MUC1 x DNA

摘要:本章节提供了疫苗开发和市场批准的监管方面的急需总结，更具体地关注癌症疫苗。本章节聚焦于疫苗的临床评估，并强调了疫苗开发所需的文件。此外，本章节还描述了相同事项的各种指导方针，以及临床评估的逐步程序，识别新疫苗的安全性、免疫原性和效力，以及更改处方疫苗信息所需的文件或其他支持材料。在疫苗开发和市场推广的科学建议和申请档案中，存在模糊之处，但本章节描述了规划时需考虑的要点。而且，案例研究和示例在最后讨论，以提供更详细的主题解释。 1.引言 “癌症”是指异常细胞增殖的疾病类别，有可能扩散到其他身体部位并侵入它们。癌症是全球所有国家的重大健康问题。近期在该领域的持续研究取得了显著突破，支持了一种无毒癌症治疗理论，即个体的自然免疫反应摧毁癌细胞生长。随着新技术和尖端诊断技术的引入，该领域的新颖性和技术多样性前所未有。 疫苗是一种刺激身体免疫系统对抗其他疾病的生物制剂。通常通过静脉注射给药，当前的发展已经发现了新的给药途径，如口服或鼻喷雾。肿瘤疫苗的主要目的是引发对癌组织的免疫反应。疫苗的临床评估是其开发阶段的关键点，因为疫苗是预防和控制传染病循环的重要组成部分。各种监管机构为疫苗的临床试验提供的指导方针侧重于新开发疫苗的安全性、效力、效果和免疫原性。它们还支持对已经批准销售的疫苗的文件、标签或制造过程的任何必要更改。疫苗开发和市场推广的指导方针在过去几年中在多个方面进行了修订，例如，一些疫苗包括来自多个病原体的过敏原，甚至包括来自单一病原体的不同亚型。这些类型的疫苗的临床试验需要解决几个问题。在早期指导方针没有提供足够知识的情况下，出现了一些棘手案例，例如向孕妇提供疫苗以保护她们的婴儿在生命的最初几个月，进行疫苗效力试验时需要考虑的因素，以及为异源初免-加强方案设计的疫苗。考虑到在档案申请中面临的挑战，修订了疫苗开发指导方针。这包括增加新的要点，例如在设计和分析类似病毒学实验的结果时需要考虑的变量的详细描述。例如，在确定非劣效性限制和评估不符合预设标准规范的治疗效应时，必须考虑诸如严重性、死亡威胁、预防传染病的潜力以及用于测量免疫反应的检测的可靠性等因素。所有这些因素都有助于当前疫苗开发监管指导方针的发展。 2.背景 圣佩勒格林肿瘤和科利毒素分别提供了人体对外部感染或给予促炎药物时消除肿瘤组织能力的最早证据。科利毒素是一种直接注入肿瘤的死亡细菌混合物，需要系统性炎症过程才能显示其效果。尽管这种策略有效，但科利毒素并未被广泛采用。最近发表的一项研究表明，在破伤风-白喉-百日咳疫苗治疗后，恶性黑色素瘤突然消退与发热反应有关，这唤起了现代人对科利毒素的记忆。尽管这种影响的根本原因尚不清楚，但感染或炎症反应可能暴露异常自身抗原似乎是合理的。MUC1黏蛋白是一种在腺细胞上皮层高度表达的膜结合糖蛋白，是这方面的一个有趣例子。MUC1在炎症细胞、癌前病变和癌细胞上以糖基化不当的形式释放。卵巢癌的低发病率也与腮腺炎感染后异常MUC1抗体的存在有关。这表明，对感染期间产生的异常自身抗原的免疫可能最终保护表达相同糖基化不当MUC1的癌前肿瘤。尽管免疫抑制人群中肿瘤的发展与免疫监视的概念一致，但这种监视的重点很可能主要是导致病毒。很明显，病毒可以持续存在并导致细胞变化，这是由于抗病毒免疫力的减弱。 3.监管考虑 在授予市场授权之前，从监管角度保证药物的质量、稳定性和效力至关重要。患者和医疗从业者可以放心，新批准的药物在目标群体中具有有利的效益与风险比，这得益于监管检查。为了确保授权后效益与风险平衡保持有利，继续收集授权后的临床测试结果至关重要，这可能包括（根据申请时提交的数据量）登记数据或新的临床试验数据。这些信息还有助于检测在初步临床数据中不可见的极为罕见的不良事件。作为治疗类别的癌症疫苗，受到相同的监管标准，包括有利的效益与风险平衡、适当的定制风险缓解计划和药物警戒。欧洲的监管机构EMA和美国的FDA定期发布涵盖质量、非临床和临床问题的指导方针。国际药品监管机构协调会（ICH）发布了由美国、日本和欧盟同意的标准。这些ICH建议包括监管、多学科以及质量和效力问题。因此，ICH建议及其遵守情况为多个地区的药品开发提供了路线图。EMA的指导方针中包含了癌症疫苗的部分，而FDA已经发布了与癌症疫苗治疗开发相关的监管规则。这些资料还提到了与临床肿瘤学研究相关的额外监管要求。此外，所有受监管的国家都有自己的癌症疫苗开发指导方针。 