mRNA prostate cancer vaccine(CureVac AG)

摘要：mRNA疫苗作为有前景的癌症疗法已经发展起来。这些疫苗可以编码与肿瘤相关的抗原，从而实现个性化的治疗方法。它们还可以针对癌症特有的突变，并克服免疫逃逸机制。它们通过操纵身体的细胞功能来产生抗原，引发免疫反应，并通过克服与特定组织相容性白细胞抗原分子相关的限制来抑制肿瘤。然而，成功地将mRNA传递到目标细胞是一个关键挑战。病毒和非病毒载体（脂质纳米颗粒和阳离子脂质体）在保护mRNA免受破坏和协助细胞摄取方面显示出了巨大的能力。细胞穿透肽、水凝胶、基于聚合物的纳米颗粒和树状分子已被研究以增加mRNA的传递效率和免疫原性。这篇全面的综述探讨了mRNA疫苗及其用于癌症的传递平台，涉及设计考虑、多种传递策略和最新进展。总体而言，这篇综述为mRNA疫苗作为有效癌症治疗的创新策略的进展做出了贡献。 1.引言 mRNA疫苗领域在mRNA疫苗成功对抗传染病之后经历了突破性的进步。mRNA疫苗在提供针对病毒病原体的特异性和引人注目的免疫反应方面的空前成功，激发了对mRNA治疗癌症疗法的强烈研究努力。癌症疫苗历来包括与癌症相关的抗原（CAAs）、免疫刺激剂和癌症特异性抗原（Ags）。与传统疫苗相比，它们提供了多种优势，如编码多种蛋白质、引发强大的免疫反应以及促进快速开发和生产。mRNA疫苗可以表达包含众多表位的完整Ags，同时绕过主要组织相容性复合体（MHC）的限制。然而，将mRNA疫苗传递到目标细胞面临着重大挑战。 mRNA疫苗的成功在很大程度上取决于推进有效的传递平台，这些平台确保mRNA的稳定性、保护和有效的细胞内传递。各种传递平台被开发出来，以提高mRNA疫苗的效力，同时最小化潜在的不良反应。基于脂质的纳米颗粒（LNPs）在mRNA疫苗开发中至关重要，它们可以成功地封装和保护mRNA分子，促进细胞摄取，实现内质网逃逸，并帮助有效地转化为Ags。脂质化学和配方技术的最新进展显著提高了LNPs的效力，导致在临床前和临床环境中成功传递mRNA。 病毒载体长期以来被用于基因传递，并作为mRNA疫苗载体获得了相当大的关注。这些载体可以有效地转导目标细胞，实现mRNA的细胞内传递以进行后续翻译。病毒载体提供高转导效率，并可以触发强大的免疫反应。然而，安全问题、预先存在的免疫力和有限的货物容量提出了挑战，这些挑战必须得到解决，以便它们在mRNA疫苗传递中的成功应用。 基于聚合物的载体作为mRNA传递平台被探索，并由于其多功能性、生物相容性和可调节属性提供了多种优势。它们与细胞膜的有害电荷组分进行静电连接，帮助细胞摄入并促进从内质网转移。此外，将靶向配体整合到聚合物载体上允许特定部位的传递和提高效力。基于肽的传递平台作为mRNA传递平台得到了发展，它们利用其低毒性、合成简便和潜在的靶向传递能力。肽可以被设计成具有固有的细胞穿透属性或针对特定细胞表面受体，促进有效的mRNA摄取和细胞内传递。细胞穿透的、pH响应的和自组装肽在增强mRNA疫苗传递和随后Ags表达方面显示出了有希望的结果。这篇综述讨论了不同mRNA疫苗在临床前和临床开发中的现状。它通过关注关键考虑因素，如mRNA修饰、Ags选择和佐剂整合，来优化它们的设计。此外，它探讨了用于将mRNA传递到目标细胞的多种策略，包括病毒载体和基于脂质的纳米结构、基于聚合物的载体、基于肽的支架系统和纳米材料。此外，这篇综述强调了最近的进展和创新方法，如树状分子和离子电渗技术，旨在克服与mRNA疫苗传递相关的挑战。这些进步旨在提高mRNA疫苗传递平台的安全性、效力和转化潜力。我们的综述最后通过追踪mRNA疫苗及其传递策略的演变，从它们在传染病和癌症治疗中的成功应用开始。这篇综述为mRNA疫苗和先进的传递平台提供了深入的分析，为这一有前景的领域的当前状态和前景提供了宝贵的见解。 2.mRNA疫苗 RNA分子作为一类治疗药物获得了显著的认可，尤其是在成功开发2019冠状病毒病（COVID-19）疫苗之后。这一突破为针对传统上具有挑战性和“不可成药”的目标以及在基因层面治疗疾病开辟了新的可能性。mRNA疫苗代表了一种有前景的癌症治疗方法，提供了特定且耐受性良好的治疗选择，已在临床前研究中显示出对实体肿瘤的有效性。例如，采用生物信息学驱动的策略开发了一种专门针对卵巢癌和乳腺癌中的癌症抗原125（CA-125）的mRNA疫苗。疫苗设计包括自佐剂特性和计划增加树突状细胞（DCs）抗原呈递能力的元素。检测到干扰素-γ（IFN-g）和分化簇8阳性（CD8+）T细胞激活，验证了疫苗的潜力。为了获得强大的抗肿瘤效果，必须有效地传递和翻译编码肿瘤抗原的mRNA，并同时触发先天免疫反应以促进抗原呈递。因此，针对DCs是提高疫苗效率的有利方法。目前，已经探索了多种策略来特别针对DCs。一种方法涉及使用抗原传递载体，包括纳米颗粒或脂质体，这些载体装饰有与DC受体、DC-SIGN或CD40特异性相互作用的配体。这些配体促进DCs选择性地摄取抗原，促进抗原呈递给T细胞。此外，在疫苗配方中加入佐剂可以激活DCs，进一步增强其刺激免疫反应的能力。这种针对性疫苗在提高包括癌症和传染病病原体在内的各种疾病的疫苗精确度和效力方面具有巨大潜力。这一进展是治疗性癌症疫苗研究的一个重要里程碑。表1总结了不同的mRNA疫苗、目标抗原和临床前及临床试验的关键发现（表1）。 2.1.mRNA疫苗在临床前试验中 众多的临床前研究已经调查了针对多种类型癌症的各种mRNA疫苗。最近的研究调查了肿瘤衍生RNA作为设计基于树突细胞（DC）疫苗的抗原来源及其在肿瘤疫苗策略中的有效性。Kyte等人进行了自体肿瘤mRNA树突细胞（tDCs）作为针对黑色素瘤的疫苗的临床前评估。tDCs诱导了对肿瘤特异性抗原的T细胞反应。该研究表明tDC特异性反应，包括所有六名患者中的T细胞增殖，在两名患者中分泌干扰素-γ（IFN-g），以及一名患者中HLA的阻断。此外，Kyte等人证明tDC疫苗无毒性，并成功在黑色素瘤患者中诱发T细胞反应。Key等人的另一项研究旨在评估有趣的T细胞反应并调查它们作为加强剂量的持续长期效力。他们展示了针对抗原的显著细胞介导的免疫反应。此外，研究确认即使在来自单一细胞的T细胞克隆中，辅助性T细胞1/2（Th1/Th2）细胞因子谱也是混合的。这表明疫苗本身可能不足以作为单一疗法，并为其与免疫检查点抑制剂（ICIs）的结合提供了强有力的理由。这项评估突出了这种组合作为恶性黑色素瘤疫苗策略的潜在用途。 佐剂用于选择性激活不同的免疫组分，从而增强疫苗的免疫刺激性活性。mRNA疫苗中使用的佐剂可分为三组：（1）具有自我佐剂特性的RNA，（2）传递系统的组成部分，以及（3）外部免疫刺激剂。临床前调查提供了证据，证实了将ICIs和癌症疫苗结合用于非免疫原性肿瘤治疗的使用。这种方法在免疫治疗领域呈现了一个有希望的途径。Liu等人合成了带有血凝素（HA）标签的黏蛋白1（MUC1）mRNA，以制定mRNA疫苗。使用脂质/钙/磷酸盐（LCP）系统作为佐剂开发mRNA疫苗。在这项研究中，评估了编码MUC1新抗原的mRNA疫苗的有效性，旨在激活位于淋巴结内的DCs。研究展示了成功的T细胞刺激和扩增，特别是针对三阴性乳腺癌（TNBC）肿瘤。为了进一步提高mRNA疫苗的抗肿瘤效力，它与明确针对细胞毒性T淋巴细胞蛋白4（CTLA-4）的抗体结合使用。疫苗诱发了强大且针对性的CTL反应，疫苗和特定CTLA-4抗体的同时给药显著增强了对肿瘤的免疫反应。Gu等人调查了通过将Toll样受体（TLR）2/6 mRNA，特别是Pam2Cys（一种佐剂），纳入脂质纳米颗粒（LNPs）来增强mRNA疫苗效力。用这种疫苗进行免疫调节了引流淋巴结（dLNs）中的免疫微环境，导致包括白介素-12（IL-12）和IL-17在内的关键细胞因子的释放。抗原呈递主要由迁移性和dLN驻留的传统2型DCs促进，导致CD4+和CD8+ T细胞介导的强大抗肿瘤反应。 在另一项研究中，Tse等人证明编码构成型激活的干扰素基因刺激物V155M（STINGV155M）蛋白的mRNA作为增强CD8+ T细胞反应的有效遗传佐剂。疫苗诱导的干扰素刺激反应元件和核因子kB途径激活了I型干扰素反应，并增强了抗原特异性T细胞。用编码E6和E7肿瘤蛋白和STINGV155M的mRNA进行疫苗接种，导致人乳头瘤病毒阳性（HPV+）TC-1肿瘤小鼠模型中肿瘤生长减少。这项研究为mRNA编码佐剂在增强疫苗效力方面的有效性提供了令人信服的证据。 另一种方法涉及将mRNA疫苗NP与佐剂C16-R848结合使用，这增强了合成mRNA疫苗在癌症治疗中的效力。这种由编码卵清蛋白（OVA）的mRNA和带有C16-R848涂层的脂质-聚乙二醇（PEG）壳组成的配方，保留了佐剂的活性。它显著提高了mRNA转染效率，并通过MHC类I促进了抗原的呈递。这种方法通过增强OVA特异性CD8+ T细胞的增殖及其在肿瘤床中的积累，刺激了有效的T细胞介导的免疫反应。张和夏开发了一种自佐剂mRNA纳米疫苗用于癌症治疗。这种纳米疫苗由编码肿瘤抗原的mRNA和类似脂质的材料（C1）组成。它有效地将mRNA传递给DCs，并同时刺激TLR4，从而激活T细胞。重要的是，这种纳米疫苗在几个小鼠模型中显示出显著的抗肿瘤效果。 TriMix由CD40L和CD70 mRNA以及TLR4组成，在晚期黑色素瘤中展示了佐剂活性。TriMix和TriMixDC-MEL的配方，由自体单核细胞衍生的mRNA共电穿孔DCs组成，在晚期黑色素瘤中展现了安全性和抗癌效果。Van Lint等人调查了CAA mRNA（酪氨酸酶相关蛋白-2 [Trp2]、Wilms肿瘤基因1 [WT1]或酪氨酸酶）与佐剂TriMix的淋巴结内递送。这种方法诱导了DCs的成熟，促进了LNs内CAA特异性T细胞的激活。研究表明选择性地摄取mRNA疫苗，导致CD11c+细胞在LNs中编码Trp2、WT1或酪氨酸酶。TriMix mRNA的存在创造了一个吸引和刺激CD4+和CD8+ T细胞的环境，特别是针对抗原。此外，这种疫苗在诱导CTLs和在小鼠模型中产生治疗反应方面显示出与mRNA电穿孔DCs相当的效力。这项研究强调了淋巴结内递送CAA mRNA，结合免疫调节mRNA作为一种有希望的疫苗策略的潜力。 Ramos da Silva等人进行了一项研究，涉及将自扩增mRNA以及未修饰和核苷修饰的非复制型mRNA封装进脂质纳米颗粒（LNPs）中，以开发疫苗。这些疫苗编码一种嵌合蛋白，包括HPV-16 E7肿瘤蛋白和1型单纯疱疹病毒糖蛋白D（gDE7）。该研究发现，即使是单次低剂量免疫接种这些gDE7 mRNA疫苗中的任何一种，都能激活特异性E7 CD8+ T细胞。此外，这些疫苗诱导的记忆T细胞反应能够预防肿瘤复发，并在不同生长阶段有效消除皮下肿瘤。此外，gDE7 mRNA-LNP疫苗在单剂量疫苗后，对同种异体小鼠肿瘤模型显示出显著的肿瘤保护效力。比较分析强调了这些mRNA-LNP疫苗比gDE7 DNA和gDE7重组蛋白疫苗的优越性。这项研究强调了基于mRNA的疫苗在癌症治疗免疫疗法中的潜力。 2.2.处于临床试验阶段的mRNA疫苗 最近的研究评估了使用mRNA疫苗针对癌症的可行性。在临床治疗的子宫癌患者中，给予含有WT1 mRNA的自体DC基础疫苗。HLA-A2阳性的患者观察到积极的肿瘤学和免疫学反应，而HLA-A2阴性的患者没有表现出这种反应。另一项临床试验涉及使用来自自体癌症干细胞的mRNA的单核细胞衍生的自体DC基础疫苗。接种疫苗的患者显示出强大的免疫反应和延长的无进展生存期。用剂量强度的替莫唑胺和编码pp65溶酶体相关膜糖蛋白的DC基础mRNA疫苗治疗胶质瘤患者，显示出延长的无进展生存期和增加的pp65细胞反应。Cafri等人开发了mRNA-4650，它编码自体癌症抗原。