Suzhou Messenger Biotechnology Co., Ltd.

摘要：在过去的十年里，mRNA 疫苗的开发取得了显著进展，尤其是在 COVID-19 大流行期间。这篇综合性的综述检查了关键疫苗对新兴 COVID-19 变种的有效性以及提高疫苗有效性的策略。它还探讨了 mRNA 技术在应对其他传染病（如流感、呼吸道合胞病毒、艾滋病病毒、巨细胞病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、狂犬病病毒和尼帕病毒）方面的多功能性。分析涵盖了 mRNA 疫苗的安全性和临床进展，并评估了其在联合疫苗策略中的潜力。此外，它还涉及了与传递和可扩展性相关的挑战，同时强调了该领域未来发展的机遇。mRNA 优化、基于生物材料的传递和热稳定性设计方面的最新进展提供了有希望的解决方案。深入了解 mRNA 疫苗技术不断发展的格局至关重要，以最大限度地发挥其在应对多种病毒威胁、推进疫苗学和增强公共卫生未来大流行准备方面的重要作用。1. 引言 信使RNA（mRNA）在医学研究中的应用可追溯至1961年，当时科学家首次揭示了其在蛋白质合成中的关键作用。1984年，Krieg和Melton在实验室中成功合成功能性mRNA，成为该领域的重要里程碑。20世纪90年代，研究人员开始探索mRNA在癌症和传染病疫苗中的临床前应用。mRNA的独特优势在于其非感染性、非整合性（避免插入突变风险）、高效的胞质翻译能力，以及低成本的生产工艺。然而，mRNA的短半衰期、酶降解敏感性及免疫原性限制了其早期应用。通过化学修饰（如假尿苷替代尿苷）、序列优化及脂质纳米颗粒（LNPs）等递送系统的突破，mRNA疫苗在COVID-19大流行中展现了革命性潜力。 2. COVID-19 mRNA疫苗 Moderna的mRNA-1273和辉瑞/BioNTech的BNT162b2是COVID-19 mRNA疫苗的代表。mRNA-1273在III期试验中显示出94.1%的总体有效性和100%的重症预防率，而BNT162b2的有效性为95%。然而，CureVac的未修饰mRNA疫苗CVnCoV因对变异株效力不足（48.2%）未能成功，第二代疫苗CV2CoV正在研发中。针对奥密克戎等变异株，二价疫苗（如mRNA-1273.214和BNT162b2二价版）显示出更强的中和活性。目前，针对XBB.1.5亚型的更新疫苗已获FDA批准。 图1 mRNA疫苗研发里程碑时间轴3. COVID-19以外的mRNA疫苗 mRNA技术正扩展至流感、呼吸道合胞病毒（RSV）、HIV、巨细胞病毒（CMV）、埃博拉、寨卡、狂犬病和尼帕病毒等领域。下表总结了相关临床试验进展： 表1 针对病毒感染的mRNA疫苗临床试验（除COVID-19外） 4. 流感病毒mRNA疫苗 mRNA-1010是首个进入III期试验的四价流感疫苗，其针对H1N1、H3N2及B型流感的HA蛋白，显示出优于传统疫苗的免疫原性。此外，多价疫苗（如mRNA-1011/1012）通过纳入更多HA抗原，提供更广泛的保护。Moderna的mRNA-1083联合流感与COVID-19疫苗已进入III期试验，展示了联合疫苗的潜力。5. 呼吸道合胞病毒mRNA疫苗 mRNA-1345编码RSV预融合F糖蛋白，在老年人群中显示出83.7%的效力，并获FDA突破性疗法认定。目前正在儿童和孕妇中评估其安全性，以避免增强性呼吸道疾病（ERD）风险。6. HIV mRNA疫苗 mRNA-1644和mRNA-1574通过靶向HIV三聚体蛋白，正在I期试验中探索其诱导广谱中和抗体的能力。尽管HIV疫苗研发复杂，mRNA技术的灵活性为快速迭代提供了可能。7. 巨细胞病毒mRNA疫苗 mRNA-1647同时靶向CMV五聚体复合物和gB蛋白，II期试验显示其安全性和持久抗体反应。III期试验将进一步验证其在育龄女性中的保护效果。8. 埃博拉病毒mRNA疫苗 mRNA-1189靶向EBV包膜糖蛋白（gH、gL、gp42、gp220），正在I期试验中评估其预防EBV感染的潜力。9. 寨卡病毒mRNA疫苗 mRNA-1893在I期试验中诱导了强效中和抗体，目前正在进行II期试验以验证其广泛适用性。10. 狂犬病毒mRNA疫苗 CureVac的CV7202采用LNP递送系统，在低剂量下即可激发中和抗体，展现了mRNA技术的剂量优势。11. 尼帕病毒mRNA疫苗 mRNA-1215是首个针对尼帕病毒的mRNA疫苗，其I期试验旨在评估预融合F/G蛋白的安全性和免疫原性。12. 联合mRNA疫苗 mRNA-1653联合靶向人偏肺病毒（hMPV）和副流感病毒3型（PIV3）的F蛋白，I期试验显示双价疫苗的安全性和有效性。mRNA-1083联合流感和COVID-19疫苗的III期试验正在进行中。13. mRNA疫苗的挑战与机遇 挑战： 变异逃逸：针对高突变病毒（如HIV、流感）需快速更新抗原设计。 免疫持久性：加强针策略和个性化方案可延长保护。 安全性：罕见心肌炎、过敏反应与LNP组分相关，需优化递送系统。 储存与分发：研发耐高温制剂（如mRNA-1283）和微针贴片技术可提升可及性。 机遇： 通用疫苗：多价mRNA疫苗（如广谱流感疫苗）可覆盖多种毒株。 社会接受度：通过教育和群体免疫效应降低疫苗犹豫。14. 结论 mRNA疫苗在COVID-19中的成功验证了其快速响应和高效生产的优势。未来，该技术有望在流感、RSV、HIV等领域实现突破，并通过耐储存制剂缩小全球疫苗分配差距。持续优化递送系统、探索联合疫苗策略，以及应对公众信任问题，将是推动mRNA疫苗广泛应用的关键。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观，不代表本站立。