美国FDA的指导方针特别提到了可以包含在此疫苗开发下的产品细节。例如，他们定义了治疗性癌症疫苗为旨在引发对肿瘤抗原的特定反应，并用于治疗已经确诊癌症的个体。美国FDA的指导方针由生物制品评估和研究中心（CBER）管理。这些癌症疫苗通过在体内诱导或放大宿主对病原体的免疫反应来发挥治疗作用。癌症疫苗指导方针是特定的，不适用于用于治疗或预防传染病的疫苗，也不适用于旨在引发或增强非特异性免疫反应的产品，或用于降低从未患过该疾病的人癌症发病率的产品。此外，可能特别攻击肿瘤以发挥其治疗效果的免疫调节产品，如T细胞或自然杀伤（NK）细胞产品，也不会被癌症监管指导方针所涵盖。由于癌症疫苗和免疫调节剂的作用方式不同，因此这些指导方针不适用于这些药物的配方。 同样，EMA的指导文件描述了它适用于由许多抗原成分组成的疫苗，旨在预防多种传染病，以及针对单一病原体的多个亚群的疫苗，这些疫苗用于引起传染病。它适用于包括：a. 本身对生物体无毒或已被修改或基因工程以减少其致病性的活生物；b. 通过物理或化学技术灭活的微生物；c. 为了增强其免疫原性，从病原体中获得的抗原化合物或它们释放的，可能以自然状态使用，通过化学或物理过程解毒，或聚集、聚合或连接到载体上；d. 通过化学或基因工程创造的抗原化合物；e. 使用含有外来抗原的活细菌或病毒的疫苗；f. 裸DNA，如被修改以表达特定抗原的质粒。 建议涵盖了疫苗效力、免疫原性和/或安全性试验。它考虑了在何种情况下可能需要或不需要疫苗效力的上市前证据，规划上市前研究以衡量疫苗效力，以及在批准后评估疫苗效力。它还考虑了非临床研究可能提供的任何证据以证明疫苗效力，但它不包括由其他疫苗相关指导方针涵盖的其他类型的非临床研究。由于在另一个CHMP指导方针中进行了深入讨论，疫苗药物警戒不是EMA疫苗开发指导方针的一部分。 在印度，中央药品标准控制组织（CDSCO）在评估安全性和效力的临床试验申请提交指南中没有给出具体定义，但它有一个很好的点，即直接提到了向当局提供产品批准所需的文件清单以及提交所需的格式。 在加拿大，加拿大卫生部负责所有这些事项，更具体地说，加拿大卫生部的生物制品和基因疗法局检查疫苗的市场批准及其指导方针。文件表示，其目标是为人类使用的疫苗的许可请求提交创建统一的指导方针。如果信息要求在各国之间统一，将促进许可程序，并最终增加疫苗的可用性。预计该区域将通过更有效地利用其财政和技术资源，从共同议程中受益。 在不同国家，指南被划分为不同的部分，例如，美国食品药品监督管理局（USFDA）的指南详细描述了临床试验早期和晚期阶段的考虑因素。印度药品监管总局（CDSCO）的指南分为以下几个部分：一般信息、化学制造控制、非临床数据、提议的I/II期研究、提议的III期研究。加拿大卫生部的疫苗指南采用了国际药品监管机构协调会（ICH）CTD模块，即五个模块；包括该特定国家的行政信息以及处方信息、共同技术文件摘要、质量报告、非临床及临床研究报告。而欧洲药品管理局（EMA）的指南则被划分为多个部分，如免疫原性、效力、效果、安全性，以及特殊人群（如孕妇、老年患者和免疫缺陷人群）的主题。图1.1展示了疫苗开发的不同阶段，在本章下面将讨论最重要的步骤。 图12.1 疫苗开发步骤 3.1.质量视角 尽管EMA网站上为多种产品类型（例如，基因治疗、细胞治疗）提供了指南，但由于肿瘤细胞科学和免疫反应的理解复杂性、多样性和迅速增长，以及治疗的新策略，如复杂的药物产品，任何一项指南都不可能涵盖所有情况。这是因为监管经验指导了指南的编写。尽管如此，应当强调，如果无法做到遵守现行规则，并不是必须遵守。在制药公司提供合理的观点，特别是在这些观点基于新的科学理解和/或疾病的情况下，建议与政策制定者联系，解释这些差异和药物发现计划的具体内容。研究者必须有强有力的解释，并且最好有初步的高质量发现来支持他们的策略，以合理地证明变化。评估癌症疫苗的效果可能更加困难，特别是当处理先进治疗药物（ATMPs）与多肽相比时。评估基于树突状细胞（DC）的疫苗的质量特征与药效学（PD）标记或效力目标的关系可能是困难的。因此，某些疫苗的放行标准必须根据具体情况决定。理想情况下，这些标准应与产品的作用机制相关。 各国指南对质量部分有不同的要求，例如，加拿大卫生部有一个单独的质量模块，要求如下：在模块3下呈现的质量数据必须是最新的、全面的、足够详细的、相关的和实质性的，以支持疫苗提交的接受。