该疫苗包含来自患者肿瘤的肿瘤蛋白53（TP53）、KRAS或磷脂酰肌醇3激酶、催化亚单位α（PIK3CA）突变，以及多达15个预测的I类HLA新抗原。mRNA-4650在I/II临床阶段是安全的，并触发了针对预期新表位的突变特异性T细胞反应。由携带mRNA编码的肿瘤抗原癌症睾丸（CT）7、黑色素瘤抗原基因（MAGE）-A3和WT1的朗格汉斯型DC（LCs）组成的疫苗，通过抗原特异性CD4和CD8 T细胞诱导了干扰素-γ（IFN-γ）、白介素-2（IL-2）和肿瘤坏死因子（TNF）-α的释放，以及接种组内的克隆扩增。在临床研究中，基于DC的mRNA疫苗在多种癌症类型中显示出有希望的免疫反应和改善的生存期。 BNT162b2是一种核苷修饰的RNA和含有LNP的疫苗。Shroff等人比较了接受细胞毒性治疗的癌症患者和对照组对BNT162b2 mRNA疫苗的反应。首剂后，67%的癌症患者产生了中和抗体，第二剂后增加了3倍。尽管癌症患者显示出针对Spike蛋白的抗体和T细胞，但他们的反应比对照组弱。在癌症患者中识别出特定于Spike受体结合域的记忆B细胞亚群，可能预示着对额外剂量的更好反应。一项针对20名癌症患者的I期研究发现，给予第三剂疫苗使中和抗体增加了3倍，伴随轻微的不良反应，但没有T细胞改善。Harrington等人评估了16名慢性髓性白血病（CML）患者接受BNT162b2疫苗单剂量后的免疫效应，这些患者之前接受了酪氨酸激酶抑制剂治疗。在接种疫苗后21天内，87.5%的CML患者表现出抗Spike免疫球蛋白G（IgG），产生了中和抗体。在可评估的患者中，93.3%检测到T细胞反应，80%表现出多功能性反应，包括CD4+和CD8+ T细胞。慢性淋巴细胞性白血病/小淋巴细胞性淋巴瘤（CLL/SLL）患者在2剂BNT162b2 mRNA疫苗接种后没有显示出体液反应。然而，近四分之一的人对第三剂疫苗有积极反应。在接受积极治疗的个体和在接种前1年内接受抗CD20治疗的个体中，抗体反应率较低。Thakkar等人发现，第三剂BNT162b2疫苗在最初血清阴性的癌症患者中诱导了57%的血清转换。这种反应保持强劲，抗体水平、T细胞活性和中和能力持续6个月。在接受第三剂疫苗后没有产生足够反应的严重免疫受损的血液恶性肿瘤患者中，临床试验中的第四剂疫苗在67%的患者中增强了免疫力。然而，BNT162b2在不同队列中的免疫原性表现出差异。在骨髓增生性恶性肿瘤患者中反应强劲，达到88%，但多发性骨髓瘤患者表现出明显较低的反应，尤其是那些接受基于抗CD38的治疗的患者。总之，基于LNP的BNT162b2疫苗对接受积极化疗的癌症患者似乎是安全和有益的。 将编码抗原的mRNA和佐剂纳入阴离子脂质体配方可以增强mRNA疫苗的有效性。Tockary等人将RNA工程化，将佐剂与编码抗原的mRNA链结合起来。最终，双链RNA（dsRNA）-连接的mRNA被装载进脂质体配方中，有效地诱导了小鼠和人类DCs，导致大量促炎细胞因子的分泌。OVA mRNA配方已在临床上评估，并在小鼠淋巴瘤（E.G7-OVA）模型中取得了显著的治疗效力。精蛋白是一种小的阳离子肽，作为药物递送候选物质显示出前景。在自然界中，它通过静电键与DNA形成复合物，在精子发生过程中保护DNA的完整性。科学家采用了这种自然方法来开发药物递送平台，使用精蛋白作为RNA载体。在一项显著的应用中，为转移性黑色素瘤开发了一种受精蛋白保护的mRNA疫苗。这种疫苗编码多种肿瘤抗原，导致在I/II期疫苗接种试验中疫苗诱导的T细胞增加和免疫抑制细胞减少。RNActive由CureVac开发，使用编码OVA的修饰mRNA与精蛋白结合，赋予自我佐剂活性，触发针对癌症抗原的免疫反应。这一过程涉及TLR4的激活。RNActive疫苗可以引发强大的免疫反应，包括体液和细胞成分。它们还可以激活包括Th1和Th2细胞在内的耐药细胞亚群，这些细胞在协调免疫反应中至关重要。此外，这些疫苗可以触发短期效应反应和长期记忆反应。基于RNActive技术的mRNA疫苗CV9202显示出固有的自我佐剂特性。它可以针对非小细胞肺癌中常见的六种抗原，并刺激针对广泛CAAs的免疫反应。 CV9103和CV9104是基于RNActive技术开发的抗癌疫苗，专门设计用于针对被诊断为前列腺癌（PC）的个体的靶向治疗。在CV9103在I/II期试验成功后，目前正在对特定的去势抵抗和高风险PC患者进行CV9104作为术前新辅助治疗的临床评估。RNActive基础疫苗CV9201旨在治疗非小细胞肺癌（NSCLC）。它携带表达在NSCLC中的五种抗原的遗传信息。在一项I/IIa期剂量递增研究中，该疫苗显示出有希望的反应，在治疗后检测到免疫反应，支持进一步的临床研究。 最近，IIb期KEYNOTE-942/mRNA-4157-P201试验的积极结果代表了黑色素瘤治疗的重要进展。这项研究调查了Moderna的mRNA-4157个性化癌症疫苗，该疫苗包括一个合成的mRNA，编码34个新抗原，根据患者肿瘤的独特突变特征定制。它与Keytruda（pembrolizumab）联合作为辅助治疗，在完全切除后的III/IV期黑色素瘤患者中使用。 mRNA-4157/V940是一种开创性的基于mRNA的个性化癌症疫苗，专门针对每位患者量身定制，根据他们肿瘤的突变特征编码34个新抗原。当给药时，这种合成mRNA触发适应性免疫反应，为针对患者肿瘤突变的高度靶向的抗肿瘤反应做好准备。 将mRNA-4157/V940与Keytruda（一种增强免疫系统检测和对抗肿瘤细胞能力的免疫疗法）结合使用，预计将通过促进T细胞介导的肿瘤细胞破坏提供额外的好处。试验的突出成就是与单独使用Keytruda相比，复发或死亡的显著减少（44%）。这标志着首次证明由于程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）阻断，高风险黑色素瘤患者的无复发生存期得到改善，并表明个性化新抗原方法在革新癌症免疫疗法中的潜力。mRNA-4157/V940的不良事件与早期I期试验一致，Keytruda的安全性概况保持一致。总之，这些开创性的结果突出了像mRNA-4157/V940这样的个性化mRNA癌症疫苗与Keytruda等免疫疗法结合使用的前景，以推进黑色素瘤治疗。它们强调了定制化新抗原方法在癌症免疫疗法中的重要性，为改善患者结果和癌症斗争中的生存带来了希望。 3.mRNA疫苗传递平台 正在评估几种mRNA疫苗技术以引发靶向免疫反应。最近的文献综述探讨了将mRNA治疗剂纳入创新纳米级配方以增强癌症免疫疗法的潜力。此外，一项全面的综述检查了各种专注于提高基于mRNA的癌症疫苗效力的策略。这些综述强调了使用mRNA技术进行癌症治疗和免疫疗法的持续研究和兴趣。 基于现有科学数据，mRNA疫苗技术大致可分为两组：裸mRNA传递方法，包括电穿孔和离子电渗（IP）技术；以及靶向传递系统，包括基于脂质的传递系统，如脂质纳米颗粒（LNPs）和脂质体；聚合物纳米系统，如胶束、树状分子和聚合物水凝胶；基于肽的传递系统；基于碳纳米材料的传递系统；以及病毒载体介导的传递系统。选择这些标准是为了确保对mRNA疫苗传递格局进行全面准确的概述，从而在这个关键领域做出有力的结论和明智的决策。 3.1.裸mRNA传递方法 直接使用mRNA在DCs中产生T细胞反应（抗原特异性）并创造能够消除癌细胞的防御性抗体。通过使用电穿孔将mRNA传递给患者的DCs，这些疫苗技术有望增强免疫系统识别和靶向肿瘤细胞的能力。在结直肠癌的背景下，一项研究对疫苗接种方案进行了比较。具体来说，这项研究评估了两种不同方法的有效性：一种是使用与HLA-A2结合的源自癌胚抗原（CEA）的肽段脉冲的DCs，另一种是使用CEA mRNA电穿孔的DCs。分析表明，使用CEA肽段脉冲DCs有效地刺激了针对结直肠癌的特异性免疫反应。使用针对晚期黑色素瘤患者的单核细胞衍生DCs的mRNA疫苗，显示出显著的CD8+ T细胞反应。同样，将编码WT1抗原的自体成熟mRNA电穿孔DCs皮内注射给急性髓系白血病（AML）患者，也显示出积极的结果。含有自体DCs电穿孔自体癌症mRNA的黑色素瘤疫苗诱导了针对抗原的强烈免疫反应，表明其在体内引发免疫反应的潜力。从人类CD34+前体获得的LCs并用电穿孔WT1 mRNA，显示出持续呈现抗原肽段并诱导强烈的自体CTLs。这种方法消除了对外部细胞因子的需求，展示了mRNA电穿孔LCs作为癌症免疫疗法疫苗的潜力。然而，mRNA基治疗的更广泛应用面临着与它们对核酸酶的敏感性、进入抗原呈递细胞的细胞内传递以及免疫共刺激相关的挑战。克服这些挑战需要确保在传递过程中的稳定性和保护的靶向传递系统。为了推进这个领域，许多研究集中在开发针对癌症治疗背景下mRNA疫苗的靶向传递策略。 最近的一项综述提供了对合成RNA修饰的尖端方法的见解。这些创新方法主要关注核苷酸的改变，包括在50 UTR和30 UTR中纳入假尿苷以及RNA甲基化。这些修饰已被证明显著增强了基于RNA的疫苗的稳定性和效力。通过提高合成RNA的耐用性和性能，这些方法在推进疫苗开发和分子治疗领域具有巨大的潜力。这个研究方向强调了核苷酸工程在优化基于RNA的干预措施结果中的作用。 将IP技术与经皮传递系统相结合，成功地给药了最少的编码gp10025-33肽（KVPRNQDWL）的mRNA疫苗。IP刺激的mRNA疫苗传递引发了免疫反应并激活了皮肤驻留的免疫细胞。这种组合导致了免疫系统的强烈刺激，显著抑制了植入黑色素瘤细胞的小鼠中的肿瘤细胞。它还上调了IFN-γ并增加了肿瘤内CD8+ T细胞的浸润，从而有助于清除肿瘤。研究证明了IP用于传递mRNA疫苗的成功，对黑色素瘤治疗具有潜在的影响。 3.2.基于脂质的纳米系统用于mRNA疫苗传递 LNPs已被记录为mRNA疫苗的多功能传递平台。这些LNPs具有多个优点，包括易于组合和成分增强传递效率及最小化毒性。此外，通过包含佐剂或免疫细胞靶向配体，实现了对免疫反应的定制。LNPs目前在临床应用中最为先进。然而，这些系统涉及多个组分，并引起必须最小化以确保安全的炎症效应。近年来，有几项研究解决了提高LNP安全性的问题。这些努力包括开发可生物降解的LNPs，工程化具有不同脂质样分子的阳离子LNPs，设计增强内质网逃逸的LNPs，以及配制聚乙二醇化LNPs以减少不良免疫反应。此外，具有与环胺辅助的头基的环保阳离子脂质，已被证明可以提高LNPs的有效性和保护力。此外，基于交替共聚物的低炎症mRNA癌症疫苗载体PHTA展示了强大的抗肿瘤免疫反应及最小的炎症副作用，使其成为开发mRNA癌症疫苗的可能策略。 LNP颗粒的大小显著影响其免疫原性。包括稳定性和对目标蛋白的亲和力在内的多种因素，可以影响依赖LNP的RNA传递。例如，带有阳离子基团的脂质促进与内质网膜的静电相互作用，并使疫苗释放到细胞质中。此外，磷脂和聚乙二醇脂质共同促进了LNP介导的RNA传递的有效性。它们影响LNP在体内的清除和分布，进而影响基于LNP的RNA传递系统的性能。此外，包括像C12-200这样的立体纯衍生物在内的阳离子脂质可以影响LNPs的mRNA传递效率，这是由于它们的立体化学。此外，胆固醇和辅助脂质的结合显著促进了使用LNPs进行mRNA转染的有效性。因此，这些不同的脂质组分对于定制LNPs以有效传递RNA至关重要。 在四个LNP组分中，阳离子脂质起着基本作用。这些脂质在其常规pKa下带有正电荷，这使得在自组装过程中加载负电荷RNA到LNPs中成为可能。重要的是，它们在中性pH下保持不变，这有助于最小化毒性并保持LNPs在储存和传递过程中的稳定性。细胞摄取后，随着内质网pH的降低，这些LNPs重新获得正电荷，这有助于它们从内质网逃逸。磷脂中的乙醇胺基团由于其融合特性，可以增强内质网逃逸。此外，LNPs中磷脂的选择可以影响其传递特性。