摘要:结核病（TB）是由基因密切相关的结核分枝杆菌复合群（MTBC）中的分枝杆菌引起的全球流行传染病。一个世纪以来，卡介苗（BCG）疫苗一直是预防结核病的主要措施。尽管它在有效预防儿童肺外结核方面效果显著，但在为成人提供肺结核保护方面缺乏一致的效力。因此，探索和开发能够为人群提供广泛保护的新型结核病疫苗，一直是医学研究中的一个重要领域。本文提供了目前正在进行临床试验的新型结核病疫苗的简要概述，讨论了它们的分类、保护效力、免疫原性、优点和局限性。在疫苗开发中，精心选择能够诱导强烈且多样化特定免疫反应的抗原至关重要。因此，我们总结了结核病疫苗所选抗原的分子特征、生物学功能、免疫原性以及相关研究。从疫苗和免疫原性蛋白中获得的这些见解将为新型分枝杆菌疫苗的开发提供信息，特别是mRNA疫苗，以有效控制结核病。 1.引言 结核病（TB）是由结核分枝杆菌复合群（MTBC）引起的一种传染性空气传播疾病。尽管它们的核苷酸序列高度相似（99.9%的相似性），但MTBC中的菌株根据宿主偏好和分子系统发育被分为不同的物种。全球人类结核病最常见的原因是结核分枝杆菌（M. tuberculosis 或 Mtb），其次是M. africanum，它在西非的病例中约占一半。此外，一些适应动物的物种，如M. bovis，可以感染广泛的宿主，导致人畜共患结核病，这对全球人类和兽医公共卫生构成了重大挑战。尽管治疗取得了进展，结核病仍然是最致命的传染病之一。根据世界卫生组织（WHO）的数据，2021年全球估计有1060万人感染了结核病，导致160万人死亡。目前，全球约四分之一的人口携带潜伏性结核感染（LTBI），虽然大多数人无症状，但大约5%-10%的人在一生中会发展成活动性结核病。2015年，WHO启动了结束结核病战略，旨在到2030年实现结核病发病率减少80%和结核病相关死亡率减少90%。然而，耐多药（MDR）菌株的全球传播，以及由人类免疫缺陷病毒（HIV）和2型糖尿病引起的并发症，增加了感染风险。此外，Mtb感染是HIV-1感染者死亡的主要原因。结核病和HIV-1共感染可以破坏宿主免疫系统，特别是通过损害CD4+ T细胞和巨噬细胞。开发创新的诊断方法、药物和疫苗对于有效应对这些挑战至关重要。疫苗接种被认为是实现全球结核病发病率和死亡率年度减少的最经济有效的策略之一。卡介苗（BCG）疫苗，目前唯一获得许可用于人类的结核病疫苗，为儿童提供了长期且强大的保护，预防粟粒性和脑膜炎结核病。然而，其在预防成人肺结核方面的有效性有限。由于Mtb的复杂基因组和结构，选择有效且安全的抗原一直是疫苗设计中的首要考虑因素。由于免疫学和分子生物学的进步，结核病疫苗开发取得了实质性进展。到2022年，有十六种疫苗候选处于不同的临床试验阶段，包括全细胞细菌疫苗、亚单位疫苗和mRNA疫苗。这些疫苗中使用的抗原涉及多种分枝杆菌菌株和十多种Mtb的结构或分泌蛋白，这些在实验室和临床实验中产生了不同的评估结果。本综述提供了传统和新型结核病疫苗的概述。此外，它还全面总结了结核病疫苗开发中选择的抗原在基础或临床研究中的发现，为开创性疫苗设计提供了宝贵的指导和策略。 2.全细胞细菌疫苗 全细胞细菌疫苗包括减毒、灭活和重组变体。卡介苗，源自减毒的M. bovis，被广泛使用，并对全球健康产生了重大影响。与亚单位疫苗相比，含有复杂抗原的全细菌疫苗可能潜在地诱导更多样化的免疫反应。卡介苗用于婴儿和幼儿，提供了80%的保护效力。然而，普遍接受卡介苗疫苗预防成人肺结核仍有待讨论。这表明卡介苗菌株可能与Mtb有不同的病理机制，可能导致免疫反应不足。实际上，在多年的连续传代过程中，卡介苗菌株经历了遗传变化，并失去了差异区域1（RD1）中的九个基因，这些基因已知对毒力很重要。卡介苗疫苗被发现可以预防播散性结核病，并降低全因死亡率。此外，它还可以提供一定程度的保护，防止由不相关病原体如疱疹和流感病毒引起的感染。这种广泛的保护被认为是通过触发先天免疫记忆和刺激异种淋巴细胞激活来实现的，这导致细胞因子分泌增加，巨噬细胞功能增强，T细胞反应改善，抗体水平提高。卡介苗疫苗在婴儿中触发的非特异性“训练免疫”可能比成人更有效，成人可能之前已经接触过非结核分枝杆菌（NTM）和其他病原体。为了解决卡介苗疫苗的局限性并增强其特异性，目前正在临床试验中研究几种新的全细胞细菌疫苗或疫苗接种策略。这些包括对BCG重新接种的研究，以及评估DAR-901（灭活M. obuense）、RUTI（Mtb细胞片段）、MIP（灭活M. indicus pranii）、MTBVAC（减毒M. tuberculosis）和VPM1002（重组BCG）等疫苗的IIb期和III期。 DAR-901是灭活的M. obuense，一种快速生长的分枝杆菌（RGM）的环境色素分枝杆菌。临床前研究表明，DAR-901可以诱导细胞和体液免疫，增强对Mtb的保护。然而，在坦桑尼亚进行的临床试验表明，观察到的效果可能在预防健康青少年结核病感染方面不显著。 RUTI®是一种由灭活的Mtb细胞片段制成的脂质体治疗疫苗。它可以诱导细胞免疫和体液免疫，特别是触发针对Mtb多种抗原的Th1反应。临床研究表明，RUTI安全且耐受性良好，最常见的不良反应是轻度至中度的注射部位反应。 MIP指的是灭活的M. indicus pranii，一种非致病性RGM。在一项随机、双盲、多中心临床试验中，MIP被证明是安全的，没有报告不良反应。此外，与安慰剂组（57%）相比，MIP组（67.1%）的患者在第四周实现痰培养转化的比例更高，表明MIP在清除Mtb方面可能发挥作用。 MTBVAC是设计了phoP和fadD26基因缺失的Mtb菌株的减毒疫苗，在洛桑进行的临床试验中显示出与卡介苗相当的安全性和免疫原性。MTBVAC是唯一一种减毒疫苗，包含所有Mtb的主要免疫优势抗原，如ESAT6和CFP10。 VPM1002是基于重组卡介苗的活疫苗，已在南非的新生儿中进行了临床试验，显示出安全性和比卡介苗更低的反应原性。然而，VPM1002的免疫原性被发现低于卡介苗疫苗。 Vaccae™是从非感染性结核分枝杆菌衍生的灭活疫苗，通过热灭活和高压空气剪切实现。Vaccae™已完成III期临床试验作为预防性结核病疫苗，疫苗可以诱导细胞免疫并减轻过敏炎症反应。此外，临床研究表明，使用Vaccae™作为辅助免疫疗法，显著提高了痰涂片阴性转化率（68%），促进了病变改善和空洞闭合，缩短了治疗时间，并减轻了化疗相关损伤。作为预防性疫苗，Vaccae™可以有效抑制Mtb的增殖和激活，阻碍LTBI的进展，并降低感染率。 鉴于它们与卡介苗相当的安全性和有效性，这些新型全细胞细菌疫苗有可能成为更好的替代品。特别是，应该注意到，减毒疫苗可能不适合免疫缺陷或HIV感染的个体，因为他们有更高的结核病进展风险。在这种情况下，开发灭活分枝杆菌和亚单位疫苗对于这一人群更为紧迫和合适。 3.亚单位疫苗 3.1 病毒载体疫苗 亚单位疫苗包括病毒载体疫苗和佐剂蛋白亚单位疫苗。与传统的灭活和减毒疫苗不同，这些疫苗使用整个病原体作为抗原，亚单位疫苗包含或表达特定的病原体蛋白，这降低了接种个体生病的可能性。目前，两种病毒载体疫苗（Ad5Ag85A 和 TB/FLU-04L）处于I期，而另一种（ChAdOx185A-MVA85A）处于IIa期。Ad5Ag85A 和 ChAdOx185A-MVA85A 疫苗分别基于人5型腺病毒（Ad5）和猴腺病毒。而TB/FLU-04L是一种活的重组流感A病毒疫苗。这些疫苗表达Mtb蛋白Ag85A，TB/FLU-04L也表达抗原ESAT-6。