这个模块将有助于更容易地准备质量概述摘要（QOS），并且如果完全完成，将加快提交批准过程。 抗原或疫苗成分被称为药物物质。对于第一个药物产品的药物物质整个模块，应遵循第二个药物物质模块3.2.S的完整模块，最后是包含多种药物物质的疫苗的药物产品3.2.P整个模块。为了正确区分每种药物物质的数据，应在所有相关部分和小节的标题中提及药物产品的名称。 如果疫苗有多种剂量形式或以不同组件交付，如冻干颗粒与输注稀释液，则一个成分或剂量的完整模块3.2.P药物产品应附带随后成分或剂量的完整模块3.2.P药物产品。相应模块3部分的标题应包含成分或剂量形式的名称。整个提交将以共同技术文件的形式进行。 加拿大卫生部没有eCTD格式的要求。质量模块需要很多细节，如药物物质和产品的一般信息，包括名称、结构、药物物质和产品的性质；制造商的名称、制造过程的详细描述，包括细胞培养和收获、解毒和纯化过程、偶联过程、灌装过程、储存条件等。然后材料控制将包括使用的菌株、胚胎蛋、种子库等的详细信息。之后将有关于过程开发和验证的描述。 CDSCO对疫苗的质量模块要求与加拿大卫生部相同，只是在批准后稳定性协议这一点上有所不同。 3.2.非临床视角 根据癌症疫苗和肿瘤靶标，非临床模型具有不同程度的效用。肽、酶、细胞如树突状细胞（DCs）、T细胞、肿瘤细胞以及与载体、佐剂、细胞因子和免疫检查点抑制剂（ICI）治疗混合的疫苗只是众多项目和方法中的一部分。在癌症中，有许多潜在的靶抗原。在某些情况下，由于缺乏适当的动物模型以及在例如自体治疗探索时涉及的独特变量，概念验证和作用机制可能很难或不太可能在非临床设计中说明。在开发自体定制疫苗时，这非常麻烦。像人类细胞这样的产品不适合在动物中进行药理学测试，因为临床前测试必须使用将被人类消耗的产品。在组织这些调查之前，必须根据情况考虑动物模型（如嵌合动物、人源化小鼠、裸鼠）的效用。如果能够在适当的小鼠模型可能被使用的情况下实现，提供概念证据的好处，支持药物试验。即使在这种情况下，仍然存在一些限制。这些限制除了患者和鼠标研究之间的区别外，通常使用年轻小鼠来治疗耐药诱导肿瘤。就像预防性药物的情况一样，患者已经有存在很长时间的肿瘤，以及一些免疫缺陷和对肿瘤的敏感性；这是由于肿瘤环境中的肿瘤特异性抑制以及之前的化疗和放疗。此外，即使使用非人动物，先天免疫的交叉变异也可能产生重大影响。由于存在显著差异，即使与人类更相似，也不鼓励使用非人动物，一些差异只是在临床研究中出现严重不良后果后才被发现。 应在体外活组织上进行测试，以观察潜在肿瘤相关抗原（TAA）的传播。在适当的情况下，应对活细胞进行全面的体外测试，以确认改变候选抗原预期效果。为了评估抗原表达，可以使用肿瘤组织和肿瘤细胞系。检查恶性细胞（如DCs、MDSC、CD4+ T、TIMs、Treg和CD8+ T细胞）的数量和水平也可能有助于建立概念证据，因为我们对肿瘤环境对入侵细胞影响的理解已经增长。此外，如果免疫后肿瘤测序测试是可行的，结果可能会进一步增强概念证据。 EMA的抗癌产品指南中包含了关于治疗性癌症疫苗的章节。EMA指南规定，“应提交非临床体内和体外的坚实证据研究，以支持I期调查中预期的起始剂量和时间框架”，尽管在没有适当动物模型的情况下有例外。在某些情况下，使用体外活细胞实验作为证据可能是适当的。这一警告承认了为多种癌症疫苗提供典型的非临床策略的挑战。公司使用各种方法来生产癌症疫苗，这种变化为监管机构在讨论个别项目和考虑必要的非临床研究时提出了重大困难。ICH的所有地区（美国、欧盟和日本）已经接受了一种可调整的、逐案的科学方法来进行临床前安全评估，以帮助临床进展和市场授权。根据ICH S6，标准化指导提供了关于生物技术产品临床前研究的总体建议。虽然作为免疫原使用的单克隆抗体和不为治疗传染病而设计的癌症疫苗不包括在疫苗指南中，但根据WHO和CHMP关于疫苗的法规，这些出版物中的建议可能仍然被认为与癌症疫苗的制定相关。这一观点得到了CHMP关于疫苗佐剂指南的支持，该指南指出“原则上，该指南确实与治疗性疫苗的非临床方面和质量相关。”对于非临床开发，基于所采取的分析方法，还有许多其他指南；例如，CPMP关于基因转移产品的指导，建议用于基于DNA的癌症疫苗。