观察到中性磷脂主要促进肝脏传递，而带有负电荷的磷脂改变了LNPs从肝脏到脾脏的靶向。这种器官靶向的选择性可能是设计治疗应用RNA传递系统的有价值特性。 胆固醇通常被纳入作为调节LNP物理性质和纳米结构的调节剂，增强细胞内传递和体内LNP稳定性。结合聚乙二醇化脂质可能增强LNPs的胶体稳定性，延长它们的循环时间。同时，这可以减少它们被细胞摄取并阻碍它们从内质网释放。 通过使用微流体系统，可以制造精确大小的NPs，实现高效RNA封装，以高效率传递。在一项研究中，LNPs在保持一致的脂质组成的情况下系统地修改了大小。有趣的是，小鼠中较小的LNPs显示出显著较低的免疫原性，包括减少的免疫反应，包括抗体产生、免疫细胞激活和记忆细胞的产生。这些发现强调了优化LNP大小以最大化mRNA疫苗治疗效果的重要性。 LNP配方作为mRNA疫苗传递载体显示出显著潜力，证明了其引发强大CTL反应的能力。LNP介导的传递方法涉及分离患者的自体DCs及其随后与编码CAAs的mRNA转染。许多基于脂质的NPs正在作为mRNA疫苗载体进行调查，从而突出了一个积极的研究和开发领域。范等人调查了阳离子脂质辅助NPs（CLAN）作为mRNA疫苗载体。他们的发现揭示了CLAN有效地触发了DC成熟和抗原特异性T细胞增殖。此外，使用OVA mRNA封装的CLAN对携带淋巴瘤的小鼠进行静脉免疫接种，诱导了强大的OVA特异性T细胞反应，减少了肿瘤生长。这些发现突出了CLAN作为mRNA疫苗传递平台的有效性。 在一项相关研究中，一种名为C1脂质（C-12）的阳离子脂质类似化合物有效地将mRNA传递给抗原呈递细胞（APCs），同时激活TLR4并促进强大的T细胞激活。C1脂质可以通过吞噬作用促进mRNA疫苗摄取。此外，C1 LNP可以通过激活DC中的TLR4信号通路，刺激IL-12（一种炎症细胞因子）的表达。值得注意的是，依赖C1脂质的mRNA疫苗在癌症预防和治疗疫苗背景下展示了强大的抗肿瘤反应。此外，这些纳米复合物通过激活细胞质和内质网中的模式识别受体，诱导了先天DC免疫反应。它们还诱导了具有显著Th1特征的DC介导的适应性免疫。这项研究展示了阳离子脂质作为mRNA疫苗传递系统平台的潜力。 此外，一种针对淋巴结（LN）的LNP，称为113-O12B，增强了mRNA癌症疫苗的传递。它还增加了LN中的mRNA表达，并显著改善了对mRNA编码抗原的细胞介导的免疫反应。与PD-1抗体结合使用的LN靶向LNP系统在肿瘤模型中展示了改进的保护和治疗效果，展现了其作为mRNA疫苗多功能平台的潜力。 另外，一种包含棕榈酸-R848（TLR7/8的激动剂）的佐剂脉冲mRNA疫苗NPs的配方，展示了改善的mRNA转染效率和强大的获得性免疫反应。这种配方促进了特定抗原T细胞向肿瘤部位的渗透。它对淋巴瘤和前列腺癌模型有效，预防肿瘤生长和抑制已建立的肿瘤。因此，这种方法为开发有效的癌症免疫疗法提供了希望。 装载编码癌症相关抗原（CAAs）的mRNA的LNP显著减少了肿瘤，并在黑色素瘤模型中延长了总生存期。进一步包含脂多糖（LPS）增强了LNPs的免疫反应。包含修饰的N1-甲基假尿苷的mRNA的LNPs-mRNA疫苗配方在B16黑色素瘤模型中展示了显著的肿瘤减少、延长生存期和强大的免疫反应。这种配方增加了肿瘤内CD40+ DCs和多功能OVA特异性CD8+ T细胞，显示了有效传递mRNA疫苗的潜力。此外，携带OX40L mRNA的LNP显著减少了小鼠中H22肿瘤的大小。这表明LNPs可以是用于肝癌免疫疗法中系统传递mRNA疫苗的有价值工具。它们也可以作为传递mRNA疫苗的支架。Qiu等人对包裹在LNPs中的mRNA疫苗进行了系统评估。这种疫苗编码HPV的E7蛋白（HPV mRNA-LNP）。接种HPV mRNA-LNP疫苗激活了整体和HPV特异性CD8+ T细胞。此外，它通过肿瘤微环境中的不同IFN反应指导了CD8+ T细胞的功能承诺。与ICIs结合使用时，HPV mRNA-LNP疫苗进一步增强了HPV特异性CD8+ T细胞，同时保持了它们的抗肿瘤功能，导致肿瘤消退增强。这项研究突出了这种方法在癌症免疫疗法中的潜力。 包含甘露糖作为肿瘤特异性mRNA的靶向传递配体的改良LCP-NPs在正位模型中对三阴性乳腺癌（TNBC）展示了强大的CTL反应，通过与抗CTLA-4抗体共传递进一步增强。这突出了LCP系统用于靶向传递肿瘤特异性mRNA的潜力。此外，LCP-NPs被用作由RNAi基于的免疫治疗剂组成的纳米配方的载体。这种方法导致增强的T细胞反应，减少肿瘤生长，并降低转移。这些发现展示了使用LCP作为载体开发mRNA疫苗和其他基于RNA的免疫疗法的潜力。 脂质微粒（LMPs）最近作为传递mRNA疫苗的替代平台出现。像LNPs一样，LMPs可以有效地传递mRNA。它们在与免疫佐剂结合使用时显示出预防癌症的前景，确立了它们作为高效mRNA疫苗传递系统的价值。 这项研究强调了LNPs作为癌症免疫疗法框架中有前景的mRNA疫苗载体的潜力。 mRNA疫苗面临的一个重大障碍是它们易受降解。为了保护mRNA免受降解，设计了新的脂质体介导的传递方法。最近，一种通过将精蛋白和mRNA封装到1,2-二油酰-3-三甲基铵丙烷/胆固醇/1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚乙二醇（DOTAP/chol/DSPE-PEG）阳离子脂质体中的mRNA疫苗被研究。这种配方展示了增强的摄取效率，并成功刺激了DC成熟，导致对特定肿瘤的显著抗肿瘤免疫反应。此外，由DOTAP、胆固醇缀合阳离子肽DP7、载体佐剂和mRNA组成的脂质体有效地抑制了肿瘤生长，同时增强了淋巴细胞反应。此外，合成了称为甘露糖-胆甾-缀合物（MPn-CHs）的靶向DC的脂质体，并用于配制靶向DC的脂质体（MPn-LPs），增强了mRNA表达并展示了靶向DC的mRNA疫苗的显著潜力。基于脂质体的mRNA疫苗LPX-mLMP2通过将mLMP2封装在DOTAP中合成。LPX-mLMP2展示了APCs对其的印象深刻的抗原摄取，导致有效的LMP2表达。疫苗在脾脏中积累，促进了DC成熟，并在体内引发了针对抗原的T细胞反应，最终在三次疫苗接种后显著减少了表达LMP2的肿瘤模型中的肿瘤生长。在另一种方法中，开发了修饰甘露糖的脂质体以传递总肿瘤mRNA，导致减少转移和黑色素瘤特异性CTL的产生。 最近的研究调查了阳离子脂质体用于mRNA疫苗传递，导致增强的DC成熟、肿瘤生长抑制和特异性免疫反应。 脂质体复合物（Lipoplexes）是阳离子脂质体非病毒合成脂质载体，广泛研究用于个性化癌症疫苗的临床应用。脂质体复合物用于第二代RNA疫苗。从实验室进展到临床使用的第一个产品是设计用于静脉给药的疫苗。它包括四种RNA脂质体药物产品，每个都编码黑色素瘤免疫治疗的常见肿瘤抗原。 I/II期临床试验正在评估针对非突变型癌症相关抗原（CAAs）的RNA-脂质体复合物疫苗，这些抗原包括MAGE-A3、酪氨酸酶、纽约食管鳞状细胞癌1和带有tensin同源性的跨膜磷酸酶，作为单一疗法或与抗PD1抗体联合治疗。这种疫苗能在经预处理、检查点抑制剂经验丰富的IIIB-C期和IV期黑色素瘤患者中引起持久的客观反应。值得注意的是，部分反应的患者表现出强烈的多表位CD4+/CD8+ T细胞免疫的诱导。 由聚乙二醇胆固醇（PEG-chol）和N-十六烷基-N,N-二甲基十六烷-1-溴化铵组成的mRNA脂质体复合物疫苗可以增强细胞内的蛋白表达。当作为免疫接种给小鼠时，这种疫苗增加了肺和脾脏中的蛋白表达，导致抗原特异性IgG1水平升高。尽管这些发现是有希望的，但需要进一步的研究和测试来评估这种疫苗用于人类潜在使用的安全性和有效性。 3.3.聚合物纳米系统用于mRNA疫苗传递 聚合物NPs在促进mRNA传递方面发挥着至关重要的作用，作为支架。在最近的一项综述中，概述了基于聚合物的系统的mRNA传递的关键组成部分，特别强调了分子设计标准、稳定性和生物分布等因素。 聚（β-氨基酯）（PBAE）聚合物可以与mRNA形成复合物。这些聚合物具有生物可降解性的优势，并且能够与水溶液中的带负电荷的mRNA自发自组装。它们具有独特的特性，包括高缓冲能力有助于内质网逃逸，正电荷有助于有效结合mRNA，以及能够水解降解为无毒副产品。最近，Kim等人开发了一种使用PBAE的冻干优化的mRNA疫苗传递载体。这项研究表明，通过胃肠道给药这种疫苗可以有效地传递并刺激免疫系统，导致诱导抗原特异性的细胞和体液免疫。 李等人开发了氟烷基化聚乙烯亚胺PEI（F-PEI）用于mRNA传递。F-PEI增强了细胞内mRNA传递并激活了TLR4介导的信号传导。此外，该团队使用了由F-PEI和编码肿瘤抗原的mRNA组成的自组装纳米疫苗。这些纳米疫苗诱导了DC成熟，实现了有效的抗原呈递，并随后触发了强大的抗肿瘤免疫反应。此外，基于F-PEI的mRNAOVA癌症疫苗在延迟已建立的B16-OVA黑色素瘤生长方面证明了其有效性。与ICIs结合使用时，基于F-PEI的MC38新抗原mRNA癌症疫苗成功抑制了已建立的MC38结肠癌并预防了肿瘤复发。因此，这些疫苗与ICIs的联合使用可能代表了一种增强对癌症的免疫反应并改善治疗结果的潜在策略。未来的临床试验需要验证这些方法在临床设置中的安全性和有效性。 为了mRNA传递，开发了一种新型自组装聚合物胶束，使用改性的PEI共聚物和维生素E琥珀酸酯（PVES）。这种胶束有效地将mRNA传递到各种细胞系，同时造成最小的细胞毒性。在小鼠研究中，使用PVES作为传递载体通过肌肉内给药mRNA疫苗。结果显示出强大的抗体反应，表明PVES是传递mRNA疫苗的安全有效载体。 树状分子是一类具有明确定义的树突状结构和协同多价性的聚合物，可以利用来传递mRNA疫苗。两亲性树状分子载体代表了先进的树状分子，是结合了脂质和聚合物载体特性的混合构建物。脂质组分赋予了与mRNA在其核心内部相互作用和包封的疏水性质。聚合物段提供了修改其表面性质和化学功能的灵活性，以增强靶向和细胞摄取。此外，脂质组分使树状分子能够像基于脂质的载体一样与膜融合，而聚合物段促进了类似聚合物载体的内吞作用，从而减少mRNA传递。这些载体具有精确且稳定的纳米尺寸结构，使它们适合传递mRNA疫苗。树状分子载体有效传递mRNA疫苗依赖于其两亲性质。亲水实体促进RNA结合和疏水性，从而稳定RNA复合物。这一独特的特性使得RNA作为稳定的复合物被包封，促进了其依赖内吞作用的摄取和释放到细胞质中。树状分子的两亲性质在成功的RNA传递中起着至关重要的作用。 基于聚合物水凝胶的疫苗传递系统因其在将疫苗有效地传递到特定生理部位方面的能力而受到研究关注。这些系统以其独特的属性为特征，增强了抗原传递并作为佐剂，增强了抗原诱导的免疫反应。例如，装载mRNA的聚(2-羟乙基甲基丙烯酸)水凝胶成功地传递到DC2.4细胞中。这种方法展示了延长释放和增强转基因表达的潜力，表明其作为提供免疫疗法中mRNA疫苗的替代方法的潜力。此外，聚乙烯亚胺和氧化石墨烯水凝胶被用来开发含有OVA mRNA和佐剂(R848)的纳米疫苗。这种水凝胶实现了mRNA至少30天的持续释放。释放的mRNA保护淋巴结免受降解，并促进了它们的目标传递。此外，实验数据表明，水凝胶显著增强了CD8+ T细胞特异性抗原产生，抑制了肿瘤生长。它还产生了抗原特异性抗体，有效地预防了转移。总的来说，这些发现强调了可注射水凝胶作为mRNA传递有前途方法的潜力。 3.4.基于肽的mRNA疫苗传递 细胞穿透肽(CPPs)因其能够穿越细胞膜并有效地传递核酸而迅速发展。CPPs作为肿瘤免疫疗法药物的潜力巨大。此外，通过结合适当的佐剂和应用如纳米技术等先进技术，可以显著提高mRNA疫苗传递的有效性。为mRNA疫苗传递设计了不同类型的肽(图2)。 