临床试验结果表明，ChAdOx185A-MVA85A疫苗诱导了特定的CD4+和CD8+ T细胞免疫反应，产生了IgG抗体，并且没有严重的不良反应。此外，TB/FLU-04L疫苗被发现是安全的，并且能够引发针对Mtb的特定Th1免疫反应。另一项研究表明，Ad5Ag85A肌肉注射疫苗是安全的，具有免疫原性，并刺激了多能T细胞反应，特别是在之前接种过BCG疫苗的个体中。病毒载体疫苗在生产效率和成本效益方面具有优势。与传统的灭活疫苗相比，它们能够通过诱导强烈且持久的免疫反应来提供持久的免疫力。然而，评估病毒载体疫苗的安全性和有效性时，必须考虑某些限制。一个担忧是，针对载体的预先存在的免疫力是否会影响其效力。研究表明，之前接触过流感病毒可能会影响对目标抗原的反应。腺病毒疫苗也面临类似的挑战，因为在接种个体中对Ad5的中和抗体水平升高已经显示出抑制重组腺病毒疫苗的免疫原性，特别是在Ad5抗体滴度高的地区。此外，存在与流通的野生型病毒发生遗传重组的风险，可能导致抗原基因的丢失和毒力的恢复。 3.2 佐剂蛋白亚单位疫苗 除了病毒载体疫苗外，目前有五种蛋白亚单位疫苗正在进行临床试验。这些包括ID93 + GLA-SE（QTP101）和AEC/BC02处于IIa期，H56: IC31和M72/AS01E处于IIb期，以及GamTBvac处于III期。 ID93 + GLA-SE是一种重组融合蛋白，由四种Mtb抗原（Rv1813c、Rv2608、Rv3619c和Rv3620c）与含有TLR4L的佐剂（GLA-SE）结合而成。I期临床试验表明，其安全性和有效性，能够诱导强烈的抗原特异性血清抗体和Th1型细胞免疫反应。 AEC/BC02包含Ag85B抗原和EC融合蛋白（ESAT6-CFP10），以及由未甲基化的胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（CpG）DNA片段和铝盐衍生的佐剂BC02。虽然作为一种预防性疫苗效果不佳，但在LTBI的临床前模型中显示出作为免疫治疗对抗进展性疾病的潜力。 H56: IC31结合了三种Mtb抗原（Ag85B、ESAT-6和Rv2660c）和IC31佐剂。在动物上进行的研究表明，H56: IC31增强有潜力控制晚期Mtb感染并限制潜伏性结核病。尽管在I期试验中一些受试者观察到短暂的心血管不良事件，但疫苗诱导的抗原特异性IgG反应和表达Th1细胞因子的CD4+ T细胞。 M72/AS01E是由两种Mtb抗原Mtb32a（PepA）和Mtb39a（PPE18）组成的重组融合蛋白，带有基于脂质体的AS01佐剂系统。在感染的成年人中，它显示出54.0%的保护效果，防止活动性肺结核病，没有显著的安全问题。 GamTBvac包括两种分枝杆菌融合蛋白，Ag85A和ESAT6-CFP10，它们固定在右旋糖酐上。该疫苗还包含一种由DEAE-右旋糖酐核心以及TLR9激动剂组成的佐剂，即CpG寡脱氧核苷酸。它在小鼠和豚鼠结核模型中显示出强大的免疫原性和对Mtb H37Rv菌株的显著保护效果。II期研究表明，它能够在健康成年人中诱导抗原特异性IFN-γ释放和表达Th1细胞因子的CD4+ T细胞。 结核病亚单位疫苗提供了几个优势特点，包括低成本、易于准备和安全性。一些疫苗是非常有希望的LTBI潜在治疗方法。重要的是收集更多数据并进行研究，以更好地了解这些结核病亚单位疫苗的长期有效性和安全性，特别是在像HIV这样的合并症人群中。正在进行的研究将为这些疫苗在临床实践中的潜在使用提供宝贵的见解。 4.mRNA疫苗 信使RNA（mRNA）疫苗已成为一种新型疫苗类别，近年来在COVID-19 mRNA疫苗的开发和授权中获得了显著的关注和成功。由于它们在疫苗设计上的灵活性、生产时间短、成本效益以及激发细胞和体液免疫反应的能力，mRNA疫苗已成为抗击传染病的主要候选疫苗之一。mRNA疫苗的设计取决于仔细的抗原选择。理想的目标抗原应该是免疫原性的，并且能够激发保护性免疫反应，确保疫苗有效地产生针对特定病原体所需的免疫反应。然而，mRNA疫苗的热稳定性可能存在挑战，特别是在获得可靠冷藏系统的途径有限的地区。mRNA是脆弱的，如果不在适当的温度下储存和运输，容易降解，需要冷链储存和分发。 通过开发具有改进热稳定性的mRNA疫苗来克服这一限制，将增强它们在资源受限地区的可行性和可访问性。目前，唯一的一种结核病mRNA疫苗，BNT164，正在进行I期临床试验，以确定在三剂计划中的安全和耐受剂量。没有公开的报告可用，关于BNT164在预防结核病方面的保护效果、免疫原性和安全性。需要进一步的研究来验证mRNA疫苗是否可以激发针对结核病更强大和更全面的免疫反应。 5.结核病疫苗的抗原选择 如前所述，分枝杆菌的抗原在结核病亚单位和mRNA疫苗的开发中得到广泛使用（表1）。这些抗原包括结构蛋白、与毒力相关的蛋白以及细菌表面存在的免疫调节因子或分泌的蛋白。本综述部分深入探讨了特定基因及其编码的细胞组分，为未来的抗原选择和疫苗设计提供了有价值的见解。 表1:结核病亚单位疫苗的免疫原性蛋白。 5.1. fbpA（mpt44, Rv3804c; Ag85A） 纤连蛋白结合蛋白（Fbps），也称为抗原85复合物，包括FbpA、FbpB和FbpC，位于结核分枝杆菌（Mtb）的细胞壁中，并具有分泌能力。所有的Fbps都包含一个羧酸酯酶结构域，每种蛋白都作为酰基转移酶参与分枝杆菌细胞壁的形成。抗原85复合物在促进6,60-二酰基（TDM）的生物合成和维持Mtb细胞壁结构稳定性方面发挥关键作用。研究表明，FbpA表达的缺失抑制了Mtb在人和小鼠类巨噬细胞系中的复制，表明FbpA可能在致病机制中发挥作用。分泌的抗原85蛋白具有高度免疫原性，并持续由细菌表达，对刺激B细胞和T细胞反应至关重要。特别是T细胞，可以通过释放细胞因子和激活各种免疫细胞（如巨噬细胞、自然杀伤（NK）细胞、树突状细胞（DC）和细胞毒性T（Tc）细胞）来激活细胞和体液免疫系统。这种协调的免疫反应有助于破坏细胞内Mtb感染。在目前处于临床试验阶段的疫苗中，AEC/BC02、GamTBvac、Ad5Ag85A、TB/FLU-01/4L和ChadOx185A使用Ag85A作为抗原成分。 5.2. fbpB（mpt59, Rv1886c; Ag85B） FbpB是一种分泌蛋白，负责细菌细胞包膜的生物合成。Fbps在氨基酸水平上具有高度的相似性，有68-80%的一致性。这表明这三种酶可能都参与了细胞壁的酰基化，与FbpA和FbpB相比，FbpC可能发挥更关键的作用。由于它们的酶活性和作为分泌蛋白的状态，Fbps不仅作为潜在的药物靶点相关，而且作为诊断抗原。定量分析包括Fbps在内的分泌细菌蛋白的水平，可以提供有关Mtb生长阶段的见解。