对于包含单克隆抗体、基于组织的药物治疗、细胞和基因治疗的药物，FDA提供了特定指南。WHO已经发布了关于DNA疫苗临床前研究的政策，供非正式讨论。CHMP关于抗癌药物临床前评估的指南主要与细胞毒性/细胞静默药物相关，对癌症疫苗的影响很小。然而，癌症疫苗非临床形成的某些广泛概念可能是相关的。 以下是对您提供的英文段落的中文翻译： 癌症疫苗的非临床试验目标与所有药物测试大致相同，包括：(a) 在动物模拟中建立效果的“确认”，(b) 明确可能有害的药理学或目标器官系统，(c) 提供安全性的定量数据，如推荐的起始剂量以及临床试验的位置和时间。欧洲药品管理局（EMA）和美国食品药品监督管理局（USFDA）在这方面有相同的目标。关于目标、目标的自然和异常病理生理学、其作用机制中涉及的代谢途径、其组织扩散、体外分析的数量、目标患者群体、疾病严重程度、剂量制度和治疗持续时间的知识和质量，都是影响非临床研究所做多少的因素。这对大多数新药也是如此。癌症疫苗与其他新药项目并无不同，必须提供证明其质量、安全性和有效性的证据，以获得市场批准。当一批产品被释放时，它们会被彻底表征，生产系统会受到更严格的监管和验证。产品安全性通常通过执行非临床安全调查和评估临床试验中的安全目标来评估。然而，在发展的最初（临床前）阶段，结果收集在动物效力设计中，以帮助评估后续临床试验中使用的潜在有效剂量和剂量制度。效力最终需要在相应的人类患者群体中得到证明。因此，本研究框架内的癌症疫苗非临床调查包括在动物上进行的安全性和效力研究。必须解决以下癌症疫苗的具体困难，以配合这些广泛标准。非临床方法的发展必须考虑到与这种“疫苗原理”相关的以下问题：在大多数情况下，癌症疫苗由疫苗抗原组成，沉积在强佐剂上或与强佐剂混合。与传统疫苗一样，注射产品的效果激发免疫反应，而与临床效果无直接关系。假定负责治疗结果的生物学活性原理是这种对疫苗的免疫调节反应。测试计划必须考虑到疫苗抗原的类型（如DNA构建或单克隆抗体）、使用的佐剂，以及癌症疫苗通常使用生物技术技术制造的事实。 印度中央药品标准控制组织（CDSCO）包含一个关于非临床研究的独立模块，其中包括非临床研究的测试策略、药物动力学、疫苗的毒理学和药理学等细节。毒理学子部分需要一般和特殊毒理学的信息。一般毒理学研究包括使用的动物模型及其理由、耐受水平、监测的参数和疫苗剂量。特殊毒理学研究包括特殊人群的研究，以及致癌性和遗传毒性的研究。产品和佐剂的免疫原性应详细展示。 加拿大卫生部的指导方针有一个专门用于非临床研究报告的模块4。在这里，细节需要以CTD格式而不是eCTD格式提交。研究报告首先包含药物学报告的细节，其中包含主要的药物动力学报告。疫苗产品的药效学研究通常进行以评估疫苗的毒性，或者在可访问的动物模型的情况下，其提供保护的能力。为了支持佐剂的需求，药效学评估可能包括佐剂疫苗的药理学。然后，在疫苗的情况下不需要次要药效学。然后进行安全药理学研究并将其结果制成表格。安全药理学研究的目标是找出潜在疫苗如何影响关键的身体过程。尽管通常不要求，但NRA有时会建议对疫苗进行安全药理学研究。例如，如果来自非临床和/或人类临床研究的记录表明佐剂疫苗可能会影响生理功能（如肾功能、中枢神经系统、体温、呼吸和心血管系统）而不仅仅是先天免疫，则应将这些研究纳入安全评估计划。然后是药物动力学数据，通常不针对疫苗进行，但对于含有活重组载体或新佐剂的疫苗，可以进行生物分布研究。如果进行了药物动力学研究，则必须提交以下事项的报告：分析方法及其验证、吸收、分布、代谢、排泄和药物相互作用。然后对于毒理学研究，报告必须以单剂量毒性、重复剂量毒性、遗传毒性（通常不针对疫苗进行）的形式提交。 3.2.1.动物模型的选择 每种药物（非常特定）的作用机制和特异性决定了用于癌症疫苗治疗和/或毒理学研究的动物种类。由于疫苗研究的复杂性，可能需要在整个过程的预临床程序中使用多种实验动物。一般来说，动物模型的筛选过程可能因评估物质的有效性或毒性而有所不同。非人灵长类动物可能因其免疫系统的接近性和抗原的通常相似的表现序列而对毒理学测试有用，正如特殊的小鼠品种可能被用于有效性测试，但通常不适合毒性测试。癌症疫苗的有效性和毒理学评估需要一个完整的免疫系统，以及在所选物种内具有生物活性的药物，作为动物模型的关键入门要求。癌症疫苗的非临床评估与生物技术产品的评估类似，因为它假设对治疗的明显作用机制有所了解。 