图1. mRNA传递系统的示意图，用于高效编码抗原和激活树突状细胞（DCs） 包括封装在DOTAP/胆固醇/DSPE-PEG-精氨酸阳离子脂质体中的mRNA、阳离子DOTAP-胆固醇修饰肽（DP7）脂质体、MPn-CHs脂质体、甘露糖修饰脂质体、mRNA-脂质复合物和脂质复合物+ PEG-胆固醇在内的各种传递系统，有效地将mRNA传递到DCs中。mRNA编码的抗原刺激分泌如TNF-α等细胞因子，导致DC成熟。这些成熟的DCs随后释放IL-2和IL-12，激活CD4+和CD8+细胞，从而抑制肿瘤生长。 Lou等人开发了一种用GALA功能化的mRNA聚合物复合物的方法，展示了高转染效率和无细胞毒性的细胞摄取。用携带OVA mRNA的PPx-GALA配方处理，导致T细胞反应增加和DCs成熟，突出了其作为mRNA疫苗平台的潜力。作为mRNA疫苗传递平台，开发了一种富含精氨酸的CPP变体RALA。这种肽的独特序列和结构组织在作为mRNA疫苗载体的角色中至关重要。它与mRNA形成纳米复合物，能够在酸性pH依赖性方式中破坏膜，促进mRNA内质网逃逸并使其在DCs的细胞质中表达。RALA和修饰的mRNA含有假尿苷和5-甲基胞嘧啶，诱导了针对mRNA编码蛋白的强大CTL反应，突出了它们的优越效力。另一种方法涉及使用阳离子CPP(LAH4-L1)和聚乳酸NPs(PLA-NPs)。产生的纳米复合物通过吞噬作用和有衣小窝被DCs内化，导致大量蛋白表达。CPPs的不同肽序列，连同它们良好的生物相容性和它们所具有的特定目标内化能力，使它们成为一个有前途的替代mRNA传递平台。具体来说，使用大小<200 nm的双极CPP/mRNA复合物已证明能够有效地表达蛋白和细胞摄取。这些发现强调了CPPs作为癌症mRNA传递载体的有效性。 3.5.碳纳米材料用于mRNA疫苗传递 在癌症免疫疗法中，碳纳米材料因其独特的传递抗原和刺激免疫反应的能力而激增，以碳点(CDs)作为杰出的候选材料。Chen等人合成了能够结合mRNA并形成ACDs@mRNA纳米复合物的两亲CDs，显示出对脾脏的最佳目标传递。ACDs@OVA-mRNA配方有效地抑制了E47肿瘤生长，并增强了脾脏和癌症部位的癌症浸润T细胞，为推进肿瘤免疫疗法提供了有希望的结果。此外，荧光CDs被用作疫苗开发中的佐剂，与肿瘤蛋白抗原OVA结合。这种方法导致针对抗原的强大的细胞介导的免疫反应，成功地抑制了黑色素瘤癌症生长。这些研究强调了CDs作为疫苗接种中多功能工具的潜力。它们为改善包括癌症在内的各种医疗环境中的治疗结果提供了激动人心的机会。 图2. 肽介导的mRNA疫苗传递及免疫反应 携带OVA mRNA、RALA、含有假尿嘧啶和5-甲基胞嘧啶修饰的mRNA、阳离子CPP LAH4-L1、PLA-NPs、环肽纳米管（cPNTs）、两性CPP/mRNA复合物以及与海藻酸钠结合的SA@DOTAP-mRNA的聚阳离子肽GALA配方，有效地将mRNA传递到DCs中。信使RNA转录本被转化为蛋白质，然后被蛋白酶体（酶）切割成片段。由此产生的肽片段通过内质网运输，并通过MHC I类（MHCI）呈现给CD8细胞，增强T细胞反应。ER，内质网；TCR，T细胞受体。 碳纳米管（CNTs）因其固有特性，包括惰性、非免疫原性、无毒性和高稳定性，已成为疫苗开发的有希望的传递平台。CNTs的一个关键优势是它们能够有效地运输特定的抗原目标并促进它们向免疫系统的呈递。它们独特的结构允许同时有效附着多种抗原，在其表面产生多种抗原。然而，使用尺寸大于100纳米的碳纳米材料作为mRNA疫苗传递的支架存在几个挑战。这些挑战源于诸如不溶解性、形态不均匀、较大尺寸（小于100纳米）和潜在的肺部毒性等因素。这些考虑使得CNTs在mRNA疫苗传递中的实际应用更加复杂，尽管它们具有明显的优势。研究人员必须解决这些挑战，以充分发挥CNTs在基于mRNA的疫苗领域的全部潜力。 3.6.病毒载体介导的mRNA疫苗传递 病毒载体疫苗属于使用携带编码特定抗原的外来基因的遗传改变病毒颗粒的疫苗类别。在癌症疫苗开发领域，工程化的病毒载体、自复制RNA（小干扰RNA）病毒载体和重组病毒载体已成为有前景的溶瘤病毒（OVs）。这些OVs具有携带单链RNAs、特异性靶向肿瘤细胞并启动适应性免疫的能力。这种新方法在癌症疫苗和疗法的开发中具有巨大潜力。 TroVax()是一种改良的病毒载体疫苗，表达5T4癌症相关抗原。在I/II期人体试验中，它被耐受，没有不良反应，并在前列腺癌、肾细胞癌和结肠癌中诱发了特异性抗体反应。在随后的II期人体试验中，TroVax与化疗药物或ICIs结合使用，增强了抗原交叉呈递和免疫抑制细胞的清除。值得注意的是，与TroVax和同时低剂量IL-2的治疗在肾癌和结肠癌患者的存活率上表现出改善。 图3. 病毒载体介导的mRNA疫苗传递及其对免疫反应的影响的示意图 溶瘤病毒、重组病毒和自复制病毒被设计用于高效地将mRNA疫苗传递到肿瘤部位。这触发了包括先天/适应性免疫机制在内的强大抗肿瘤反应，导致激活凋亡途径、抑制血管生成，以及随后的肿瘤溶解和退行。 一项临床前研究展示了携带与前列腺癌相关的mRNA编码的六跨膜上皮抗原前列腺1的病毒载体平台的有效性。该研究观察到对抗原具有强大、持久的CD8+ T细胞反应，特别是在雄性BALB/c和C57BL/6小鼠株中。令人惊讶的是，尽管疫苗具有高度免疫原性，但其在小鼠PC模型中的保护效率相对较低，无论是可移植的还是自发的。然而，ChAdOx1-MVA疫苗和PD-1抗体组合在临床环境中显示出有希望的抗肿瘤反应。尽管如此，使用病毒载体也存在显著的限制，包括病毒基因组整合到宿主基因组以及宿主排斥的可能性，这可能导致细胞毒性和免疫原性。这些缺点促使人们探索癌症免疫疗法中传递mRNA疫苗的替代策略。 4.结论和未来方向 mRNA疫苗已被公认为一种强大的癌症治疗方法，提供了独特且耐受良好的治疗选择，已在临床前研究中证明有效。这些疫苗可以诱导多克隆免疫反应，并促进保护性抗体的产生，这是通过直接mRNA给药或将其引入DCs实现的。mRNA疫苗的优势在于它们能够编码多种蛋白质，从而克服与特定HLA分子相关的限制。COVID-19 mRNA疫苗的成功激发了人们对其在癌症治疗中潜力的强烈研究努力。 基于mRNA的癌症疫苗提供了编码多种蛋白质、引发强大免疫反应以及促进快速开发和生产的多种优势。然而，一个持续的挑战在于实现有效的mRNA疫苗传递，专门针对肿瘤细胞，这需要进一步的研究和开发。临床前试验已经证明了针对不同类型肿瘤的各种mRNA疫苗的有效性。临床研究集中在针对CAAs的有效mRNA疫苗上。在临床环境中，涉及分离患者自己的DCs并用编码CAAs的mRNA转染的技术正在被研究。基于mRNA的癌症治疗疫苗领域正在迅速发展，有几个领域需要进一步探索和发展。 通过各种传递平台实现mRNA疫苗的有效性，同时最小化不良反应。LNPs可以封装和保护mRNA，促进细胞摄取，并有效地转化为抗原。病毒载体也作为有效的mRNA疫苗载体，但需要解决与安全性、预先存在的免疫力和有限的货物容量相关的挑战。基于肽的传递平台有望增强mRNA疫苗传递和抗原表达。此外，纳米材料如CDs、CNTs和可注射水凝胶已被用于临床前和临床免疫疗法中的mRNA传递。其他技术，包括树状分子和离子电渗，正在被探索。总体而言，癌症免疫疗法中的mRNA疫苗显示出巨大的希望，正在进行的研究努力旨在优化它们的传递、改善免疫反应，并在临床环境中评估它们的有效性。 未来的研究应该集中在改进和优化传递系统，如LNPs、病毒载体和基于肽的平台。这些努力应该旨在提高它们的效率、稳定性、安全性和可扩展性。此外，识别和选择最佳的肿瘤特异性抗原对于提高mRNA疫苗的有效性至关重要。对CAAs和新抗原的额外研究可以导致针对个体肿瘤的有效靶向的个性化疫苗，提高它们的特异性和治疗潜力。探索将mRNA疫苗与ICIs或细胞免疫疗法相结合的协同方案，有望增强抗肿瘤免疫反应。这些联合策略可以克服免疫抑制的TMEs并改善总体治疗结果。进行稳健的人类试验以评估癌症治疗中mRNA疫苗的安全性、有效性和长期效益也是必要的。扩大临床研究的范围并探索不同类型的癌症将为mRNA疫苗的医疗效用提供宝贵的见解，并指导它们未来的发展。 为大规模疫苗接种建立成本效益的mRNA疫苗是具有挑战性的。应努力优化制造技术，降低生产成本，并确保一致的质量和批次间可重复性。对mRNA疫苗的免疫原性和潜在不良反应进行深入调查是必要的，以确保它们的安全性并最小化任何意外的免疫反应。了解mRNA疫苗引起的长期效应和免疫记忆对于它们在临床上的成功实施至关重要。开发稳健的生物标记和标准化的检测方法对于监测mRNA疫苗接种后的免疫反应至关重要，这对于评估疫苗效力、预测患者结果和指导治疗策略至关重要。将免疫监测方法整合到临床试验中可以为优化疫苗设计和剂量方案提供有价值的数据。通过解决这些问题，癌症免疫疗法中的基于mRNA的疫苗领域可以继续发展，为患者提供创新和有效的治疗选择，并有可能改变癌症治疗的格局。

摘要患者对信使核糖核酸(mRNA)疫苗表现出良好的耐受性，编码分子的选择是灵活多样的。这些疫苗可以被设计成表达包含多个表位的全长抗原，而不受主要组织相容性复合体(MHC)的限制，相对容易控制，并且可以快速批量生产。美国食品药品监督管理局(FDA)于2021年批准了辉瑞和BioNTech生产的首个基于mRNA的新型冠状病毒病(COVID-19)疫苗，引发了mRNA疫苗研发热潮。基于上述特点和mRNA疫苗的发展，尤其是近五年来，mRNA肿瘤疫苗已成为研究热点，发展迅速。本文从抗原/靶点的选择和表达、载体和佐剂的应用、不同给药途径和临床前评价等方面对mRNA肿瘤疫苗的研究进展进行了分析，以反映mRNA肿瘤疫苗的发展趋势和面临的挑战。关键词：mRNA，癌症疫苗，肿瘤相关抗原，新抗原，mRNA递送载体，佐剂，给药途径。1.mRNA疫苗和mRNA癌症疫苗1961年，Brenner等人首次发现mRNA，它是基因作为蛋白质表达所必需的关键中间分子，含有与氨基酸(蛋白质的基本单位)相对应的密码子信息。1990年，Wolff等人首次证明，通过肌肉注射编码相应蛋白的纯RNA，可以在小鼠体内有效表达特定蛋白[如氯霉素乙酰转移酶和荧光素酶(Luc)]；具体来说，βgLucβgAn RNA的蛋白表达以剂量依赖性和时间依赖性的方式发生；这项工作还提出了mRNA疫苗的概念。2020年，美国食品和药物管理局(FDA)紧急批准了Pfizer--BioNTech/BNT162b2和Moderna/mRNA-1273生产的两种基于mRNA的疫苗，用于预防2019年冠状病毒病(COVID - 19)。2021年，美国食品药品监督管理局(FDA)批准了Pfizer-BioNTech(上市名称为Comirnaty)生产的首个COVID-19疫苗，激发了mRNA疫苗的研发热情，并对mRNA癌症疫苗的突破产生了期待。迄今为止，研究人员已将mRNA用作疫苗平台[例如流感病毒、人类免疫缺陷病毒、冠状病毒、病毒抗原(狂犬病病毒糖蛋白、寨卡病毒和委内瑞拉马脑炎病毒的蛋白质)，细菌病原体(结核分枝杆菌)和癌症]和蛋白质替代平台(例如factor IX、卵泡抑素、鸟氨酸经甲氨基甲酰基酶和促红细胞生成素)，用于疾病的预防和治疗。mRNA疫苗具有许多共同特征。与质粒脱氧核糖核酸(DNA)和病毒载体存在因基因插入和/或感染而导致突变的风险不同，mRNA进入细胞质后可直接翻译成蛋白质；因此，mRNA疫苗是非整合的、非传染性的、耐受性良好的。mRNA也在细胞中短暂表达，允许重复接种。mRNA转录物中编码单位的选择是灵活多样的，允许编码抗原和免疫调节分子来诱导和调节适应性和先天免疫应答，并且含有多个表位的编码全长抗原可以由MHC Ⅰ类(MHC-Ⅰ)和Ⅱ类(MHC-Ⅱ)分子呈现，而不受MHC限制。