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前言
癌癥疫苗是近年來興起的一種全新的免疫療法。癌癥疫苗,是通過利用腫瘤細(xì)胞相關(guān)抗原,來喚醒人體針對癌癥的免疫系統(tǒng)。美國食品及藥品管理局(FDA)一個顧問委員會全票通過了允許默沙東公司(Merck)宮頸癌疫苗上市的建議,這意味著人類抗癌戰(zhàn)爭即將進(jìn)入一個劃時代的新階段。
那么宮頸癌疫苗到底是不是癌癥疫苗呢?宮頸癌疫苗,又稱為HPV疫苗,是一種預(yù)防宮頸癌發(fā)病的疫苗。宮頸癌主要由感染人乳頭瘤病毒(HPV)引起,該疫苗通過預(yù)防HPV病毒感染,進(jìn)而有效預(yù)防了宮頸癌的發(fā)病,可防止人體感染疫苗所涵蓋的人乳頭狀瘤病毒亞型變異。研究發(fā)現(xiàn)99.7%的宮頸癌都是因感染HPV造成的,HPV也可以引發(fā)其他相對少見的癌癥,如喉癌、肺癌和肛門癌等。HPV的主要途徑是性或皮膚與皮膚接觸傳播。
現(xiàn)有宮頸癌疫苗種類:
HPV 2價疫苗
2016年07月12日,國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)葛蘭素史克(GSK)公司的預(yù)防用生物制品 — 人乳頭瘤病毒吸附疫苗的進(jìn)口注冊申請。該產(chǎn)品系采用桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)分別表達(dá)重組HPV16和18型的L1病毒樣顆粒,經(jīng)純化,添加MPL和氫氧化鋁佐劑等制備的雙價疫苗。該疫苗是申請在我國上市的新疫苗,研究數(shù)據(jù)表明在國內(nèi)目標(biāo)人群中應(yīng)用的安全性和有效性與國外具有一致性。 [2]
已有資料顯示,HPV16和18型感染率zui高,導(dǎo)致了70%的宮頸癌、80%的肛門癌、60%的yin道腫瘤和40%的外陰癌。 [1]
HPV 4價疫苗
默沙東公司研發(fā)出*個HPV4價疫苗“佳達(dá)修®”(Gardasil®),并通過優(yōu)先審批在美國上市。這款四價疫苗防治HPV16、18、6、11型病毒,可預(yù)防四種人乳頭瘤病毒(HPV 6, 11, 16, 18)所導(dǎo)致的疾病。 [3]
HPV 9價疫苗
美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)2014年12月10日在其宣布:默沙東(在美國和加拿大稱為默克)研發(fā)的GARDASIL 9(佳達(dá)修,九價重組人乳頭狀瘤病毒疫苗)獲批。這款9價疫苗可以防治6、11、16、18、31、33、45、52和58型病毒。
由以上信息可知:宮頸癌疫苗只是針對HPV病毒的傳播的一種抵抗病毒疫苗。而并不是針對癌細(xì)胞的疫苗,頂多只能稱得上是癌癥相關(guān)疫苗。
有些癌癥疫苗沒有獲得類似FDA的批準(zhǔn),但依靠患者的口碑相傳已經(jīng)存在市場上長達(dá)數(shù)年,例如日本的蓮見疫苗(Hasumi Vaccine)。那么蓮見疫苗是不是癌癥疫苗呢?