3.2.2.组织交叉反应性 在癌症疫苗的非临床进展中，组织交叉反应性研究可能以两种方式很重要：首先，作为选择正确动物种类的要求（评估不同生物组织的交叉反应性），以及首要的，查看由于疫苗过敏原的粘附或刺激的免疫反应对非目标特异性组织造成的潜在不良事件。当疫苗蛋白与组织立即反应时，如与发育受体、生长调节因子或抗体的反应，评估组织相互作用至关重要，但对于其他疫苗（例如，DNA质粒载体）则几乎没有用处。欧盟和美国机构可能期望进行免疫组织化学交叉反应性测试，以显示注射抗体和引起的免疫反应对任何非预期反应和/或对与指定目标不同的活组织的毒性的影响。在非治疗点的人体组织位置中，相互作用的浓度升高需要在毒性调查中进行更彻底的组织病理学分析。以沉积形式提供的抗体分子（片段或完整）的交叉反应性研究（例如，沉积在氢氧化铝上）应具有低细胞结合潜力，因此这些研究可能不是很有用。 3.2.3.非临床研究中剂量水平和疫苗接种时间表的选择 由于以下因素，通常在动物上进行的传统药物毒性测试的剂量范围确定可能与癌症疫苗不太相关。癌症疫苗抗原通常以非常低的剂量给予，远低于预期引起副作用的量；剂量增加十倍并不一定意味着反应增加十倍，因为众所周知，免疫反应可能像“开关”一样工作；就疫苗而言，临床影响有时不是由药物本身引起的，而是由针对制造的抗原引起的免疫反应。因此，获得最佳免疫反应可能作为非临床研究中剂量范围和剂量制度的基础。同样，疫苗接种频率的选择应提供最佳诱导。为了维持有益的免疫反应，可能需要定期进行疫苗加强剂；产品的可用性可能限制了在大剂量下进行此类实验的实用性。 3.2.4.药效学 从对癌症疫苗产生的免疫反应的主观和定量特征开始，这代表了预期与临床成功相对应的理想反应，进行癌症疫苗的动物效力评估。由于癌症疫苗的重点是非临床安全数据中抗原性的潜在影响（即，通过可能产生的“中和”抗体，这可能影响毒性测试的结果），因此与ICH S6中强调的生物技术产品的免疫原性相关的建议阅读几乎不相关。因此，免疫原性研究随后成为“传统”疫苗的“主要药理学”评估的一部分，因为像“传统”疫苗一样，癌症疫苗的抗原性不是伤害的标准，而是效力的指标。 与其他药物类似，在癌症疫苗的开发初期，进行全面的药效学（PD）审查，以帮助选择最佳的临床剂量和治疗方案。此外，这些研究产生的生物标志物可能被批准为辅助标志物，与预期的临床结果或毒性相关，加速药物开发进程。药效因素的研究也可以支持效力测定的创建。癌症疫苗可能不是单独使用，而是与化疗、辐射或其他生物类似物联合治疗。因此，在药效学研究中，应考虑动物模型中的相互作用实验，该模型适用于目标疫苗治疗和传统药物，重点关注对免疫原性的潜在影响。可能在商业化或开发中的产品之前或之后交付的含有啮齿动物或重组抗体的化合物应给予特别考虑。 3.2.5.毒理学计划 根据ICH S6，临床前安全评估的主要目标是a) 发现毒性的相关靶组织和这种伤害的循环性，以及b) 人类起始安全剂量和连续剂量递增方法。由于疫苗伤害可能来自免疫原，来自疫苗中添加的佐剂或免疫调节剂，来自引起的免疫反应，或来自三者的混合，癌症疫苗的安全性和毒性测试可能具有挑战性（与传统疫苗一样）。尽管人们认为癌症疫苗比其他癌症药物更好，但证明疫苗的效力和安全性取决于一个系统的、逐步的过程，在这个过程中，企业和当局根据疫苗的类型及其预期的作用模式分别处理每个产品。为毒性评估选择可接受的实验动物常常是研究设计中的问题。与小分子药物相比，癌症疫苗通常需要修改后的调查序列来进行安全/毒性概况。与小分子治疗药物不同，癌症疫苗筛查的主要部分经常在活体的I期试验开始之前就已经完成。相比之下，讨论严重毒性和生殖毒性以及致癌性的非临床实验通常与小分子治疗药物的临床研究同时进行。尽管用量很少，但佐剂可能需要进行单独的毒理学测试。特别是来自天然或合成来源的“新型”佐剂的潜在毒性必须进行评估。对于已经存在一段时间的佐剂，如磷酸钙、磷酸铝和氢氧化铝，通常不需要测试。需要在本节下报告的各种研究，例如，单剂量和重复剂量毒理学研究，佐剂，与DNA疫苗相关的要点，药代动力学和毒代动力学，免疫毒性研究，局部耐受性报告，致癌性实验，生育性能和发育毒性。 3.3.临床视角 由于非临床策略对多种癌症疫苗项目的限制，证明疫苗的作用机制的需求将极大地依赖于人类体内测试结果。与小鼠癌症模型不同，癌症患者的免疫状态在基线时会有所不同，整体免疫功能的下降与年龄增长和先前治疗有关。