体外转录(IVT) mRNA的生产不需要细胞，防止了蛋白质或病毒的污染，并允许快速、经济和容易的大规模生产。mRNA癌症疫苗利用编码肿瘤抗原或免疫调节分子的mRNA递送相应的蛋白，结合相关的递送载体和佐剂，诱导抗肿瘤应答。图1显示了mRNA癌症疫苗的发展时间表。抗肿瘤T细胞是介导这些疫苗治疗效果的主要预期效应细胞，图2总结了抗肿瘤T细胞产生和作用的机制。RNA在疫苗位点被DCs摄取，翻译并加工成抗原MHC Ⅰ/Ⅱ复合物并呈递到细胞表面。活化的DCs到达引流淋巴结，呈递的抗原MHC Ⅰ/Ⅱ复合物与淋巴结内分化簇8 (CD8)+/CD4+ T细胞(第一信号)表面的T细胞受体(TCR)结合，导致T细胞活化和增殖，共刺激信号分子[如CD80/CD86, OX40配体(OX40L)]与受体(如CD28, OX40)在T细胞(第二信号)和细胞因子[如干扰素(IFN) I，白细胞介素12 (IL-12)， IL-1]与T细胞上的细胞因子受体结合(第三信号)。此外，CD4+ T细胞分泌的IL-2可促进CD8+ T细胞扩增。活化的T细胞在趋化因子[如CC -趋化因子受体7，CC -趋化因子配体(CCL) 5，CXC -趋化因子配体9/10]的作用下向肿瘤组织迁移并浸润，最大限度地发挥其分泌的效应器[如IFN-γ、肿瘤坏死因子(TNF)、穿孔素、颗粒酶]的抗肿瘤作用。内源性抗原主要通过MHC-Ⅰ分子呈递激活细胞毒性CD8+ T细胞，外源性抗原主要通过MHC-Ⅱ分子呈递激活辅助CD4+ T细胞。细胞毒CD8+ T细胞通常对靶细胞具有很强的直接杀伤作用，这些细胞是癌症疫苗预期诱导的主要效应细胞。2.mRNA癌症疫苗在临床前和临床研究中的进展疫苗的核心作用是提供能被人体免疫细胞识别的抗原，从而引发免疫反应。抗原/靶点的选择和表达、载体和佐剂的应用以及给药途径是疫苗设计中需要考虑的关键因素。表1总结了这些因素的进展在临床前和临床设置。表2总结了2016年至2021年期间使用基于mRNA的癌症疫苗的临床试验。2.1.选定抗原或靶标2.1.1.肿瘤相关抗原研制肿瘤疫苗的第一步是抗原的选择，抗原应具有较高的肿瘤特异性，并能诱导强而可控的抗肿瘤T细胞反应。肿瘤抗原根据其组织分布、表达水平和中枢耐受状态可分为TAAs和TSAs。TAAs在肿瘤中普遍过表达，在正常组织中也有表达，肿瘤特异性弱，中枢耐受性强，免疫原性弱，主要包括组织分化抗原和癌胚抗原。TAAs的中枢免疫耐受是利用这些抗原开发癌症疫苗的主要挑战。使用多个(如2-6个)共享TAAs的组合已成为临床开发靶向mRNA癌症疫苗的趋势。所选择的TAAs通常在相关肿瘤中广泛表达，当与不同的载体或佐剂结合时，可以诱导抗肿瘤免疫反应。2009年，Weide等人对鱼精蛋白(RNActive®)保护mRNA癌症疫苗进行了1/2期临床研究，采用GM-CSF作为佐剂，编码6种TAAs (Melan-A、酪氨酸酶、gp100、MAGE-A1、MAGE-A3和生存素)。这种疫苗是皮内注射。该疫苗显著降低了免疫抑制细胞(如外周血中的Foxp3+/CD4+调节性T细胞(Tregs)和骨髓抑制细胞)，并增加了一部分患者的特异性T细胞。1例接受治疗的患者完全缓解，未发生大于Ⅱ级的不良反应(NCTO0204607)。2011年，Fotin-Mleczek等人对编码卵白蛋白(OVA)/PSMA/STEAP和PSMA的蛋白蛋白复合物mRNA癌症疫苗进行了临床前研究。结果表明，双组分mRNA肿瘤疫苗可通过TLR7诱导自佐剂作用，平衡适应性免疫反应，并具有持续的抗肿瘤作用(NCT00831467,NCT00923312)。2014年，Fotin-Mleczek 等人研究表明，蛋白复合OVA -编码mRNA的癌症疫苗与临床前放疗联合使用具有较强的协同抗肿瘤作用。编码4-5种前列腺特异性抗原[如CV9103 (NCT00831467)和CV9104 (NCT01817738)]或5-6种黑色素瘤和非小细胞肺癌TAAs[如CV9201 (NCT00923312)和CV9202 (NCT03164772)]的蛋白复合物肿瘤疫苗正在临床试验中。BN111是一种mRNA癌症候选疫苗，编码4种TAAs (NY-ESO-1、MAGE-A3、酪氨酸酶和TPTE)的固定组合，这些TAAs在黑色素瘤中普遍存在，并作为RNA -脂质复合物制剂(Lipo - MERIT)递送。BNT111单独或联合免疫检查点PD-1抑制剂可诱导不可切除黑色素瘤患者持续和强抗原特异性CD4+ / CD8+ T细胞反应和客观反应。超过5%的患者发生了相关不良事件，大多数不良反应为1-2级(NCT02410733)。基于这些结果，BNT111已获得FDA快速通道指定用于临床转化治疗晚期黑色素瘤(NCT04526899)。Lipo-MERIT mRNA癌症疫苗编码3个针对OC的TAAs (NCT04163094)， 5个针对PC的TAAs[如BNT112 (NCT04382898)]，或针对HNSCC和HNC的共享癌症抗原的固定组合[BNT113 (NCT04534205)]，目前正在临床试验中。AML和骨髓瘤mRNA肿瘤疫苗的临床翻译也呈现出从单一TAA的应用[如WT1 (NCTO0834002、NCT00965224、NCTO1291420)]到多个TAA的联合应用[如WT1、PRAME、CMV pp65、癌睾丸抗原7、MAGE-A3 (NCTO1734304、NCT02405338、NCT01995708)]的趋势。研究发现，在43%的化疗后缓解的AML患者中，经WT1 mRNA电穿孔的DCs可预防或延迟复发(NCT00965224)，改善的总生存率(OS)率或临床反应与诱导WT1特异性CD8+ T细胞反应(NCTO0965224, NCTO1291420)相关。TLR7 /8成熟DCs转染编码WT1、PRAME和CMV pp65的RNA可防止在完全缓解的AML患者亚群中复发(NCTO1734304)。mRNA肿瘤疫苗也在朝着个体化和精确化方向发展，初步趋势是从应用自体肿瘤[如AML (NCT00514189-已终止)、前列腺癌(NCT01197625)、NCT01278940、NCT008464562、NCT00961844-已终止]或肿瘤干细胞[如OC (NCT01334047-已终止)]衍生mRNA向采用个体化TAA 面板 (NCT01334047、NCT02709616、NCT02808364、NCT02808416)发展。负载完整肿瘤mRNA的DCs可以诱导针对肿瘤内广泛抗原的T细胞反应，甚至是患者独有的抗原(NCT01278940)。研究发现，用癌症干细胞衍生mRNA转染的树突状细胞可诱导患者产生免疫应答，并显示出有希望的初步安全性结果(NCT00846456)。含有3-13种不同TAA mRNA的个性化TAA面板脉冲DCs与良好的OS相关，并且治疗的患者没有出现Ⅲ/Ⅳ级不良事件(NCT02709616, NCT02808364, NCT02808416)。来源于自体肿瘤细胞或肿瘤干细胞的mRNA包含肿瘤细胞中的所有蛋白。这个策略简单可行，但其靶向性和有效性有待提高，同时也要考虑安全性。图1 mRNA癌症疫苗发展的时间轴。缩写：CART，电荷改变可释放转运体；CLAN，阳离子脂质辅助纳米颗粒；DCs,树突状细胞；DOTAP/DP7-C，1,2-二醇-3-三甲基丙烷氯/胆固醇改性阳离子肽DP7；LCP NPs，脂质/钙/磷酸（LCP）纳米颗粒；LPC，阳离子脂质体/鱼精蛋白复合物；LNPs，脂质纳米颗粒；Mann,甘露聚糖；PGCP NPs，聚（乳酸共乙醇酸）（PLGA）/G0-C14/神经酰胺聚（乙二醇）（PEG）(PGCP) NPs；PSA，前列腺特异性抗原；ssPAlmE-PALA，脂质纳米颗粒和a-螺旋阳离子肽“KALA”；triMN-LPR，阳离子脂质体(L)-一种阳离子聚合物(P)-mRNA (R)，称为脂多聚体（LPR），通过A-D-甘露聚糖苷（triMN）的三天线功能化。2.1.2.肿瘤特异性抗原TSAs通常是由肿瘤细胞基因组中的非同义突变形成的肿瘤新抗原；这些抗原在正常细胞中不表达，具有很强的肿瘤特异性和免疫原性，中枢耐受性较弱。TSAs与抗肿瘤免疫反应之间的相关性已在多项研究中得到证实。对来自癌症基因组图谱的18个实体肿瘤数据中的数千个RNA序列的分析显示，每个肿瘤中新抗原的数量与T细胞细胞毒性活性相关基因的表达呈正相关。对来自癌症基因组图谱的515例患者的6个位点的RNA-seq数据分析表明，高水平的免疫原性突变表位与患者生存率的提高有关。具有高水平免疫原性突变的肿瘤具有更高水平的CD8A、PD-1和CTLA4。对619例结-直肠癌样本的全外显子序列分析表明，肿瘤中高水平的新抗原与肿瘤浸润淋巴细胞的增加和生存率的提高相关。在子宫内膜癌中也证实了新抗原水平与肿瘤浸润淋巴细胞数量之间的关系。此外，发现具有高水平新抗原的肿瘤比具有低水平新抗原的肿瘤具有明显的同质性。突变负荷大于每百万碱基10个体细胞突变的肿瘤(相当于表达基因中150个非同义突变)更容易形成免疫原性新抗原，而突变负荷小于每百万碱基1个体细胞突变的肿瘤不太可能形成免疫原性新抗原。大多数肿瘤的突变负荷为每百万碱基1-10个体细胞突变，通常可以形成T细胞识别的新抗原。Rajasagi等人利用全外显子测序和HLA -肽预测结合算法(即NetMHCpan)分析了13种不同肿瘤(2488个样本)的预测突变HLA-结合肽，结果表明每个肿瘤都可以产生数万到数千个新抗原，这表明新抗原在大多数肿瘤中是常见的。图2 mRNA癌症疫苗的作用机制图mRNA癌症疫苗的流行趋势是向个体化和精密度发展，旨在开发使用多种(20种)新抗原的mRNA癌症疫苗[如，IVAC MUTANOME (NCTO2035956)、IVAC_W_brel_uID和IVAC_W_brel_uID/IVAC_M_uID (NCT02316457)、RO7198457(NCT03289962、NCT04161755、NCT03815058、NCT04486378)、mRNA-4157 (NCT03313778、NCT03897881)、NCI4650/mRNA4650 (NCT03480152)、NCT03468244、NCT03908671]。2015年，Kreiter等人通过外显子组测序和MHC-Ⅱ表位预测结合算法分析了小鼠肿瘤细胞(如黑色素瘤细胞系B16F10、结肠癌细胞系CT26和乳腺癌细胞系4T1)中的突变肽，并制备了编码这些突变肽的RNA疫苗，在临床前评估它们的抗肿瘤作用。多新表位RNA在体内有效诱导T细胞应答，抑制小鼠肿瘤的生长和转移，大部分免疫原性突变体被CD4+ T细胞识别；即使RNA只编码一个新表位(如B16-M30)，也能诱导更强的T细胞反应，并控制小鼠B16F10黑色素瘤的生长。Zhang等人对DOTAP/DP7-C脂质体进行了临床前研究，DOTAP/DP7-C脂质体作为载体和佐剂，装载了编码小鼠LLC细胞系LL2 (DOTAP/DP7-C/LL2)五种肿瘤新抗原的mRNA。DOTAP/DP7-C/LL2显著抑制原位和皮下LL2肿瘤的生长，刺激抗原特异性淋巴细胞反应。2017年，Sahin 等人发现基于RNA的多重新表位疫苗可诱导黑色素瘤患者的抗原特异性多克隆T细胞免疫反应；选择的新表位中有60%具有免疫原性，这些新表位诱导的主要T细胞反应是CD4+ T细胞反应，肿瘤转移明显减少，约75%的患者无进展生存期为27个月(NCT02035956)。2020年，Cafri等人发现编码20种新抗原的NCI4650/mRNA-4650可在胃肠道肿瘤患者中诱导新抗原特异性T细胞反应；选择的新抗原中有21%是免疫原性的，来自患者的新抗原特异性T细胞中有59%是CD4+ T细胞(NCT03480152)。