大的抗原呈递和激活TCD4和TCD8细胞的能力。一旦合成了与新抗原对应的肽，就在给药前与DCs共培养。例如，一项涉及超过330名新诊断胶质母细胞瘤患者的近期III期研究显示，与安慰剂组相比，接种疫苗的患者总生存期有所改善。联合化疗，患者接受了10剂由负载肿瘤裂解物的自体DCs制成的个性化疫苗。在任何时间点，接受DC疫苗的患者死亡风险降低了约20%，并且这种相对生存获益随着时间的推移而增加。在早期B细胞慢性淋巴细胞白血病患者中也评估了使用DCs的个性化疫苗接种。在这项研究中，九名患者接种了五次疫苗，观察到治疗期间白血病细胞减少。该研究的局限性包括样本量小和缺乏对照组，但结果令人鼓舞，并凸显了白血病治疗中进一步研究的必要性。大约20年后，进行了许多涉及白血病患者接受个性化DC疫苗治疗的研究。尽管高成本和冗长的设计过程仍然限制着这些疫苗，但结果令人鼓舞，特别是与抗PD-1/PD-L1等ICIs联合使用时。
然而，尽管个性化疫苗在有效性方面具有潜力，但目前有几个局限性，特别是其成本。此外，该过程涉及许多步骤，从肿瘤活检到疫苗给药大约需要六周。根据疫苗类型，有几个缺点。DNA疫苗存在整合到宿主基因组中的风险，并且转染效率低。RNA疫苗需要保护，例如封装，因为它们是快速降解的分子，可能引发炎症反应。肽疫苗必须与有效且相容的佐剂结合。最后，细胞、病毒和细菌疫苗存在诱导不必要免疫反应的重大风险，并且需要广泛的个性化。辅助疫苗接种，无论是否个性化，都越来越受关注，因为它通过触发特异性免疫反应增强了相关细胞毒性治疗的有效性。此外，当个性化时，它允许进行更有针对性的癌症治疗。在癌症早期阶段，免疫系统有足够的时间在疾病进展前发展出强烈的反应。因此，更早为患者接种疫苗，可能作为新辅助治疗，有助于在诊断后立即产生强烈的免疫反应。
新辅助疫苗接种的价值
新辅助治疗对于可切除、临界可切除或局部晚期癌症患者是有益的。基于黑色素瘤的免疫治疗经验，提出了一种假设：当原发肿瘤仍然存在时，免疫疗法的疗效会最大化，因为这将提供高负荷且异质性有限的新抗原。据推测，在新辅助免疫治疗期间保留肿瘤，将使抗肿瘤T细胞反应能够接触到更广泛的肿瘤抗原。同样，新辅助疫苗接种在治疗早期癌症患者方面变得越来越有趣，以促进肿瘤的手术切除和/或提高化疗或放疗等细胞毒性治疗的有效性。无论是否个性化，新辅助疫苗接种都可以诱导针对肿瘤的早期T细胞反应。这种反应可导致表位扩散，从而触发针对多种新抗原的免疫反应。当DCs将新抗原呈递给T细胞时，会多样化T细胞库并增强针对肿瘤的免疫反应。
基于新辅助疫苗接种的潜力，已设立了若干临床试验。总体而言，新辅助疫苗接种是安全的并能诱导特异性免疫反应，但疫苗类型和癌症类型之间的疗效存在显著差异。因此，靶向抗原和疫苗类型的选择至关重要。这在接受负载DCs或肽作为载体的疫苗接种的乳腺癌队列中观察到。尽管肽疫苗接种产生特异性反应，但并不总是有效，特别是在乳腺癌患者中。乳腺癌对疫苗接种的敏感性低于前列腺癌或非小细胞肺癌等其他癌症。Singer等人表明，针对TAA的肽新辅助疫苗接种并未改善残留癌负荷或病理完全缓解。另一项以TAA为靶点的研究显示疫苗具有免疫原性且安全，但研究患者数量少且存在许多混杂因素。相比之下，以DCs为载体的疫苗接种，通过DCs诱导了TCD4和TCD8细胞的激活，改善了抗肿瘤反应。另一方面，肽疫苗接种在前列腺癌中效果良好。一项针对前列腺癌患者的较早研究表明，个性化肽疫苗接种是有效的，在循环水平和肿瘤部位都增加了特异性免疫反应。此外，作者注意到抑制性检查点CTLA-4的表达减少，而CD28的表达增加，从而降低了T细胞的激活阈值，诱导免疫反应放大并促进淋巴细胞存活。
如前所述，在新辅助治疗中测试的大多数疫苗是非个性化的。新辅助疫苗的个性化将能够克服患者的个体间差异，这些患者在非个性化疫苗治疗时反应并不相同。而且，在新辅助治疗中，个性化疫苗会更有效，因为患者尚未接受ICIs等其他治疗。然而，研究表明ICIs会降低患者体内新抗原的免疫原性，从而降低个性化疫苗的疗效。因此，用个性化疫苗作为新辅助治疗患者在理论上似乎是最佳选择。然而，目前有几个限制因素阻碍了个性化疫苗在新辅助治疗中的使用。主要限制是个性化疫苗的生产时间。考虑到肿瘤的进展，如果诊断时已处于较晚阶段，生产疫苗所需的数周时间可能让肿瘤生长。另一个限制是疫苗的成本，目前仍然相对昂贵，并且制造需要高度专业化且昂贵的GMP设施，能够处理单个批次。此外，监管审批流程需要适应每种治疗在技术上都是新的独特产品的方法。还存在伦理限制：极高的成本和复杂性对欠发达国家和/或财力有限的患者来说是限制因素。患者在没有深入了解机制、不确定性和潜在风险的情况下难以给出完全知情的同意。这些遗传数据的所有权、安全性和保密性问题也至关重要。因此，目前似乎难以将个性化疫苗用作新辅助治疗。然而，在未来几年，技术发展、制造和人工智能的改进可能使个性化疫苗能够在新辅助治疗中进行临床试验。此外，液体活检的改进将能够从血液样本中从头识别肿瘤变异并设计疫苗，使患有不可切除或难以触及肿瘤的患者能够受益于个性化疫苗。
鉴于已进行的关于新辅助疫苗接种的临床试验，似乎有必要将新辅助疫苗接种与直接的细胞溶解作用联合。这种联合将为免疫系统留出时间，以建立由疫苗诱导的特异性和强烈的反应，从而控制肿瘤的发展和侵袭性。此外，疫苗类型和靶抗原根据癌症类型显示出不同的疗效。因此，辅助和新辅助疫苗接种的有效性因癌症类型而异。总结来说，当癌症局限且易于手术时，建议进行辅助疫苗接种，特别是存在已知复发风险时。当肿瘤难以手术时，建议进行新辅助疫苗接种，在这种情况下，疫苗接种应作为辅助继续。此外，必须考虑时机的概念。例如，对于通常易于手术但往往进展缓慢的乳腺癌，可以在手术前使用新辅助疫苗联合细胞毒性治疗来缩小肿瘤尺寸。对于复发风险高的胰腺癌，维持辅助疫苗接种至关重要。最后，对于所有类型的癌症，特别是胶质母细胞瘤，证据表明个性化疫苗比非个性化方法产生更好的临床结果。
结论
随着免疫疗法的出现，无论是否个性化，抗癌疫苗近年来已在大量临床试验中得到广泛测试。到目前为止，治疗性疫苗主要在晚期癌症患者中