通过一种称为免疫编辑的过程，肿瘤改变以避免被先天免疫系统检测和消除，同时免疫监视正在运作。此外，肿瘤微环境抑制免疫系统，这在肿瘤发生的最早阶段就已经显现。这些因素可能会影响患者对疫苗的反应能力。临床计划应考虑基线免疫状态测量（例如，TAA特异性T细胞，血清Ig，MDSC，CD4C，DC，Tregs，CD8C）。这些因素可能会影响预后或预测患者对疫苗的反应（例如，通过在初步临床试验中使用药效学（PD）读数来影响）。关键临床研究的设计可能会受到早期阶段研究中基线免疫状态与疫苗反应之间联系的发现的影响。 定期的体外检查（血液/肿瘤）可以用来监测治疗效果，如果可行，可以在临床增长的早期阶段提供非常有用的数据。与从外周血液中提取的体外增殖细胞相比，通过直接体外研究外周血浆（例如，Tregs的数量，TAA特异性Ig水平和TAA特异性T细胞）可以获得更有说服力的数据。在缺乏重复肿瘤活检的情况下，寻找PD影响的技术实用策略，尽管人们认识到外周血液并不总是代表肿瘤内免疫系统的变化。如果可能，必须检查外周血液中的TAA特异性T淋巴细胞。此外，对PD影响的一些解释将确认作用机制，加强概念证据，并有助于剂量确定。 确定理想的治疗持续时间也可以从这些信息中受益。建议使用所有可用的临床数据，因为支持概念证明的信息可能在非临床数据提供的证据方面受到限制。有数据表明，单独的疫苗接种可能对浸润肿瘤的细胞产生反直觉的影响，增加肿瘤特异性免疫缺陷。这是癌症疫苗的一个主要问题。这表明疫苗接种并不一定是一种安全的方法。这一发现支持在个体中建立概念证据和/或建立接种后PD读数的优势。在构建关键研究之前，必须能够获得这样的人的数据。预防性癌症疫苗是一种较新的策略，可能需要较少的复杂性来对抗免疫抑制。此外，它打算专注于那些尚未患有癌症但有较高发展风险的个体，如那些有癌前病变的人。 因此，在患者选择和为关键临床试验选择可行目标方面，预防性癌症疫苗策略将需要与治疗性癌症疫苗不同的方法。在这一领域，需要创建并验证不同的疗效指标。由于监管规则的缺乏和对这一领域知识的有限，建议与监管机构进行双向对话。对于开发治疗性癌症疫苗，通常需要进行临床剂量发现研究和连续的免疫反应监测。新癌症疫苗的开发严重依赖于检测方法；因此，指南也要求对分析测试进行详尽的描述。即使并非总是可能，定期进行肿瘤活检是至关重要的，因为结果可能显示抗肿瘤作用。在这种情况下，接受重复肿瘤活检的少数患者的初步临床试验可能提供理论证明。有可能在无法安全采样的肿瘤上观察结果，可能为这种反应提供证据，即使这在指南中没有明确提及。鉴于晚期癌症和大肿瘤患者，其预期寿命短，将有免疫耗竭，为关键研究选择正确的治疗组是具有挑战性的。因此，EMA建议研究疾病严重程度降低或最小的个体。尽管早期疾病患者（例如，最近诊断的病例）且未接受广泛预处理的患者可能从免疫激活的角度更有可能有效，但在可用替代疗法的情况下选择这样一个群体将需要验证。 当出现这种情况时，鼓励与监管机构接触，以获得临床推进策略的同意。特别是当有强有力的理由支持这种策略和强有力的概念证据时。学习疗效的建议规定，“如果充分理由，批准更新的标准特征进展”并允许癌症疫苗的延迟反应。这与更新的实体肿瘤反应评估标准（RECIST）指南一致，强调有效的免疫反应可能需要一些时间来建立，这可能导致肿瘤反应比细胞毒性药物慢。然而，EMA推荐总生存期（OS）作为主要的疗效终点。尽管总生存是一个明确的目标，只要癌症疫苗展示了强有力的概念证据，并与适当的比较相比改善了无进展生存期（PFS），这是可以接受的。对于无法进行许可前试验以收集足够总生存数据的癌症尤其重要。然而，在这些情况下，进一步的许可后OS数据将非常关键，以确认没有任何OS有害效应的迹象。 建议进行双盲实验以评估PFS。如果双盲不可行，实验应使用随机疗效评估。建议如果放射学评估是主要的性能读数，则由盲评估者集中评估。 伴随诊断的构建在FDA关于治疗性癌症疫苗临床考虑的行业指南中有更详细的说明。但就像欧盟的建议一样，仍然存在使用哪个患者群体和如何选择可行目标的问题。如果选择的患者队列几乎没有（或没有）残留疾病，复发的疗效结果将需要广泛的后续跟进。图1.2显示了用于批准癌症疫苗的临床试验设计流程图。 图12.2 治疗性癌症疫苗的审批流程 FDA将免疫反应追踪视为实验性的，并认为这种评估对于概念证据、剂量确定和潜在的与临床疗效相关是相关的。