蓮見疫苗(Hasumi Vaccine),根據(jù)抗原來源分為普通疫苗和自家疫苗。根據(jù)作用可分為癌癥預(yù)防型和癌癥治療型。由日本蓮見喜一郎醫(yī)師于1948年研發(fā)而成,并歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展。期間,喜一郎醫(yī)師的兒子蓮見賢一郎多次研發(fā)升級,目前應(yīng)用的HITV疫苗是2005年通過臨床正式投入市場。在日本,每年約有15,000名癌癥病人接受此項治療。
蓮見疫苗包含一份抗原及一份免疫促進(jìn)劑,抗原是由各種不同的腫瘤中萃取,再分離成多糖體及糖蛋白體;而免疫促進(jìn)劑則是由小牛脾臟萃取,含有不飽和脂肪酸及其他物質(zhì)。蓮見賢一郎表示,該疫苗并非直接殺死癌細(xì)胞,而是極大的提高了人體免疫活性即提高樹狀細(xì)胞等處理抗原的能力,進(jìn)而誘導(dǎo)出對應(yīng)的淋巴球細(xì)胞消滅攻擊癌細(xì)胞,達(dá)到防范癌癥復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的作用。
*,癌癥的一大特點,便是遺傳變異的大量積累。隨著突變一個接一個的出現(xiàn),人體內(nèi)會出現(xiàn)癌癥特異性的新抗原表位,它們也是癌癥疫苗的理想靶點。隨著基因組學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)、以及癌癥免疫療法的進(jìn)步,現(xiàn)在我們已經(jīng)能快速地在基因組里尋找到突變,并合理地選擇出適用于疫苗開發(fā)的靶點,按需生產(chǎn)出針對特定患者的個體化疫苗。在人體中的臨床試驗也表明,此類癌癥疫苗安全有效,能針對個體腫瘤突變產(chǎn)生免疫應(yīng)答。
由此可見蓮見疫苗是典型的癌癥疫苗。
日前發(fā)表在《Science Translational Medicine》上的一項研究表明,個體化疫苗已讓一名晚期卵巢癌5年無癌,也讓我們看到了這類全新療法的無限潛力。zui近適逢《科學(xué)》雜志推出癌癥免疫療法特刊,以回顧不同領(lǐng)域所取得的成就。本文對癌癥疫苗近幾年的發(fā)展進(jìn)行了梳理。
癌癥疫苗的研發(fā)簡史
早在100多年前,人們就意識到體細(xì)胞的突變可以帶來新的免疫原性——基因突變會影響蛋白序列,蛋白序列的改變則會帶來新的抗原表位。盡管出現(xiàn)在人體內(nèi)部,免疫系統(tǒng)依舊會把這些新表位視為“異鄉(xiāng)人”,對其發(fā)動攻擊。這一理念簡單易懂,但癌癥疫苗一直沒有得到有效的開發(fā)。背后的原因,則是因為我們不知道如何去靶向特定的癌癥及其抗原。
半個多世紀(jì)后,通過大量實驗,我們從機(jī)理上對癌癥疫苗的理解又有了加深。1950年代,人們發(fā)現(xiàn)小鼠對同一類型的癌癥細(xì)胞會產(chǎn)生免疫力,適應(yīng)性腫瘤免疫力的概念也隨之提出;1970年代,人們發(fā)現(xiàn)腫瘤里獲取的T細(xì)胞能有效地識別腫瘤細(xì)胞系;1980年代,分子克隆技術(shù)的引入讓我們對腫瘤抗原的了解獲得了進(jìn)一步的提高。
雖然在過去的幾十年里,關(guān)于癌癥疫苗的科學(xué)有著飛速發(fā)展,但科研人員們卻面臨著一大瓶頸——許多突變往往具有“患者特異性”。也就是說,在一名患者身上出現(xiàn)的大量突變,可能壓根不在另一名患者身上重現(xiàn)。為此,過去的癌癥疫苗往往針對“共通”的突變進(jìn)行研發(fā),但效果不如人意。
臨床前研究與臨床轉(zhuǎn)化
隨著新一代測序(NGS)等技術(shù)的普及,了解患者的特異性突變已經(jīng)不再是個難題。然而初步研究卻發(fā)現(xiàn),大約只有1%左右的突變會帶來自發(fā)的免疫反應(yīng)。如果這一比例具有代表性,那對于癌癥疫苗的開發(fā)而言并不算什么好消息。
幸運的是,進(jìn)一步的研究表明,實際上能引起免疫應(yīng)答的突變比例要高得多,大部分新表位都能被CD4+ 輔助性T細(xì)胞所識別。在小鼠模型中,針對這些新表位開發(fā)出的疫苗能有效控制小鼠的晚期腫瘤。
▲個體化癌癥疫苗的開發(fā)(圖片來源:K. SUTLIFF/SCIENCE)