虽然mRNA的制备是快速和经济的(良好生产规范级RNA可在3周内制备)，但肿瘤新抗原的筛选和鉴定可能需要很长时间和昂贵，并且在疫苗制备过程中患者的病情可能发生变化，导致研究人员错过了患者的最佳治疗机会。基于高通量和生物信息学技术对基因深度测序和大数据集蛋白质组学分析的参数，治疗性肿瘤新抗原肽疫苗、RNA疫苗和融合DC -肿瘤细胞疫苗的制备时间分别约为160天、114天、103(89-160)天和10天。新抗原的筛选和鉴定速度直接影响mRNA新抗原疫苗的临床疗效，是mRNA新抗原疫苗面临的一大挑战。同时，肿瘤新抗原预测的准确性有待提高。表1 mRNA癌症疫苗在临床前和临床设置的概述2.1.3.免疫调节分子与肿瘤抑制基因编码CD70、CD40配体和组成活性TLR4的mRNA(命名为TriMix, NCT03788083)；编码人OX40L、IL-23和IL-36γ的mRNA(命名为mRNA-2752, NCT02872025，NCTO3739931)；和编码IL-12、IL-15、GM-CSF和IFN-α的mRNA(命名为SAR441000/BNT131、NCT03871348)是编码免疫调节分子的三种具有代表性的mRNA癌症疫苗，这类疫苗还包括编码TLR7/8激动剂和RIG-1激动剂的mRNA疫苗(CV8102/ RNA佐剂®、NCT03291002、NCT03203005)；mRNA编码OX40L [mRNA-2416 (NCT03323398)]；mRNA编码IL-12[MEDI1191 (NCT03946800)， BNT151 (NCT04455620)]；mRNA编码IL-12和IL-7 (BNT152, BNT153，NCT04710043)；和编码BisCCL2/5i的mRNA。一些研究表明，编码免疫调节分子(如TriMix，mRNA-2752，BNT131和mRNA编码BisCCL2/5i)和肿瘤抑制基因(如PTEN或p53编码mRNA)的mRNA癌症疫苗作为单一疗法也具有抗肿瘤作用，通常与多种肿瘤抗原(如MAGE-A3、MAGE-C2、酪氨酸酶、gp100、生存素、hTERT和新抗原)和免疫检查点抑制剂(如抗PD-1、抗CTLA -4和抗PD - L1抗体)联合用作辅助治疗。2012年，Van Lint等人发现，结节内注射TriMix和TAA(如TRP2/WT1/P1A) mRNA可诱导DCs成熟并原位启动抗原特异性T细胞。与不加佐剂的荧光素酶(FLuc) mRNA脉冲DCs相比，TriMix显著降低了DCs中FLuc的表达，且LPS、单磷酰脂质A、聚(I:C)诱导的降低作用更强；而TriMix可以产生免疫刺激环境来改善T细胞反应，优于LPS。2016年Bialkowski等人发现HPV16-E7-TriMix mRNA可诱导CD8+ T淋巴细胞向肿瘤粘膜迁移，控制肿瘤生长。当与顺铂联合使用时，HPV16-E7-TriMix mRNA通过下调髓源性抑制细胞(MDSCs)和Tregs的数量来抵抗免疫抑制微环境，导致生殖道肿瘤完全消退。在多种小鼠肿瘤模型中，瘤内注射TriMix已被肿瘤浸润的树突状细胞吸收，然后呈交给肿瘤引流淋巴结的T细胞，诱导抗肿瘤T细胞反应和抗肿瘤作用。2013年和2016年，Wilgenhof等人发现，与TriMix共电孔的DCs和编码四种与HLA Ⅱ靶向信号(DCLAMP)(命名为TriMixDC-MEL)相关的黑色素瘤相关抗原(MAGE-A3、MAGE-C2、酪氨酸酶或gp100)之一的mRNA，在预处理的晚期黑色素瘤患者中具有良好的耐受性，并在两名患者(NCT01066390)中引起完全缓解和部分缓解。TriMixDC-MEL联合免疫检查点抑制剂(ipilimumab)在预先治疗的晚期黑色素瘤患者(NCTO1302496)中耐受并诱导高度持久的肿瘤反应。2020年，De Keersmaecker等人研究表明，在相当一部分晚期黑色素瘤患者中，TriMixDC-MEL和ipilimumab联合使用可诱导有效的CD8+ T细胞反应，并与患者的临床反应相关(NCTO1302496)。2019年Hewitt发现，在瘤内注射包裹在LNPs中的编码IL- 23、IL-36γ和OX40L的三联体mRNA，可以激活并招募多种免疫细胞(例如DCs和T细胞)进入肿瘤，从而诱导依赖于Batf3的交叉呈递DCs和细胞毒性CD8+ T细胞的持久抗肿瘤免疫。该疫苗与免疫检查点抑制剂(如抗PD -1、抗CTLA -4和抗PD - L1抗体)联合使用，在体内抗免疫检查点抑制剂模型中具有强大的抗肿瘤作用。2021年，Hotz等人发现BNT131联合抗PD -1抗体可显著提高荷瘤小鼠(如B16和MC38荷瘤小鼠)的生存率。2021年，Wang等人发现编码BisCCL2/5i LNPs的mRNA与编码PD-1配体抑制剂LNPs的mRNA联合可显著延长荷瘤(如原发性肝癌、结直肠癌和胰腺癌的肝转移)小鼠的生存期，且BisCCL2/5i可促进这些肿瘤对PD-1配体抑制剂的敏感性。表2 2016-2021年期间关于mRNA癌症疫苗的临床试验一些临床前研究表明，使用编码肿瘤抑制基因(如PTEN和p53)的mRNA治疗肿瘤是可行的。2018年，Islam等人研究发现，负载抑癌基因PTEN编码mRNA的聚脂包被多聚脂杂交NPs(如mRNA- pgcp NPs)可在体外和体内有效转染PTEN基因缺失的前列腺癌细胞，并通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶Akt通路促进癌细胞凋亡，显著抑制肿瘤生长。2021年，Lin等人发现肿瘤抑制基因PTEN编码mRNA NPs可诱导PTEN突变的黑色素瘤细胞和PTEN缺失的前列腺癌细胞自噬和死亡。PTEN-mRNA NPs上调免疫抑制TME中的CD8+ T细胞和促炎细胞因子(如IL-12、TNF-α和IFN-γ)，下调Tregs和MDSCs，并与抗PD -1抗体联合对这些肿瘤产生有效的抗肿瘤作用。2019年，Kong 等人研究发现肿瘤抑制基因p53-编码mRNA NPs可促进p53缺失型肝细胞和NSCLC细胞对哺乳动物雷帕霉素抑制剂靶点(依维莫司)的敏感性，且p53-mRNA NPs与依维莫司联用在体外和体内肝癌和NSCLC模型中具有显著的协同抗肿瘤作用。编码p53和肿瘤抗原(如生存素、hTERT、新抗原)的mRNA癌症疫苗目前正处于临床试验阶段(NCTO0978913、NCT02316457)。2.1.4. mRNA癌症疫苗与免疫检查点抑制剂的联合研究肿瘤发展过程中对TAAs的中枢免疫耐受和外周免疫耐受(如免疫检查点通路，TME)是癌症疫苗面临的两大挑战。两者都会影响癌症疫苗的效力和持续时间。为了靶向中枢免疫耐受，多个TAAs或多个TSAs的组合是mRNA癌症疫苗发展的主要趋势。为了靶向外周免疫耐受，将mRNA癌症疫苗与免疫检查点抑制剂(如抗PD -1、抗CTLA -4和抗PD - L1抗体)联合使用是mRNA癌症疫苗应用的另一个主要趋势。2018年，Liu等人对负载MUCI mRNA的LCP NPs联合抗-CTLA-4抗体治疗TNBC进行了临床前评估，结果表明LCP-mRNA NPs作为单一疗法或联合治疗的一部分(LCP-mRNA NPs + 抗-CTLA-4)可显著抑制肿瘤生长，且联合治疗的抑制效果明显强于LCP-mRNA NP单疗法。Wang等人研究表明，同时装载编码黑色素瘤相关抗原TRP2的mRNA和靶向PD-L1的小干扰RNA的LCP NPs可以在体外和体内有效地将mRNA传递到DCs中，并促进DCs的成熟。靶向PD-L1的小干扰RNA下调DCs中PD-L1的表达，增强抗肿瘤免疫和抗肿瘤作用，疫苗有效抑制肿瘤生长。2019年，Verbeke等人研究表明，单独使用Galsomes mRNA的体内抗肿瘤作用不明显，这种治疗可以增加免疫微环境中细胞毒性T淋巴细胞(CTL)、不变性NKT (iNKT)、NK和M1肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的数量；这些作者还发现，治疗对PD-1/PD-L1通路的负调控可能会限制其抗肿瘤作用。与单独接种疫苗相比，结合OVA mRNA Galsomes和抗PD-L1抗体显著增加脾脏iNKT细胞数量，降低脾脏DC细胞上PD-L1水平和脾脏增生iNKT细胞上PD-1水平，显著提高抗肿瘤效果。此外，Oberli等人表明，含有编码单一肿瘤抗原(例如gp100或TRP2)的mRNA的lnp和使用这两种抗原的序贯治疗在体内均具有显著的抗肿瘤作用；但两种方法的抗肿瘤作用无显著性差异。2.2.抗原或目标的表达2.2.1. mRNA分子的药效学用于制备疫苗的mRNA主要包括常规的非复制mRNA和病毒衍生的自扩增mRNA。mRNA的IVT是制备分子的主要技术，利用噬菌体RNA聚合酶(如T3、T7或SP6 RNA聚合酶)和含有目标抗原序列的线性化DNA模板。非复制性IVT mRNA的基本结构包括一个编码目标蛋白的开放阅读框(ORF)、一个位于5'和3'非翻译区(UTRs)两侧的7-methylgaunosine 5'帽和一个3' poly(A) 尾。5'帽和3'poly(A)可以在IVT过程中添加，也可以在初始IVT后酶促添加。自我扩增的mRNA包含两个ORFs，一个编码目标抗原序列，另一个编码病毒复制机制，从而实现持久的细胞内RNA扩增。一种由编码CEA的甲病毒复制子组成的mRNA疫苗(称为AVX701)正在临床试验中(NCTO0529984, NCTO1890213)。与蛋白质或肽疫苗不同，mRNA癌症疫苗产生效果的第一步是编码蛋白的序列信息可以翻译成功能蛋白。影响翻译过程的因素包括正调节因素、负调节因素和双向调节因素。正调控因子总结如下:①5′帽及其修饰物[如抗反向帽类似物CleanCap]可招募真核翻译起始因子4E，促进核糖体识别和翻译起始，消除mRNA序列中的游离磷酸基团，显著增强mRNA的稳定性。②poly(A)序列及其修饰(如长度’)可以减缓RNA外切酶的降解过程，从而增加稳定性，延长体内半衰期，提高mRNA的翻译效率。③UTR优化[例如，由a-珠蛋白和β-珠蛋白衍生的3' UTR序列，AU和GU-富集序列；3' UTR中的稳定元素；5' UTR中的GCC-(A/G)- CCAUGG，短而松散的5' UTR135]和ORF的密码子优化(如尿苷的缺失，G:C含量的富集，同义频繁密码子，具有较高转移RNA丰度的密码子)可以提高mRNA的稳定性和蛋白质翻译。表达载体中的表位通过不同的序列和信号肽(例如，内核/溶酶体信号分选片段和跨膜-细胞质结构域)连接，以增加IVT，提高抗原在细胞内加工和呈递的靶向性。④核苷修饰[如假尿嘧啶(Ψ)、1-甲基假尿嘧啶、5-甲基胞苷(5meC)和n -乙酰胞苷修饰转录后RNA]和纯化IVT-mRNA(如Mg2+31、温度、高压液相色谱和快速蛋白液相色谱)以减少双链RNA的污染，可以降低分子的先天免疫激活，增加蛋白质翻译。与未修饰的mRNA相比，核苷修饰的mRNA (5meC, Ψ)可显著促进小鼠FLuc的表达。LCP(修饰mRNA)的体内抗肿瘤作用明显强于LCP(未修饰mRNA)。负调控因素包括:①细胞外RNases酶能快速降解裸mRNA。②IVT产生的双链RNA杂质可以结合细胞质中的模式识别受体(PRRs)[如RIG - Ⅰ，黑色素瘤分化相关蛋白5 (一种RIG -Ⅰ受体)，蛋白激酶RNA激活(也称为真核翻译起始因子2 alpha激酶2)，2'-5'-寡腺苷酸合成酶]和内体(如TLR3)来激活特定途径[如RIG -Ⅰ /MAD5→线粒体抗病毒信号蛋白→IFN Ⅰ，(IFN Ⅰ→)蛋白激酶RNA激活→真核翻译起始因子2alpha， (IFN Ⅰ→)2′5′-寡聚腺苷酸合成酶→核糖核酸酶L, TLR3→含有Toll/IL-1受体结构域的适配器诱导IFN-β→IFN Ⅰ]，可抑制mRNA翻译，促进mRNA酶解。