FDA除了支持使用调查生物标志物作为强有力的证据工具外，还对辅料和多抗原治疗提供了一些建议。由于治疗性疫苗使用的方法论差异很大，指南中的建议是，主要的临床目标应该是临床上重要的，并与FDA审查。每个产品的质量、安全和效率的核心标准保持不变，从EMA和FDA的法规中可以明显看出，获得市场授权的过程将是案例by案例的。在目前可用的法规不涉及新药开发所采取的立场的情况下，建议与监管机构进行讨论，积极寻求对一个解释清楚的理由和预定的临床设计计划的同意，这是许多治疗性癌症疫苗以及每个预防性癌症疫苗所预期的。目前没有针对用作预防措施的癌症疫苗的监管建议。 由于这些试验的参与者将是健康个体，而不是接受治疗性癌症疫苗的患者，因此必须以不同的方式来考虑这种预防性疫苗接种。因此，与给予晚期癌症患者的治疗性疫苗相比，患者的健康在这里将是一个更大的问题。 另一个需要考虑的因素是，基因治疗药物将比肽疫苗有更大的安全不确定性。药品制造商应该将预防性癌症疫苗缺乏监管指南视为一种阻碍，而更多地视为影响监管意见的潜力。监管机构欣赏这种早期沟通，这些讨论可能采取与EMA创新工作组（ITF）会议的形式。 尽管监管授权是必需的，但这并不能确保长期来看在患者可及性和支付方面的效果。早期商业化的考虑至关重要。为了确保监管机构指定的终点对卫生技术评估（HTA）机构和支付方是可接受的，也建议与HTA机构进行沟通。来自全球众多研讨会的总体信息，虽然不是针对特定指标的，但非常明显：无论什么项目，最好尽早获得监管和HTA/支付方的反馈。这种方法预计将降低在授权后的报销阶段失败的可能性。英国提供与NICE和MHRA同时进行的技术建议会议，以及在国家层面上的类似联合咨询协议。 CDSCO有第5模块，即临床研究报告。它包括有关第1、2和3阶段试验的详细数据。第3阶段研究还包括桥接研究。然后它包括疫苗所需的任何特殊考虑的细节，以及佐剂的细节。如果准备好了，也可以提交第4阶段研究或药物警戒计划。对于混合疫苗或已获批准但由新制造商生产的疫苗，也需要进行非劣效性研究。最后，还需要展示与其他疫苗共同给药是否造成任何重大变化。 同样，加拿大卫生部也有第5模块作为临床研究报告。人体临床试验通常分为三个不同的阶段：第I阶段、第II阶段和第III阶段。在某些国家，开始这些研究之前需要正式的监管许可。根据国家的不同，这种许可可能采取多种形式，如美国的调查新药申请（IND）或英国的临床试验证书。此外，所有国家的所有临床研究还必须获得伦理批准。 所有涉及人类的研究都必须根据赫尔辛基宣言进行彻底的伦理评估。在加拿大进行的研究需要临床试验申请（CTA）。在提交CTA之前，主办方被邀请在产品开发的适当阶段，通过安排CTA前会议，向加拿大卫生部咨询有关技术、临床、质量和相关监管障碍的问题。第I阶段调查的主要重点是安全性。 第I阶段临床调查首次在小团体（例如，20名健康个体）中测试疫苗，以确定其安全性、耐受性，以及如果需要的话，临床测试和免疫学特征。第II阶段研究包含更多的参与者，旨在收集有关疫苗的一般安全性以及其在选定人群中产生预期影响（通常是特定的免疫反应）的能力的初步数据。全面的第III阶段调查是必要的，以便完全评估疫苗的保护效果和毒理学。第III阶段临床研究是决定是否授予许可的关键研究，将需要收集足够的信息以证明新药既安全又有效，适用于预期用途。理想情况下，疫苗在第III阶段开发开始之前应已完全表征，整个制造技术、要求和批量放行测试协议应已建立。 为了支持第III阶段调查后的质量变更，可能需要更多的数据。根据第III阶段研究的结果，可以向NRA提交许可申请，如果被接受，疫苗随后将在该国上市。在设计临床开发计划的框架时，必须考虑疫苗的类型和抗原物质。例如，仅包含新抗原的疫苗的临床评估自然会与包含一个或多个已经过临床测试的抗原的疫苗大不相同。这些变量也影响临床保护研究的必要性、可行性，以及是否合理仅基于免疫原性证据批准。在这种情况下，申请人有责任为临床开发计划的结构和内容辩护。与监管机构的预提交咨询可能有助于确保结果数据包的内容可能被接受。 提交格式将是CTD格式。需要在第5模块下提交各种报告，例如，通常不为疫苗进行的生物制药研究，但如果提交了免疫原性研究报告，则需要进行生物分析测定。