但從小鼠到人類的轉(zhuǎn)化并不是一項簡單的工作。為了在人體內(nèi)復(fù)制成功,我們需要經(jīng)歷鑒別突變、預(yù)測表位、設(shè)計疫苗、并生產(chǎn)疫苗這一系列復(fù)雜的工作。在3項治療惡性黑色素瘤的早期臨床試驗中,癌癥疫苗在人體內(nèi)的可行性得到了驗證。無論是使用代表腫瘤突變的多肽,還是編碼腫瘤突變的RNA,這些疫苗均取得了可喜的進(jìn)展,總體免疫原性率達(dá)60%。而接受疫苗的每名患者,也都對其腫瘤突變產(chǎn)生了強(qiáng)有力的T細(xì)胞反應(yīng)。
總體來看,這些小型的早期臨床試驗證明了癌癥疫苗的潛力,也為進(jìn)一步的研發(fā)指明了方向。
新抗原表位的預(yù)測與選擇
個體化癌癥疫苗的關(guān)鍵之一,在于地找到腫瘤的“突變組”(mutanome),并由此選擇能帶來*免疫反應(yīng)的那些突變。要做到這一點,首先我們需要發(fā)現(xiàn)腫瘤患者中的突變。目前,我們常用的手段是利用NGS技術(shù),比較腫瘤樣本與健康組織外顯子組中的異同。但這樣的做法可能有幾個局限,其一是這些腫瘤樣本往往來自患者的活檢,而活檢獲得的小塊腫瘤可能不具有代表性;其二是目前的分析算法僅能確保單核苷酸變異(SNV)和插入/刪除突變(indels)的準(zhǔn)確性,但還無法準(zhǔn)確體現(xiàn)出表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾等環(huán)節(jié)為癌癥新表位帶來的影響。
▲新抗原在癌癥免疫中的作用(圖片來源:K. SUTLIFF/SCIENCE)
找到腫瘤突變后,我們還需要從中做出選擇,挑選出開發(fā)成疫苗的突變類型。限于成本與技術(shù),我們無法將所有的突變都置入產(chǎn)品之中,而我們也知道,只有部分突變序列足以讓效應(yīng)T細(xì)胞做出回應(yīng)。因此,如何在這些限制之下,挑選出有免疫原性的突變,就成了癌癥疫苗開發(fā)的一大關(guān)鍵。
目前,我們對于如何挑選這些突變用于后續(xù)開發(fā),還沒有一個放之四海皆準(zhǔn)的共識。但研究人員們已經(jīng)總結(jié)出來了幾個行之有效的原則,譬如突變基因在腫瘤里的表達(dá)量,抑或是突變產(chǎn)生“可呈遞”表位的能力。此外,經(jīng)驗還告訴我們,如果特定的突變在異質(zhì)性腫瘤的多個克隆里都普遍具有表達(dá),那么該突變“成疫苗”的潛力可能也更高。
個體化疫苗的制造與臨床應(yīng)用
在臨床應(yīng)用上,個體化疫苗所遇到zui大的挑戰(zhàn)之一,便是如何快速地制造這些疫苗,并及時地送到每一名患者身邊。目前來看,個體化癌癥疫苗的種類繁多,類型包括長多肽、RNA、DNA質(zhì)粒、病毒載體、改造細(xì)菌、以及載有抗原的樹突狀細(xì)胞。根據(jù)類型不同,癌癥疫苗的制造周期也有所區(qū)別。從臨床試驗中獲得的數(shù)據(jù)看,無論是采取多肽還是RNA類型,從發(fā)現(xiàn)突變到疫苗開發(fā),再到疫苗施用,這一過程需要3-4個月的時間。因此患者在等待時,不得不先接受其他療法的治療。將來,研究人員期望將這一時間縮短到一個月。
▲不同類型的癌癥疫苗(圖片來源:《科學(xué)》)
個體化疫苗在臨床應(yīng)用上的另一個挑戰(zhàn)是確定*的治療策略。對于那些免疫系統(tǒng)尚未得到抑制的患者,癌癥疫苗有望發(fā)揮奇效。而對于腫瘤具有大量突變的患者,我們或許就應(yīng)考慮癌癥疫苗+免疫檢查點抑制劑的組合。這是因為癌癥疫苗可以將“冷腫瘤”變成“熱腫瘤”,上調(diào)PD-L1在腫瘤微環(huán)境里的水平,抗PD-1/PD-L1的免疫檢查點抑制劑也因此有了用武之地。目前,新抗原表位疫苗與PD-1/PD-L1、CTLA4、LAG-3、TIM-3、以及TGF- β的組合也正在多項臨床試驗中進(jìn)行評估。
個體化免疫療法的未來
在《科學(xué)》雜志的這篇綜述中,作者Ugur Sahin博士與Özlem Türeci博士指出在目前的語境下,“個體化治療”往往是“患者分層”的同義詞。根據(jù)患者的生物標(biāo)志物進(jìn)行分組并展開特定的治療固然是一大進(jìn)步,也取得了良好的效果,但從狹義上看,這種治療理念還沒有做到真正的“個體化”。而且我們也不能忘記,許多癌癥患者并沒有可用來分組的生物標(biāo)志物,他們同樣需要行之有效的療法。在這一點上,癌癥疫苗可能帶來突破。
▲癌癥疫苗代表了一類潛力的個體化療法(圖片來源:K. SUTLIFF/SCIENCE)