双向调节因子包括未修饰的单链RNA作为病原体相关分子模式(PAMP)，它可以结合内体中的PRRs[如TLR7, TLR8]来激活特定途径(TLR8→髓样分化因子88→促炎细胞因子；TLR7→骨髓分化因子88→干扰素调节因子7→IFN Ⅰ)。一方面，mRNA可以激活先天免疫反应(DC成熟和激活)，进而激活适应性免疫反应(T和B细胞免疫反应);另一方面，过早和过度激活IFN Ⅰ可抑制mRNA翻译，促进mRNA酶解，促进DC和T细胞凋亡。过度强烈的炎症反应也会引起毒副作用。在T细胞中，Ⅰ型IFN受体信号的激活先于TCR信号的激活，可作为促进免疫应答的真正第三信号。Udhayakumar等人表明，与含有未修饰mRNA的RALA mRNA纳米复合物相比，含有Ψ-和 5meC-修饰mRNA的mRNA纳米复合物诱导了有效的抗原特异性细胞毒性T细胞反应，并且具有优越的疗效，修饰的(5meC，Ψ) mRNA纳米复合物通过抑制IFN-β活化显著降低了Ⅰ型IFNs对CTLs的抑制作用，并有效诱导了CTLs。相比之下，Oberli等人表明，未修饰mRNA LNP疫苗在外周血中诱导的CD8 T细胞应答(7.8%)比核苷修饰mRNA (5meC，Ψ) LNP疫苗(1.0%)强得多，并表明Ⅰ型干扰素是保护性CD8 T细胞应答所必需的。这些相互矛盾的结果可能与双向调节因素有关。2.2.2.疫苗抗原表达方法根据抗原的表达，疫苗可分为多肽或蛋白质疫苗、细胞疫苗(如肿瘤细胞疫苗、DC疫苗和工程细胞疫苗)、核酸疫苗(如DNA和RNA疫苗)和病毒载体疫苗。肽或蛋白疫苗是广泛使用的疫苗类型。抗原肽的序列定义明确，易于控制。肽疫苗包括短肽疫苗和长肽疫苗。短肽疫苗有一些缺点，包括蛋白质水解导致抗原降解和免疫反应持续时间较短，短肽可以结合许多核细胞表面的MHC Ⅰ分子，这些核细胞作为非专业抗原呈递细胞APCs)，通常不含共刺激信号，导致抗原耐受和T细胞功能障碍。长肽疫苗通常含有20-30个氨基酸，可激活CD4+和CD8+ T细胞。蛋白质疫苗也能诱导T细胞反应；然而，长肽通常比蛋白质更有效地被APCs内化和加工。长肽疫苗的缺点包括对酶降解的敏感性、快速清除和注射部位吸收不足。细胞疫苗主要包括癌细胞疫苗和DC疫苗。癌细胞疫苗是用自体或异体灭活的全细胞及其衍生物(如细胞裂解物、DC融合衍生物、表达TSAs或免疫增强因子的修饰全细胞和肿瘤衍生mRNAs)，它们通常包含细胞的所有抗原，在疫苗设计和生产之前不需要费力地鉴定，从而导致相对快速的制备和某些个性化特征。然而，使用癌细胞的方法不能准确地测定和控制相应的肿瘤抗原，质量控制困难，而且癌细胞往往含有较少的特异性抗原，导致免疫原性较弱和潜在的致癌性。DCs是最有效的APCs，在连接先天和适应性免疫反应中起着核心作用。DC疫苗一般使用自体DC作为载体来表达和呈递抗原。1996年，Boczkowski等人证明了使用肿瘤来源的mRNA癌细胞脉冲DCs的可行性。2017年之前，在大约24项临床试验中，mRNA癌症疫苗使用DCs作为载体。然而，DC疫苗的制备工艺复杂，生产昂贵，质量控制困难。此外，患者必须具有相对正常的免疫功能，没有化疗或其他治疗引起的骨髓抑制，并提供大量功能性DCs，导致可用疫苗数量有限。核酸疫苗是用编码抗原的核酸(如DNA、RNA)制备的。mRNA疫苗的特点已在本文第1部分进行了描述。与mRNA相比，DNA必须进入细胞核才能翻译成相应的抗原，这有插入突变引起的潜在风险，可能比mRNA更不安全。总的来说，核酸对降解敏感，不稳定，半衰期短，导致裸核酸被APCs吸收的效率较低。新的载体和给药途径。用于提高核酸的吸收和呈递效率(下文讨论)。有限的研究表明mRNA癌症疫苗与肽或蛋白癌症疫苗相比具有抗肿瘤优势。用体外合成的鸡OVA RNA脉冲的DCs比用OVA肽脉冲的DCs在体外刺激OVA特异性的初级CTL反应更有效。在原位治疗性肿瘤模型中，DOTAP/DP-C/mRNA编码5种新抗原在诱导脾脏产生活化T细胞(CD3+ CD8+ IFN-γ+)方面明显强于DOTAP/DP-C/突变肽。LCP(修饰mRNA)的体内抗肿瘤作用显著强于LCP (TRP2肽/CpG)。编码IL-23、IL-36和OX40L的三联体mRNAs提高MC38-S荷瘤小鼠存活率的能力明显强于相应的蛋白处理。肽抗原通常只含有一个表位，而mRNAs编码的全长抗原含有多个表位，可以诱导T细胞靶向这些表位，产生更强的抗肿瘤作用。病毒载体疫苗是利用病毒作为表达或呈递抗原的载体制备的。目前，被广泛研究的病毒载体包括痘病毒、腺病毒和疱疹病毒。出于安全考虑，采用复制缺陷病毒或减毒病毒。痘病毒可包含多个基因，复制和转录仅限于细胞质，插入突变的风险较低，表达产物可呈现MHC Ⅰ和Ⅱ。非禽类痘病毒可以诱导宿主产生免疫反应，从而使其只能使用一种或最多两种疫苗。重组鸟痘病毒可以多次接种，其病毒外壳蛋白不能在哺乳动物细胞中产生，并且病毒不能诱导宿主产生免疫反应来中和病毒。重组腺病毒载体易于设计，作为疫苗和基因治疗药物的载体已显示出实用性；然而，它们的免疫原性会影响疫苗的效果。疱疹病毒有广泛的宿主范围；可感染神经细胞、外周血单核细胞和DCs；并且具有复制周期短、容量大、安全性相对较好的特点。此外，其他载体，如细菌和酵母，在临床前研究中显示出作为疫苗载体的潜力。总的来说，免疫原性、致癌性、传染性、包装能力有限和病毒载体生产困难是广泛应用的挑战。2.3.mRNA癌症疫苗的载体开发具有良好的安全性、靶向性、稳定性、自佐剂效应、负载能力和通用性的mRNA递送载体，能够高效、持续地递送和呈递抗原，激活APCs，是mRNA肿瘤疫苗领域的一个基本方向。mRNA肿瘤疫苗在临床前采用的载体如表3所示。mRNA癌症疫苗中使用的主要载体之一是脂质体及其衍生物。1995年，Conry等人显示了编码人CEA复合物的脂质体mRNA的体液免疫原性，首次在临床前研究中证实了mRNA癌症疫苗的概念验证。甘露糖可以与DCs表面表达的甘露糖受体结合，利用靶向DCs的载体促进mRNA的高效传递和转染。2011年，Perche等人研究表明，携带mRNA的Man11-LPR100转染DCs的效率是无糖LPR100的4倍，并且在体内具有更好的抗肿瘤作用。由于甘露糖与其受体之间的结合力较弱，增加载体表面甘露糖的密度可能是提高甘露糖修饰LPR递送效率的有效途径。2018年，Le Moignic 等人研究表明，与单甘油三酯- LPR相比，三甘油三酯- LPR可以更有效地诱导抗原转染，通过在注射部位诱导局部炎症反应，将更多的DCs招募到引流淋巴结，并更有效地诱导抗原特异性免疫反应。2018年，Wang 等人利用甘糖醇偶联物(MPn-CHs)制备了DCs靶向脂质体(MPn-LPs)作为mRNA载体，结果表明MP1000-LPs负载mRNA (MP1000-LPX)具有良好的转染效率，MP1000-LPX主要通过增强DCs上甘糖受体(如CD206)的表达来增强mRNA的表达。2020年，Son等人研究表明，采用多糖包被二氧化硅纳米颗粒制备的Mann -capsules可以通过Dectin-2或TLR-4激活骨髓源性树突状细胞(BMDC)，且Mann -capsules促进BMDC分化和成熟的能力明显强于PEI或脂质体；此外，PEI和脂质体具有高毒性。LNPs似乎是一种很有前途的mRNA癌症疫苗载体。LNPs的成分主要包括可电离脂质，促进mRNA的自组装和内体释放；磷脂，支持脂质双层结构；胆固醇，一种稳定剂；脂质锚定聚乙二醇，延长配方的半衰期。还考虑了筛选和鉴定这些媒介的高通量技术。2017年，Oberli 等人构建并优化了LNP库，发现含有编码肿瘤抗原的mRNAs(如gp100和TRP2)与LNPs作为佐剂结合，可有效诱导抗原特异性CD8+ T细胞，抑制肿瘤生长，延长小鼠OS。2018年，McKinlay等人对基于两亲性CARTs的mRNA载体库进行了高通量筛选研究，结果表明，与单一CART或脂质体 2000相比，双CART可将体外淋巴细胞mRNA转染效率提高9倍；体外mRNA转染效率为80%，小鼠淋巴细胞mRNA转染效率为1.5%。2019年，Miao等人建立了一种高通量的可电离类脂质构建技术，可在一天内合成数千种脂质制剂，并使用DCs(如HeLa细胞、BMDCs或骨髓源性巨噬细胞)高通量评估LNPs的转染效率。结果表明，mRNA LNPs通过干扰素基因通路的胞内刺激物诱导APC成熟，增强抗肿瘤作用。2021年，Meng等人发现含有CpG核心的VLVPs可以促进DC成熟和抗原呈递、抗原特异性CD8+ T细胞在淋巴器官中的增殖和肿瘤中的T细胞浸润，并减少免疫抑制细胞(如肿瘤相关骨髓源性抑制细胞和表达精氨酸酶1的抑制性DCs)。以LNPs为载体的mRNA癌症疫苗[如编码新抗原的mRNA-4157 (NCTO3313778、NCTO3897881)和编码突变蛋白的V941 (NCT03948763)]目前正处于临床试验阶段。多阳离子肽鱼精蛋白和DCs是mRNA癌症疫苗中采用的另外两种主要载体。鱼精蛋白和DCs的特点及其作为mRNA癌症疫苗载体的研究进展分别见第2.1.1节和2.2.2节。鱼精蛋白可以保护mRNA不被血清RNA酶降解，促进mRNA的传递。此外，鱼精蛋白可与脂质体联合使用(例如，阳离子脂质体-鱼精蛋白，LPC和VLVP)。2000年，Hoerr等人发现脂质体包裹的浓缩RNA-肽复合物可诱导抗原特异性细胞免疫反应和体液免疫反应，裸RNA和蛋白蛋白保护的RNA在体内均可诱导特异性免疫反应，而受保护的RNA在体外稳定时间较长。Mai等人的研究表明，携带细胞角蛋白19编码mRNA的LPC经鼻递送可诱导小鼠APC成熟和强烈的细胞免疫反应，并降低肿瘤的生长。载体对疫苗的效力有关键影响。Phua等人表明，在没有NP载体的情况下，鼻内接种裸mRNA不能诱导抗肿瘤免疫反应。然而，临床前和临床研究都在综合考虑所选靶点、佐剂和递送方法的基础上证明了裸mRNA的可行性和有效性。发现FLT3可增强结内裸RNA的抗肿瘤作用。结内HPV16-E7-TriMix裸mRNA和瘤内TriMix裸mRNA均可诱导有效的抗肿瘤T细胞反应。结节内裸mRNA多重新表位疫苗诱导有效的抗原特异性T细胞免疫应答(NCT02035956)。2.4.佐剂在mRNA癌症疫苗的临床前研究中开发的一类主要佐剂[如LPS73, poly(I:C), Td, CpG]是PAMPs，它通过PAMP-PRR途径激活DCs，然后调节先天和适应性免疫反应。作为一种强效的回忆抗原，Td可通过CCL3106促进DC迁移，提高抗肿瘤作用。LPS辅助处理进一步提高了CD8+ T细胞水平和LNP mRNA诱导细胞的抗肿瘤活性。mRNA- CART联合CpG的体内抗肿瘤作用明显强于mRNA-CART和裸mRNA与CpG的联合，也强于mRNA-CART与TLR7配体或CD80 /86 mRNA的联合。大多数新型载体(如脂质样材料C1、DOTAP/ DP7-C、Mann-capsule、LNPs)兼具载体和佐剂的特性，其中一些载体具有佐剂的功能，类似于PAMPs。Mann -capsule通过Dectin-2或TLR-4激活BMDCs，葡聚糖-capsule通过CD206、CD209或巨噬细胞诱导的C型凝集素激活BMDCs。DP7-C、DOTAP和mRNA分别通过TLR2、TLR4和TLR7激活DCs。DOTAP/DP7C诱导DC成熟和抗原呈递的能力明显强于DOTAP、poly(I:C)和CpG。Cl或C1 mRNA可通过TLR4依赖的核因子κB信号通路促进BMDC活化，C1- OVA mRNA的体内抗肿瘤作用是TLR4依赖的CpG，因为VLVP中含有的佐剂，可以提高疫苗的效果，阻止PD-1在T细胞中的表达。