目前，只有一种疫苗H56:1C31使用Ag85B作为抗原。 5.3. PPE18（mtb39a, Rv1196） PPE18是PPE家族的成员，其特点是包含一个带有脯氨酸-脯氨酸-谷氨酸（PPE）基序的保守N端结构域。这些蛋白被认为参与了抗原变异和疾病致病机制。蛋白质组学结果鉴定了8种PE和PPE家族蛋白是Mtb培养滤液蛋白（CFP），包括PPE18以低丰度存在，这表明其可能被分泌。然而，另一项研究发现PPE18在Mtb的裂解物中但不在CFP中，表明它可能不是分泌抗原。额外的研究表明PPE18与Mtb的细胞壁相关并暴露在细胞表面。有建议称PPE18可以通过与巨噬细胞中的TLR2相互作用触发抗炎反应，从而产生白细胞介素-10（IL-10）。在先天免疫反应中，巨噬细胞分泌的细胞因子IL-12和TNF-α在促进Th1 T细胞的发展和增强细胞介导的免疫反应中发挥关键作用。这些免疫反应对于对抗细胞内感染，如结核病至关重要。然而，PPE18已证明能够在LPS刺激下抑制巨噬细胞中促炎细胞因子的产生。这是通过上调抑制因子3（SOCS3）的表达和酪氨酸磷酸化，随后抑制转录因子p50、p65和c-rel的核转移来实现的。此外，PPE18有能力阻碍巨噬细胞通过MHC II类介导的抗原呈递。这导致CD4+ T细胞的激活受损，随后影响B细胞的反应。总的来说，这些发现表明PPE18作为免疫抑制因子，并且在Mtb的免疫逃逸中发挥关键作用。疫苗M72/AS01E选择了PPE18作为抗原之一。 5.4. PPE42（Rv2608） PPE42是Mtb PPE蛋白家族的成员。PPE42作为强效的B细胞抗原，能够诱导强大的体液免疫反应，同时引发相对较低水平的T细胞反应。PPE42是ID93+GLA-SE/QTP101疫苗的抗原。 5.5. pepA（mtb32a, Rv0125） PepA是一种假定的丝氨酸蛋白酶，功能未知，被认为是一种分泌蛋白。它有能力促进外周血单核细胞（PBMC）的增殖并诱导IFN-γ的分泌。PepA在不同分枝杆菌物种中的高保守性表明其作为有希望的疫苗靶点的潜力。PepA在M72/AS01E疫苗中与PPE18融合。 5.6. esxA (esat-6, Rv3875) EsxA，也被称为早期分泌性抗原靶标6千道尔顿（ESAT-6）。它属于WXG100家族，该家族由大约23个蛋白质组成，这些蛋白质大小约为100个氨基酸。这个家族中的蛋白质表现出螺旋结构，并显示出由保守的W-X-G基序产生的独特的发夹弯曲。这种蛋白质通过ESAT-6分泌系统1（ESX-1），也称为VII型分泌系统（T7S），被分泌出来。编码ESAT-6以及一个10千道尔顿培养滤液蛋白（CFP10）的基因位于RD1区域。如前所述，这个区域存在于所有有毒力的Mtb和M. bovis菌株中，但在卡介苗菌株中不存在。将ESAT-6和CPF10重新引入卡介苗菌株会导致菌落形态的显著变化以及宿主内毒力的增加。ESAT-6作为Mtb中的毒力因子发挥着至关重要的作用，通过几种机制帮助免疫逃逸。首先，ESAT-6阻碍宿主细胞中的抗原呈递过程。它与内质网中的宿主蛋白beta-2-微球蛋白（β2M）相互作用，隔离β2M，并抑制MHC-I-β2M复合物在细胞表面的展示，从而降低MHC-I介导的抗原呈递。其次，ESAT-6与Mtb的先天免疫反应减少有关。它通过阻碍Toll样受体（TLR）信号传导，抑制转录因子NF-κB和干扰素调节因子（IRFs）的激活。此外，ESAT-6直接以p38 MAPK依赖性方式抑制IFN-γ的产生和人T细胞的增殖。第三，ESAT-6可以调节宿主细胞死亡。它在中性粒细胞中诱导坏死，以及在THP-1人巨噬细胞中诱导凋亡。ESAT-6是一种强效抗原，能够触发T细胞免疫反应，并在结核感染的早期阶段被T细胞识别。此外，它可以刺激B细胞产生特异性抗体。因此，ESAT-6经常被用作诊断工具，并包含在疫苗配方中。AEC/BC02、H56:1C31、GamTBvac、TB/FLU-01/4L 4种疫苗选择ESAT6作为共同抗原。 5.7. esxB (cfp10, Rv3874) CFP10是另一种WXG100家族蛋白，可以与ESAT-6形成紧密的1:1复合物，并通过ESX-1分泌。磷酸化蛋白质组学和分泌体数据显示，CFP10在T49位点的磷酸化由Mtb丝氨酸/苏氨酸激酶PknA和PknB促进，形成CFP10同源二聚体的形成，同时抑制ESAT6的分泌。CFP10/ESAT6复合物可以与细胞表面受体相互作用，影响宿主细胞行为。已经显示它可以抑制或促进巨噬细胞中TNF-α的产生，从而调节巨噬细胞细胞死亡。此外，该复合物抑制RAW264.7细胞中活性氧物种（ROS）的产生，并降低LPS诱导的NF-κB激活。此外，CFP-10，而不是ESAT-6，特别在人中性粒细胞中触发Ca2+反应，可能有助于它们在Mtb感染期间的招募和激活。CFP10和ESAT-6都具有高度免疫原性，并与人类的毒力有关。值得注意的是，CFP10引发强烈的细胞毒性T淋巴细胞（CTL）反应，这种反应被招募到肺部，在Mtb感染的小鼠中占肺部CD8+ T细胞的高达30%。这些发现为旨在引发CD8+ T细胞反应的疫苗策略提供了希望。AEC/BC02和GamTBvac疫苗选择EsxB作为抗原。 5.8. Rv1813c Rv1813c是一种分泌蛋白，其表达受Mtb的双组分信号系统（TCSS）调节。TCSS的DosR和MprA蛋白可以结合到Rv1813c的上游启动子，并在对缺氧、一氧化氮和一氧化碳的反应中增强其转录。Rv1813c靶向线粒体以操纵宿主代谢。在真核细胞中表达时，它被运输到线粒体的膜间空间，从而通过增强氧化磷酸化代谢途径来增加ATP产生。这反过来又影响感染Mtb的巨噬细胞的代谢和凋亡反应。作为保守的潜伏期抗原，Rv1813c是疫苗开发有希望的候选者。该蛋白能够被T细胞识别，并在小鼠中激活IFN-γ/TNF和TNF/IL-2细胞因子的表达，导致强烈的CD4+ T细胞反应。值得注意的是，与Rv3619c、Rv3620c和Rv2608相比，Rv1813c刺激了最多的IFN-γ和/或TNF阳性CD8+ T细胞。ID93+GLA-SE/QTP101选择Rv1813c作为抗原。 5.9. esxV (Rv3619c) 和 esxW (Rv3620c) Rv3619c和Rv3620c属于WXG100家族，并通过Mtb中的T7S排泄。与ESAT-6/CFP10类似，Rv3619c和Rv3620c相互作用形成1:1异二聚体复合物。Rv3619c和Rv3620c都可以诱导IFN-γ的产生和T细胞反应，表明它们是具有多个T细胞免疫原性表位的Mtb的良好疫苗候选者。Rv3619c和Rv3620c都是ID93+GLA-SE/QTP101疫苗中的抗原。 5.10. Rv2660c Rv2660是一种与潜伏期相关的蛋白质，其功能未知。研究表明，Rv2660可以在LTBI个体中诱导增加IFN-γ的产生，更多的活性T细胞数量，以及增强特定的CD4+ T细胞增殖。H56:1C31使用Rv2660c作为抗原。 6.结论和展望 结核病是人类历史上最古老且最致命的疾病之一，给健康、社会和经济带来了重大负担，特别是在低收入和中等收入国家。活动性肺结核患者可以通过咳嗽或打喷嚏将结核分枝杆菌散播到空气中。Mtb感染的主要靶点是肺泡巨噬细胞。如果不能及时清除，细菌在巨噬细胞内复制，然后感染其他细胞，引发强烈的免疫反应。中性粒细胞、淋巴细胞和其他免疫细胞迁移到感染部位，形成逐渐发展成特征性肉芽肿结构的细胞浸润，最终钙化。在这些肉芽肿中，Mtb可以保持休眠状态，非代谢活跃状态多年、几十年甚至一生。目前，全球有超过1亿人患有潜伏性结核感染（LTBI），这可能随时发展成高度传染性且可能致命的活动性结核病。 结核病的治疗主要依赖抗生素。然而，耐多药结核病（MDR-TB）的出现使得两种最有效的一线药物——异烟肼和利福平失效。替代的二线治疗方案需要大量昂贵且有毒的药物。此外，HIV-TB共感染的结核病管理变得更加具有挑战性。HIV阳性患者发展成活动性结核病的风险是未感染个体的26-31倍。HIV-TB共感染需要长期治疗，由于复杂的药物相互作用和不良反应，同时治疗两种疾病面临额外挑战。 在这种情况下，开发预防和治疗结核病的新型疫苗是紧迫和必要的。随着疫苗研究技术的进步，几种新的疫苗候选已经进行了临床试验。然而，目前的临床研究表明，这些新型疫苗在诱导免疫反应和清除病原体感染方面并未显示出比卡介苗（BCG）的显著优势。此外，这些疫苗在HIV患者和免疫功能低下个体中的有效性和安全性仍需评估。显然，在疫苗设计和抗原选择策略中存在值得注意的问题：（1）Mtb与宿主之间的相互作用，以及调节免疫系统的机制尚未完全理解。Mtb基因组由4.4 Mb组成，包含大约4000个基因，但大多数基因的功能仍然不清楚。研究与Mtb增殖、毒力和休眠相关的基因可能为疫苗设计或药物开发提供新目标。（2）开发预防性和治疗性结核病疫苗同等重要。一方面，我们需要开发卡介苗疫苗的替代品，以实现更持久和特定的保护。另一方面，需要针对活动性和潜伏性结核感染的治疗性疫苗，以消除体内的病原体并对抗耐药菌株。 （3）Mtb可以分泌多种抗原，作为免疫原性蛋白和毒力因子，参与调节宿主细胞死亡、抑制宿主免疫信号通路、调节宿主细胞抗原呈递和调节宿主细胞细胞因子产生等各种生理活动。修改这些抗原以增强其免疫原性并减少其副作用是需要解决的问题。 （4）目前的疫苗评估主要集中在辅助T细胞反应和IFN-γ分泌上，对体液免疫在抗击结核病感染方面的研究有限。考虑在疫苗抗原设计中纳入B细胞表位可能导致更平衡的细胞和体液免疫反应，可能产生更好的效果。 随着COVID-19大流行，mRNA疫苗的开发似乎已进入黄金时代。mRNA疫苗引入了一种新型疫苗，通过脂质纳米颗粒将编码病原体抗原的信使RNA传递到哺乳动物细胞中，引发强烈的细胞和体液免疫反应。mRNA疫苗提供了灵活性和适应性，只需要改变编码序列即可表达不同的抗原。多种mRNA疫苗可以共享相同的纯化方法和生产线，显著缩短开发周期。此外，mRNA疫苗在融合表达多种抗原方面具有优势。开发多价结核病疫苗以增强其免疫原性也是一个有希望的发展方向。如果mRNA疫苗能够解决生产成本、储存和运输稳定性方面的问题，它们在应用上可能具有更大的前景。 总之，新的研究理论和技术进步为疫苗开发注入了新的活力，敦促我们继续抗击结核病，进一步减少结核病给人类社会造成的损失。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要:信使RNA（mRNA）癌症疫苗的研发已经通过应用个性化的癌症抗原、mRNA的结构优化，以及开发替代的RNA基表达载体和高效的靶向递送载体，逐渐克服了众多挑战。目前，编码肿瘤相关抗原（TAAs）、肿瘤特异性抗原（TSAs）或免疫调节剂的各种癌症疫苗正在进行临床试验。在本文中，我们总结了mRNA的优化以及RNA基表达载体在癌症疫苗中的出现。我们首先回顾了最先进的靶向脂质纳米颗粒（LNPs）的进步和应用，然后介绍了mRNA癌症疫苗的主要分类和临床应用。总的来说，mRNA疫苗正在成为癌症免疫治疗的中心焦点，提供解决癌症治疗中多个挑战的潜力，无论是作为单一疗法还是与当前癌症治疗的组合使用。 1.介绍 肿瘤学领域最近通过引入基于mRNA的肿瘤疫苗取得了重大进展，标志着癌症免疫治疗的新时代。这些疫苗利用mRNA的多功能性来激发针对癌症的强烈免疫反应，通过编码肿瘤抗原来实现。这种方法促使免疫系统识别并消除表达这些抗原的癌细胞。mRNA疫苗的一个关键优势是其卓越的安全特性。与基于DNA的治疗方法不同，mRNA疫苗不会整合到宿主基因组中，从而消除了插入突变的风险。此外，mRNA同时编码多个抗原的能力提高了疫苗的效力，并为个性化疫苗的开发铺平了道路。mRNA表达的短暂性质确保了抗原刺激是暂时的，有效地降低了慢性炎症或自身免疫反应的可能性。此外，mRNA疫苗的快速设计和合成能力使人们能够迅速应对不断演变的肿瘤学挑战，包括根据个体患者的特定肿瘤特征定制疫苗，标志着向个性化癌症治疗迈出了重要一步。尽管mRNA癌症疫苗显示出相当的前景，但其更广泛的应用受到几个挑战的阻碍。这些挑战包括mRNA固有的不稳定性、需要高效和有针对性的递送系统以及肿瘤细胞可能的免疫耐受和逃避。这些挑战是当前研究工作的重点。因此，优化mRNA序列以实现最大的蛋白质表达、确保mRNA稳定性以及增强递送方法以实现最佳的细胞摄取和抗原呈递是正在进行研究的关键领域。针对2019冠状病毒病（COVID-19）的mRNA疫苗的成功开发通过全面优化mRNA结构克服了技术瓶颈。这一成就是通过对mRNA的每个方面进行重新设计和增强，从而提高其稳定性和表达效率而实现的。此外，多种mRNA递送系统的进步促进了mRNA分子的高效和靶向递送。mRNA癌症疫苗也从所有这些进展中受益，随着临床试验的进展，mRNA癌症疫苗正在成为抗击癌症的有希望的工具。本综述深入探讨了mRNA疫苗在肿瘤学领域的开发和应用。我们全面总结了mRNA癌症疫苗的开发历史，突出了抗原表达载体的结构优化以增强mRNA稳定性和翻译效率。此外，我们还讨论了其他基于RNA的抗原表达载体在癌症疫苗开发中的应用和未来前景。我们介绍了用于mRNA疫苗的LNP递送系统，强调了靶向策略。我们还阐明了各种类型的mRNA癌症疫苗及其目前的发展状态。