然而，这些类PAMP佐剂可能影响mRNAs的翻译效率和降解，并具有潜在的毒性，如2.2.1节所述。开发既不影响mRNA翻译效率，又能积极调节多种先天和适应性免疫反应，促炎作用相对温和，毒性较低的新型佐剂已成为重要方向。TAA mRNA的免疫原性可以通过GM-CSF mRNA的共递送而增强。FLT3配体可促进浆细胞样DCs、经典DCs和NK细胞的扩增；诱导T辅助1型微环境；增强肿瘤内T细胞浸润及裸RNA的抗肿瘤作用。mRNA LNPs可通过刺激干扰素基因依赖性激活Ⅰ型IFN，诱导APC成熟，限制全身细胞因子表达，增强抗肿瘤作用。用于mRNA Galsomes的佐剂α-GC可通过DCs呈递激活iNKT细胞。活化的iNKT细胞可与DCs发生双向正调节作用，可正向调节NK细胞和免疫抑制细胞(如MDSCs和M1 TAMs)，不影响mRNA翻译效率，促进直接和间接的抗肿瘤作用。编码免疫共刺激分子的mRNA可用作佐剂(见2.1.3节)。TriMix (NCT01066390, NCTO1302496)；mRNA-2752 (NCT02872025)；mRNA编码人OX40L (mRNA-2416, NCT03323398)；编码IL-12、IL-15、GM-CSF和IFN-α的mRNA (BNT131，NCTO3871348)；编码IL-12的mRNA (MEDI1191，NCT03946800)；和mRNA编码的TLR7 /8激动剂和RIG-1-兴奋剂(RNA佐剂®)，NCT03291002，NCT03203005]正在临床试验中作为辅助治疗与免疫检查点抑制剂联合使用。表3 在临床前环境中用于mRNA癌症疫苗的递送系统概述2.5.给药途径给药途径直接影响疫苗的效力，mRNA癌症疫苗通常采用的给药途径包括静脉注射、皮内、皮下、肌肉注射、结内和肿瘤内给药。静脉注射允许更大的疫苗量和直接将疫苗输送到淋巴器官，但也有更大的系统性毒性风险。皮下注射疫苗的真皮含有APCs(如，DCs和巨噬细胞)以及血管和淋巴血管，但主要由致密结缔组织组成，导致通过皮内途径给药时疫苗量很小。皮内给药也可导致注射部位的不良反应(例如，肿胀、疼痛、红斑和瘙痒)。皮下注射疫苗的皮下区域含有比真皮更少的APCs；然而，它主要由脂肪组织的松散网络组成，允许通过皮下途径注射更大的注射量，从而引起更少的局部副作用(如疼痛)。肌肉注射疫苗的肌肉含有致密的血液网络，可以帮助招募和再循环不同类型的免疫细胞(如，浸润性APCs)到注射部位。肌内给药比皮内给药的注射量大，局部副作用也比皮内和皮下给药轻。结内注射疫苗的淋巴结含有多个APCs，结内给药具有较高的递送效率，允许小剂量的疫苗，但涉及复杂的程瘤内给药主要用于编码免疫共刺激分子的mRNA疫苗(例如TriMix, CV8102, mRNA-2752, mRNA-2416, BNT131和MEDI1191)作为免疫辅助治疗，也允许小剂量的疫苗，涉及复杂的程序。准确预测特定疫苗的最佳给药途径是困难的，建议通过直接比较研究来选择疫苗的最佳给药途径。结内注射的Luc-RNA在体内的转染效率优于皮内或皮下注射。经静脉注射OVA RNA复合DOTAP-DOPE诱导的CTLs杀伤作用优于皮内或皮下注射(静脉注射＞皮内注射＞皮下注射)。结内递送OVA mRNA联合TriMix诱导的抗原特异性T细胞的体内细胞毒性明显强于皮内递送疫苗。皮内接种E7 mRNA单糖化-LPR诱导的抗原特异性T细胞应答明显强于皮下接种。通过CART有效地将mRNA传递到APCs中(次要淋巴细胞APCs优先通过静脉注射靶向，而局部APCs通过皮下注射靶向)。肿瘤内三次给药的编码IL-23、IL-36和OX40L的三联体mRNAs的抗肿瘤作用显著优于同种药物的皮内或皮下给药；然而，在同一剂量下，通过这些途径的抗肿瘤效果没有显著差异，这表明对肿瘤疫苗的给药效果也与给药频率有关。鼻黏膜富含APCs和免疫细胞，临床前研究表明经鼻内注射的mRNA癌疫苗初步有效。鼻内接种mRNA纳米颗粒和鼻内递送LPC mRNA均可诱导抗肿瘤免疫应答。3.mRNA癌症疫苗的挑战和趋势迄今为止，已有数百种癌症疫苗进行了临床评估，美国食品和药物管理局(FDA)批准了三种治疗性癌症疫苗[卡介苗 (TheraCys®)，一种牛分支杆菌减毒活株，用于治疗非肌肉浸润性膀胱癌；Sipuleucel-T (Provenge®)，一种用于治疗转移性去势抵抗性前列腺癌的DC疫苗；以及用于治疗晚期黑色素瘤的溶瘤性疱疹病毒疫苗(talimogene laherparepvec, T-VEC) (Imlygic®)和两种预防性癌症疫苗(HPV疫苗和乙型肝炎病毒疫苗)。影响mRNA肿瘤疫苗研制的因素主要包括分子本身的内在因素和外部因素[如对肿瘤抗原的中枢耐受性(见第2.1.1节)、肿瘤和HLA的异质性以及肿瘤免疫微环境]。这些因素深刻地影响了mRNA癌症疫苗的发展。从内在因素来看，研究人员通过改进mRNA的结构和序列，改进mRNA的制备和纯化技术(见第2.2.1节)，开发新的传递载体(见第2.3节)，在一定程度上提高了mRNA癌症疫苗的有效性。肿瘤异质性的本质是肿瘤细胞的基因组异质性，导致抗原异质性，这是影响抗肿瘤T细胞反应产生的关键因素，也是开发个性化癌症疫苗的主要原因。HLA异质性主要是指个体间HLA分子类型的不同，导致个体间这些分子对肿瘤抗原的结合区域或结合亲和力存在差异，从而影响抗肿瘤T细胞反应的产生和强度。HLA异质性是由HLA等位基因在不同民族和地区人群中的多态性引起的。HLA Ⅰ等位基因包括9-11个常见超型，其覆盖率为90%。HLA-A loci (HLA-A等位基因：A*0101、A*0201、A*0301、A*1101和A*2402)占HLA-Ⅰ等位基因的60%，HLA-B loci (HLA-B等位基因：B*0702、B*0801、B*2705、B*3501和B*5701)占这些等位基因的35%以上。TME由免疫细胞、间充质细胞以及多种细胞因子和组织因子组成，在肿瘤发生和免疫逃逸中起重要作用。大质量内的间质压力可减少大分子(如抗体)和效应细胞(如T细胞)的扩散。大多数实体瘤也缺乏T细胞共刺激分子。TME通常含有免疫抑制细胞，包括CD4+Tregs, MDSCs，抑制性CD8+T细胞，M2 TAMs和调节性NK/NKT细胞。这些免疫抑制细胞和TME中的肿瘤细胞可以释放大量可溶性的免疫抑制因子，包括转化生长因子β、IL-10、PD-L1、吲哚胺2,3-双加氧酶和血管内皮生长因子等，进入微环境。考虑到肿瘤和HLA的异质性，肿瘤新抗原疫苗的开发在理论上比TAA定向疫苗具有更强的特异性抗肿瘤作用和更弱的毒副作用，一直是癌症疫苗研究的主要热点(见2.1.2节)。鉴于肿瘤免疫微环境，开发基于免疫的联合疗法(例如，与佐剂或免疫检查点抑制剂联合)已成为癌症疫苗应用的一个关键趋势(见第2.1.4和2.4节)。4.讨论产品的临床前评价是进入临床转化的前提，合理的评价可以提高预测临床结果的可靠性。临床前评价所采用的参数、技术和方法是疫苗质量标准的重要组成部分。疫苗的临床前评价应充分阐明疫苗的作用和机制，而mRNA肿瘤疫苗临床前评价的重点是确定抗原特异性T细胞反应的产生(如T细胞的数量和活化)和效果(如T细胞的杀伤作用和抗原亲和力)。一般来说，在临床前评估中，定量的体外和体内试验用于评估mRNA癌症疫苗的效果和机制。根据目前对抗原特异性T细胞免疫应答的认识，评价参数主要包括①鉴定疫苗的理化特性；②mRNA转染APC的效率(如结合与摄取、内化与转运、表达与分布)；③APCs的分化、成熟和抗原提呈；④疫苗免疫刺激；⑤细胞免疫原性(如CTL的产生、增殖和靶细胞杀伤)；⑥体液免疫原性；⑦抗肿瘤作用及相关机制；⑧初步毒性（如细胞毒性、内脏毒性和溶血）。诸如颗粒大小、电荷、对mRNA的结合能力和负载率、稳定性(如时间、温度和血清稳定性)、聚乙二醇化和硬度等因素可影响抗原递送(如淋巴引流)。Son等人研究表明，尺寸为~220 nm的Mann-capsules具有良好的变形能力，通过50 nm孔膜后的回复率约为30%。与基于蛋白质或肽的疫苗不同，mRNA疫苗开发的第一步是确保mRNA序列中编码的信息能够有效地翻译成相应的蛋白质或肽。mRNA的体外和体内转染效率是mRNA疫苗临床前评价的重要参数，提高mRNA的转染效率是提高mRNA疫苗药效学的关键途径。然而，APCs的体外转染效率可能存在差异，DOTAP/ DP7 - 增加了绿色荧光蛋白mRNA在APCs(包括293T、JAWSII、DC2.4和BMDCs)中的体外转染效率分别为84.87±3.21%、12.23±1.35%、28.49±2.46%和14.51±2.35%。为了验证mRNA在体外和体内的转染效率，我们以多种APCs作为体外转染模型，在体内检测不同器官的多种APCs的mRNA转染效率。增强绿色荧光蛋白(FLuc)是实验中常用的转染蛋白。染料标记的mRNA或疫苗载体已广泛用于转染研究。共聚焦显微镜和流式细胞术常用于评估细胞内微转染(如递送、摄取和翻译)，共聚焦显微镜可更直观、准确地评估mRNA的翻译效率，交互式视频信息系统可用于评估全身或局部大转染(如分布、淋巴引流)。用于体内抗肿瘤活性评价的肿瘤模型主要包括治疗性或预防性皮下、原位和肺转移肿瘤模型，所建立的体内肿瘤模型应准确模拟人体病理。Bialkowski等人的研究表明TC-1肿瘤的TME可因肿瘤接种部位(即皮下、肺部和生殖道)的不同而有显著差异，这直接影响了E7-TriMix mRNA疫苗的抗肿瘤效果。在选择用于临床前评估的细胞或动物模型时，物种特异性是需要考虑的重要因素。为了获得更准确的评价信息，可以建立人源化动物模型。通过静脉注射人外周血单个核细胞(HLA-A2型)的CD34+造血干细胞建立的人源化小鼠，进入免疫缺陷NOD/ shi-scid IL-2Rγnull小鼠或C57BL/6小鼠，建立体内肿瘤模型(如结果表明，转染修饰的人CD133 mRNA的DCs处理人源化小鼠模型的中位生存期大于60天，转染修饰的小鼠CD133 mRNA的DCs处理同源小鼠肿瘤模型的中位生存期为38天。肿瘤疫苗理论上具有抗肿瘤复发和转移的作用，可以建立多种体内肿瘤模型进行评价，阐明这些疫苗在预防或治疗肿瘤转移或复发方面的优势。有效的抗肿瘤反应需要多个免疫细胞的协同作用，而不是单个细胞的作用。目前，大多数肿瘤疫苗的重点是诱导CD8+T细胞，但CD4+T细胞等免疫细胞在诱导和维持免疫记忆、增强CTLs的肿瘤杀伤作用中也发挥着重要作用。采用NKT配体(如α-GC)作为佐剂的mRNA Galsomes通过iNKT细胞诱导抗肿瘤作用。在含有CD4+和CD8+T细胞的培养系统中转染CD133 mRNA的DCs比仅含有CD4+或CD8+T细胞的培养系统中的DCs更有效地激活T细胞并杀死肿瘤靶细胞。也有人担心mRNA癌症疫苗的安全性和副作用。修饰后的mRNA可与血清蛋白结合形成血管闭塞，具有潜在的毒性。DOTAP/DP7-C mRNA具有良好的血清稳定性和较低的细胞毒性；然而，Lipo2000和PEI25K具有很强的细胞毒性。最后，我们期待mRNA癌症疫苗的成功临床转化。参考资料：He Q, Gao H, Tan D, Zhang H, Wang JZ. mRNA cancer vaccines: Advances, trends and challenges. Acta Pharm Sin B. 2022 Jul;12(7):2969-2989. doi: 10.1016/j.apsb.2022.03.011. Epub 2022 Mar 23. PMID: 35345451; PMCID: PMC8942458.