预计mRNA疫苗将克服癌症治疗中的各种挑战，并成为癌症免疫治疗的主要方式。 2.mRNA癌症疫苗作为一种创新治疗方法的概念 随着两种COVID-19疫苗的应用，mRNA疫苗的流行度显著上升，标志着它们的发展和公众认可的一个关键时刻。然而，mRNA疫苗的研究和开发早在COVID-19大流行之前就已经开始了。这一旅程始于体外合成mRNA及其在体内表达的成功（表1）。在20世纪90年代初，人们开始努力开发用于预防肿瘤的mRNA疫苗。Martinon F.等人的一项里程碑式研究表明，使用包裹在脂质体中的mRNA编码流感病毒核蛋白（NP），在小鼠中诱导产生抗流感细胞毒性T淋巴细胞（CTLs），展示了首次使用mRNA刺激体内抗原特异性免疫反应。Boczkowski等人通过将编码肿瘤抗原的mRNA转染到树突细胞中，进一步推动了这项研究，导致在体外和体内产生CTLs。这项研究在展示mRNA诱导抗肿瘤免疫反应的潜力方面具有关键意义。然而，早期的mRNA分子由于不稳定性和低表达效率而面临限制。未修饰的mRNA最初因其高免疫原性而闻名，通过toll样受体（TLR3、TLR7、TLR8和TLR9）激活先天免疫反应。随后将修饰的核苷（如m5C、m6A、m5U、s2U和伪尿嘧啶）纳入mRNA配方中显著降低了它们的免疫原性，完全用伪尿嘧啶替代尿嘧啶提高了mRNA的稳定性和翻译效率。做出这些突破性发现的科学家Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士因其关于核苷碱基修饰的发现，使COVID-19有效的mRNA疫苗的开发成为可能，被授予2023年诺贝尔生理学或医学奖。 表1. mRNA疫苗开发中的最新里程碑事件 对siRNA的脂质体传递的研究为LNP系统的进展提供了宝贵的见解。自那以后，LNPs已被验证为体内mRNA传递的有效载体，在各种预防性和治疗性疫苗策略中。COVID-19大流行凸显了mRNA技术的巨大潜力，为mRNA基础癌症疫苗的开发提供了宝贵的见解。此外，个性化新抗原疫苗的出现为患有各种恶性肿瘤的患者带来了实质性的临床益处。mRNA-4157与pembrolizumab联合进入黑色素瘤患者的III期临床试验，代表了个性化mRNA癌症疫苗领域的一个重大里程碑。当前对mRNA癌症疫苗的研究主要集中在消除mRNA的免疫原性和不稳定性、开发高效和有针对性的mRNA递送系统，以及推进个性化mRNA癌症疫苗的开发。本文的后续部分将对这些关键方面进行更全面的探讨。 3.用于抗原表达的RNA基载体 3.1.体外转录mRNA的设计策略 体外转录（IVT）mRNA的结构，反映真核mRNA，包括5'帽、编码蛋白质的开放阅读框（ORF）、5'和3'非翻译区（UTRs）以及3'聚（A）尾。每个mRNA片段的结构复杂性显著影响翻译效率、属性和免疫原性，使优化对mRNA技术的效力至关重要。对于IVT mRNA，5'帽结构（m7GpppN）对稳定性和翻译效率至关重要。形成帽的两种主要方法是天花病毒capping酶（VCE）介导的capping和共转录capping。VCE capping提供特异性，但成本更高，复杂性更大，而共转录capping更简单但效果较差。最近的进步包括使用VCE在5'端引入GTP类似物，创建修饰的mRNA。此外，将T7 RNA聚合酶与VCE整合简化了帽修饰mRNA合成，减少了对昂贵类似物的需求。持续的帽类似物优化显著提高了mRNA稳定性和转录，增强了其研究和应用潜力（表2）。此外，最近的一项研究表明，随着年龄的增长，mRNA帽中的cap1向cap2转变，减少了RIG-I受体激活并增加了mRNA稳定性。纳入cap2可能减少免疫原性并延长mRNA寿命。 表2. 不同代的 mRNA 帽类似物 mRNA的5'非翻译区（UTR），对基因表达调控至关重要，可以优化以提高翻译效率。例如，调整AUG密码子位置或纳入非结构化序列可以提高翻译效率。较短的5' UTR，大约17个核苷酸，也有助于减少变异性和翻译问题。与5' UTR类似，3' UTR也包含几个调控元件，在调节mRNA稳定性、亚细胞定位和翻译效率方面也起着关键作用。关键策略包括避免miRNA结合位点，消除腺嘌呤/尿嘧啶富集元件，并最小化其长度。尽管设计最佳UTRs存在挑战，但自然UTRs，如BNT162b2 COVID-19疫苗中使用的人类α-珠蛋白mRNA的5' UTR，通常因其证明的基因表达效率而更受青睐。然而，UTRs对不同类型的细胞影响不同，需要针对特定目标细胞进行定制优化。高通量筛选（HTS）技术和遗传算法的快速发展，有助于从细胞或病毒基因组中识别出潜在的优化序列，这些序列来自5' UTR和3' UTR的多样化库。 mRNA中编码序列（CDS）的优化对于有效的基因表达至关重要。常见的策略包括将宿主细胞中罕见的密码子替换为更普遍的同义密码子。2005年，Karikó等人通过纳入前文提到的修饰核苷，解决了mRNA高免疫原性和低蛋白表达的挑战。此外，GC含量和mRNA二级结构等因素显著影响mRNA翻译。然而，尽管这些优化策略有效，但在充分发挥mRNA序列潜力以达到最佳性能方面仍有局限性。在精准医学领域，开发mRNA设计算法是一个有前景的方法，以克服这些挑战。这些算法专注于识别具有稳定二级结构、增强翻译效率和优化密码子的mRNA序列，预计将大大促进基于mRNA的技术发展。我们在这里列出了一些，以及它们的特点和优缺点（表3）。 表3. mRNA设计算法。 聚腺苷酸尾，以长重复的聚腺苷酸序列为特征，在防御mRNA免受酶解乙酰化和降解方面发挥着关键作用，从而增强其稳定性和翻译效率。在聚腺苷酸序列之间加入短序列或硫代磷酸已被证明可以进一步提高稳定性。例如，BNT162b2的聚腺苷酸尾序列包括30A + 10GCAUAUGACU + 70A的结构。此外，最近的一项研究表明，含有20%胞嘧啶的聚腺苷酸尾可以保护mRNA免受去乙酰化酶活性的影响，并显著提高mRNA的翻译效率和半衰期。 mRNA结构的优化策略可以协同使用，以增强蛋白质生产。mRNA疫苗的进步强调了需要一个普遍标准化的mRNA设计和筛选协议。全面的筛选和精确定制的针对特定目标的序列有望在未来的mRNA设计中实现多样化的增强。这种方法使个性化适应特定细胞类型和独特的微环境，从而最大化每个mRNA转录本的蛋白质合成效率。 3.2.其他基于RNA的抗原表达载体 mRNA目前的不稳定性在其作为治疗剂的应用中提出了重大限制，促使最近的研究专注于探索替代的RNA载体。除了线性mRNA，其他几种类型的RNA载体迅速发展（图1）。其中一种有前景的载体是自我复制的RNA（saRNA），它来源于病毒并携带RNA聚合酶序列。这种saRNA表现出自我复制和翻译能力，使其能够以最小的量引发可检测的保护性免疫反应。这一特性表明saRNA可以有效地应用于癌症疫苗。几项探索这种潜力的临床前研究已经在进行中。例如，一项比较研究表明，针对人乳头瘤病毒（HPV）的saRNA与未修饰和修饰的非复制mRNA相比，显示出更强的抗肿瘤效果。然而，目前尚不清楚RNA聚合酶在体内是否会引发免疫反应。 图1. 在 mRNA 癌症疫苗中使用的不同类型的 RNA 表达载体 此外，saRNA的较大尺寸可能为现有递送系统带来新的挑战。解决这个问题的一个潜在策略是将编码RNA聚合酶的序列与目标蛋白的序列在空间上分离。 环状RNA（circRNA），由于其共价环状结构，由于其对RNase的抗性，提供了比mRNA更高的稳定性。这一特性为RNA疫苗提供了独特的优势。Qu等人开发的circRNA疫苗平台已显示出对多种COVID-19变体的保护效果，为基于circRNA的癌症疫苗的开发提供了宝贵的见解。研究表明，编码抗原或细胞因子的circRNA分子在抑制肿瘤方面比mRNA疫苗更有效。此外，Amaya等人强调了circRNA作为佐剂在增强抗肿瘤效果中的作用。然而，这些效果背后的确切机制尚未完全理解。在最近的一项研究中，Huang等人表明，肿瘤特异性circRNA circFAM53B通过表达特定肽段启动抗肿瘤免疫，强调了circRNA在免疫疗法中的潜力。 尽管取得了这些进展，circRNA合成仍然存在挑战，包括次优的环化效率和酶等试剂的高成本。尽管如此，circRNA作为一种有前景的基于RNA的治疗剂和疫苗类别，具有重要的未来潜力。 最近的一项进展涉及将短双链RNA（dsRNA）与单链mRNA杂交，形成树状、梳状结构，既作为抗原表达载体，又作为免疫佐剂。这种方法允许通过操纵dsRNA的长度、序列和数量，精确控制mRNA疫苗中的免疫刺激强度。这种梳状RNA设计适用于正在开发的多种mRNA疫苗，预计将显著提高其效力和安全性。 mRNA疗法的一个关键组成部分是递送系统。常见的递送系统包括精蛋白、脂质复合体（LPX）、脂多聚复合体（LPP）、病毒样颗粒（VLPs）、树突细胞和脂质纳米颗粒（LNPs）。由于LNP技术在当前应用中最先进的地位，本综述主要关注LNP技术的应用。 LNPs通常由阳离子或可电离脂质、辅助脂质、胆固醇和聚乙二醇化脂质组成。阳离子或可电离脂质在酸性条件下带正电荷，通过静电相互作用与带负电荷的mRNA结合。在内体中，这些脂质质子化，有助于mRNA逃逸以进行细胞质中的抗原表达。胆固醇提高LNP稳定性，帮助内吞作用和内体逃逸，而磷脂促进mRNA封装和稳定性，聚乙二醇化防止体内蛋白-LNP相互作用。 最初为递送siRNA而开发的LNP技术已经适应于mRNA封装和递送。虽然提供了高效的mRNA包装和生物相容性，但大多数LNPs在给药后在肝脏中积累，可能导致肝毒性。当前LNP-mRNA癌症疫苗的重点是针对选择性mRNA递送到特定器官或细胞的靶向策略。 LNP靶向的最新进展包括被动或主动方法到肿瘤。有效的抗肿瘤免疫取决于将编码抗原的mRNA递送到抗原呈递细胞（APCs），设计用于靶向免疫细胞的LNP预计将增强抗肿瘤反应并最小化全身副作用。作为被动靶向方法，靠近淋巴结的皮下注射在多项研究中证明是有效的。然而，皮下给药的LNPs也可以在肝脏和脾脏等器官中积累，可能影响疫苗的效力和安全性。 LNP脂质结构的修饰是另一种靶向策略，因为LNPs自然地在体内与血浆蛋白相互作用，形成“蛋白冠”，改变它们与细胞和器官的相互作用。临床前研究表明，这些修饰可以显著影响mRNA递送和LNP靶向。例如，脂质113-O12B特别靶向淋巴结，并被大量树突细胞和巨噬细胞摄取，诱导强大的免疫反应，并且当与抗PD1抗体结合时，实现了40%的完全肿瘤缓解率。然而，体内筛选有局限性，包括动物使用的伦理问题和体外筛选无法准确预测体内递送效率。 调节LNPs的内部和/或外部电荷对于靶向至关重要。为组织特异性mRNA递送和CRISPR/Cas基因编辑开发的SORT纳米颗粒与血清蛋白相互作用，这些血清蛋白结合到目标器官细胞上的受体，允许选择性器官靶向。然而，依赖于内源性患者蛋白进行靶向可能导致脱靶效应和个体间变异。 LNPs的被动靶向因其简单性和广泛适用性而受欢迎，但缺乏特异性。主动靶向虽然更具体和高效，但涉及更高的成本和潜在的免疫原性风险。因此，靶向LNPs在mRNA递送中代表了一个有前景的途径，未来的研究需要优化被动和主动策略，以提高LNP在mRNA和药物递送中的性能和安全性。 4.mRNA癌症疫苗的分类 4.1.编码病毒抗原的mRNA基础癌症疫苗 针对病毒抗原的mRNA基础癌症疫苗的开发是一个新兴领域。这些疫苗特别适用于与病毒相关的恶性肿瘤，如人乳头瘤病毒（HPV）、乙型肝炎（HBV）、Epstein-Barr（EBV）和HIV，它们与宫颈癌、肝癌和鼻咽癌等有关。传统的针对这些病毒的疫苗主要是预防性的。然而，基于mRNA的疫苗提供了一种治疗性方法，通过刺激身体的免疫系统识别和攻击表达这些病毒抗原的细胞。例如，最近的一项研究表明，一种信使RNA-HPV治疗性疫苗（mHTV）在小鼠和非人灵长类动物中显示出强大的免疫原性和抗肿瘤效果，使mHTV成为HPV有希望的治疗性和预防性疫苗。 mRNA疫苗平台的灵活性在个性化医学中特别有价值。根据个体患者的病毒抗原档案定制疫苗可以解决病毒癌基因不断演变带来的挑战，提供更有效的治疗方法。HIV以其快速变异和多样性而闻名，在疫苗开发中提出了重大挑战。基于mRNA的HIV疫苗在小鼠和灵长类动物中诱导了体液和细胞免疫反应，恒河猴在接受初免和加强疫苗后SHIV暴露减少了79%。最近针对HIV的mRNA疫苗eOD-GT8 60mer的I期临床试验显示良好的安全性，并在97%的参与者（35/36）中诱导了广泛的中和抗体（bnAbs），证明了mRNA疫苗在HIV预防中的潜力。此外，mRNA疫苗为慢性病毒感染如HBV提供了一种新方法。目前正在进行针对乙型肝炎病毒相关肝细胞癌（HCC）的治疗性mRNA疫苗（NCT05738447）的临床试验。 EBV与多种癌症有关，包括鼻咽癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌。EBV的复杂性质及其与宿主免疫系统的相互作用为疫苗开发带来了重大挑战。特别是，EBV在宿主细胞内的潜伏使免疫系统难以检测和根除。迄今为止，尚未有针对EBV感染的疫苗获批，针对EBV的mRNA疫苗的开发仍处于临床前阶段，尽管它们显示出了有希望的潜力。 尽管mRNA疫苗有潜力预防与癌症相关的病毒感染，但针对癌症相关病毒的疫苗主要仍处于临床前阶段。这是由于病毒突变、免疫逃逸和长期感染引起的免疫耐受等挑战。未来的研究需要集中克服这些障碍，开发更有效的针对这些病毒的mRNA疫苗。 4.2.编码肿瘤抗原的mRNA疫苗 4.2.1.肿瘤相关抗原（TAAs） TAAs是一类在肿瘤中比正常组织表达水平显著更高的抗原。这种过度表达使它们成为癌症疫苗的主要靶点。这些疫苗可以根据个体TAAs定制，与传统疗法如化疗或放疗相比，提供增强的效力和减少的副作用。这种个性化方法标志着肿瘤学的重大进步，呈现出更有针对性的、针对特定患者的治疗策略。一些已知的TAAs列在表4中。 表4. 不同癌症类型研究充分的肿瘤相关抗原(TAA)列表。 尽管TAAs有潜力，但针对TAAs的mRNA疫苗也有局限性。作为非突变自身抗原，TAAs可能导致临床免疫治疗中T细胞反应差和免疫耐受。此外，TAA在正常细胞中的表达可能导致附带损伤。这些疫苗在TAAs表达水平低或发生突变的癌症中也可能效果较差。克服这些局限性的策略包括将癌症抗原与免疫刺激性分子共递送，增强肿瘤微环境中的免疫激活，并将疫苗与传统治疗如化疗或放疗结合使用。BNT111针对四种常见的TAAs（NY-ESO-1、MAGE-A3、酪氨酸酶、TPTE），在超过90%的皮肤黑色素瘤患者中，BNT111诱导了对这些抗原的新的和增强的免疫反应（I期临床试验，NCT02410733）。正在进行的II期试验（BNT111-01，NCT04526899）将BNT111与Cemiplimab（由Regeneron Inc.制造的抗PD1抗体）结合使用，用于对抗PD-1疗法无反应的晚期不可切除III期或IV期黑色素瘤患者。 在编码TAAs的mRNA疫苗中，应优先考虑仅在肿瘤细胞中表达的TAAs，最小化在正常细胞中的表达。全面研究TAAs在肿瘤和正常组织中的表达模式对于确定更安全、更有效的靶点至关重要。 4.2.2.肿瘤特异性抗原（TSAs） 肿瘤特异性抗原（TSAs）是与正常细胞相比，在癌细胞中独特表达或显著过度表达的蛋白质或肽片段。这些抗原来源于各种致癌过程，包括突变、异常基因表达和翻译后修饰。新抗原通过主要组织相容性复合体（MHC）分子呈现在癌细胞表面。这些新抗原在正常组织中不存在，使它们成为免疫治疗策略的理想靶点。它们对个体肿瘤的独特性避免了与靶向共享肿瘤抗原时常伴随的耐受性和自身免疫问题。2014年，Tran等人成功地使用针对ERBB2IP特异性的CD4+细胞治疗了一名胆管癌患者，实现了完全肿瘤消退，展示了TSAs在诱导抗肿瘤反应中的潜力。他们还在10名胃肠道肿瘤患者中的9名中发现了基因突变，这表明肿瘤异质性的广泛存在，即使在同一肿瘤类型中，不同患者之间的TSAs也各不相同。开发个性化的mRNA疫苗涉及通过先进的测序和生物信息学方法识别和选择新抗原。下一代测序（NGS）、高通量筛选和机器学习算法通过识别个体肿瘤基因外显子中的突变和异常转录/翻译事件，促进了TSA预测。 个性化mRNA新抗原疫苗的临床潜力得到了其诱导强大和特异性免疫反应的能力的支持。早期临床试验已经显示出有希望的结果，有证据表明疫苗诱导的T细胞反应和潜在的临床益处（表5）。Ugur Sahin等人确定了13名黑色素瘤患者最有可能引发免疫反应的突变，并开发了编码多达10种新抗原的mRNA。临床试验表明，在13名患者中，有8名在接种疫苗后一年内没有复发，剩下的5名中有2名经历了肿瘤缩小，其中1名在接受PD-1抗体治疗时实现了完全缓解。mRNA-4157和BNT122是正在进行临床试验的两种典型的个性化mRNA疫苗。mRNA-4157编码34种针对个体患者肿瘤DNA中独特突变的抗原，正在进行黑色素瘤、非小细胞肺癌和其他实体瘤的临床试验。测试mRNA-4157与帕博利珠单抗（默克公司制造的抗PD1）联合用于头颈鳞状细胞癌患者的临床试验显示，总响应率为50%，疾病控制率为90%。两项IIb期临床试验结合mRNA-4157和帕博利珠单抗用于高危黑色素瘤患者，分别降低了44%和49%的复发或死亡风险，表明治疗时间更长时效益更明显。mRNA-4157和帕博利珠单抗的联合疗法已进入III期临床试验（NCT05933577），标志着它是第一个达到这一阶段的mRNA癌症疫苗。 表5. 已发布结果的代表性 mRNA 疫苗临床试验 个性化的mRNA疫苗为目前免疫疗法抵抗的癌症提供了有希望的治疗方法，如胰腺导管腺癌（PDAC），它对免疫检查点抑制剂（ICIs）表现出抵抗性。胰腺癌中新抗原的丰富使基于新抗原的mRNA疫苗成为一种可行的治疗策略。BNT122利用mRNA在PDAC患者中表达20种新抗原。当与化疗和免疫检查点疗法结合使用时，BNT122显示出在减缓PDAC患者复发方面的潜力，随后将进行一项随访的全球随机试验（IMCODE 003，BNT122）。 TSA mRNA疫苗代表了一种高度个性化的方法，为每个人的肿瘤抗原量身定制每种疫苗。结合免疫检查点抑制剂，这些疫苗为长期以来对医学科学具有挑战性的疾病治疗提供了新的途径。 4.3.编码免疫调节因子的mRNA 肿瘤微环境（TME）的免疫抑制特征包括T细胞浸润有限或存在大量免疫抑制细胞，这有助于对抗目前的治疗方法。细胞因子对调节免疫细胞间的细胞间通信至关重要，能够有效地转导免疫信号，并协调针对目标抗原的强大免疫反应。通过mRNA传递细胞因子、共刺激配体或其他免疫调节因子可以有效重塑TME并增强肿瘤对各种免疫疗法的敏感性。 创新方法包括使用纳米粒子将编码肿瘤抑制因子p53的mRNA传递到肝癌细胞，并结合抗PD-1单克隆抗体。这一策略已显示出在调节TME和实现抗肿瘤效果方面的有效性。此外，以前的研究利用编码caTLR4和共刺激配体CD70和CD40L的mRNA来刺激APCs中的免疫反应。随后在T细胞功能上的增强已被证明可以有效对抗肿瘤，并抑制小鼠早期可切除乳腺癌的病变。mRNA-2752是一种编码三种免疫调节因子的mRNA疫苗，目前正在进行I期和II期临床试验，以评估其安全性和耐受性，无论是作为单独治疗还是与固定剂量的durvalumab（由AstraZeneca Inc.制造的抗PDL1抗体）联合用于晚期恶性肿瘤患者。 5.结论和未来展望 COVID-19疫苗的成功部署显著加快了mRNA技术在肿瘤学中的进展。利用创新的RNA基载体和靶向策略，正在开发新的mRNA疫苗平台以针对广泛的肿瘤抗原。值得注意的是，个性化mRNA疫苗在癌症治疗中取得了显著的突破。这些疫苗在临床试验中显示出增强的潜力，特别是与传统治疗，包括ICI和传统治疗方法结合使用时。 尽管发展全面，mRNA癌症疫苗仍面临多重挑战。进一步的研究对于完善这些疫苗的开发和应用至关重要。疫苗设计、递送技术和快速识别肿瘤新抗原的持续改进是关键，使mRNA疫苗成为个性化癌症治疗中的有希望的工具。