然后是生物利用度研究、生物等效性和生物利用度比较、体外体内相关性研究报告需要提交。不为疫苗进行人体药代动力学研究，需要提交人体药效学研究报告。疫苗的免疫原性研究通常进行以验证剂量、剂量计划和成品的组成。然后还需要提交有关安全性和有效性的报告。必须提供所有由赞助商（或以其他方式可用）进行的临床测试的文件，以评估疫苗的有效性和安全性，以及所有涉及疫苗的成品和所有正在进行的试验，包括计划和非计划的适应症。 这需要结合已完成的免疫原性测试结果，以支持成品的剂量选择、时机和组成。接收者或接触者在接种减毒活疫苗（细菌或病毒，特别是疫苗载体）后，有可能患上临床重症疾病。建议提交临床研究结果，详细说明脱落、逆转特征和向个体的传播情况。 除了普通疫苗，个性化疫苗的趋势也在增加。图1.3展示了如何开发个性化疫苗的详细路径，以及它的未来前景。在欧洲，EMA为疫苗的临床评估提供了单独的指南。它详细描述了免疫原性、效力、安全性、有效性和特殊人群试验。美国FDA有自己的临床研究设计考虑指南。它包含两个子部分：早期阶段和晚期临床试验。以下是适用于初始和后期临床研究的一些临床因素：患者群体、免疫反应监测、作为效力证据的生物标志物、激活免疫系统的佐剂、多抗原疫苗、癌症疫苗初次剂量后立即或不久的疾病进展或复发、后续和同时进行的治疗。化疗药物的临床测试标准方法包括在进展期转移性疾病和各种肿瘤类型的参与者中进行初步试验，以确定最大耐受剂量（MTD）和理想时间表，并通过肿瘤缩小（客观肿瘤反应）评估临床活性。因此，在常规细胞毒性治疗的临床研究中，可以在短暂的监测期内使用最初8周内可见的肿瘤缩小来评估MTD和临床效力。然后在大型、通常是随机的、受控的环境中，对单一肿瘤类型的转移情况进行药物的效率和安全性测试。在确立了转移性疾病的效力和安全性之后，同一药物也可能在疾病负担低或无残留疾病迹象的个体中进行开发和评估。相比之下，抗肿瘤免疫反应通常需要2-3个月才能出现，这对于癌症疫苗的有效或成功至关重要。在第1阶段临床研究中，细胞毒性药物通常在不同临床阶段的多种肿瘤类型的人群中进行测试。 图12.3 个性化癌症疫苗疗法的开发路径 这些第1阶段试验的主要目标通常是确定MTD和测试药物的低毒性；因此，在这些试验中了解到每种特定药物可能对不同类型的肿瘤有不同的影响。如果确定具有可接受的毒性水平，药物将在第2阶段临床研究中在较为同质的患者群体和特定肿瘤类型中进行测试。在设计测定或多种不同方法以量化特定患者肿瘤细胞中目标抗原表达，并在建议的作用机制包括特定抗原或多种不同的治疗目标时，将这些数据用于有目的的抽样或反应监测，也是值得考虑的。设备和放射卫生中心通常监管这些测定的法规（CDRH）。因此，考虑在癌症疫苗标签中使用测定或资助这些测定并打算与特定癌症疫苗一起使用的癌症疫苗赞助商，可以请求与相关产品审查办公室（CBER）和相关设备审查部门（CDRH）进行讨论。当使用测试对于药物物质的安全有效使用至关重要时（这被称为伴随诊断），这一点尤其重要。 为了识别和量化免疫反应的成分，可能需要许多监测测定，因为治疗有效的抗肿瘤反应包括多组分机制。至关重要的是创建测定，以衡量被认为是抗肿瘤反应最重要和最相关的免疫反应元素。为了追踪假设的免疫介导的抗肿瘤反应，必须使用至少两种免疫测定。测定标准化过程中应包括特定因素，以考虑区域免疫反应的变异性。在启动临床试验之前，临床方案应包括测定参数的详细说明，包括测定情况、测定的反应性和选择性、涉及的任何体外加速步骤、阴性和阳性限制、从患者样本中识别阴性和阳性实验室测试的截止值，以及用于测试结果的数值定量方法。 FDA促进探索性生物标志物的创建，以提供概念证据并推进我们对某些药物工作原理的了解。然而，将生物标志物作为效力替代品的创建，不属于本建议的范围。在癌症疫苗制剂中，可以与疫苗抗原一起使用佐剂，以增强或集中对抗原的特定免疫反应。在临床注射疫苗-佐剂混合物之前，应根据需要在临床前研究中评估佐剂的潜在危险以及实验性临床疫苗-佐剂混合物的危险。 这些临床前研究的设计应尽可能接近预期的临床疫苗接种时间表和给药方法。根据21 CFR 610.15，添加此类佐剂到已获得许可的生物制品的一般条件已概述。根据21 CFR 610.15(a)，这些要求之一是提交证据，证明将推荐的佐剂施用于药物不会损害其效力或安全性。为了刺激特定于肿瘤的多种免疫反应，并可能阻止任何肿瘤逃逸途径，癌症疫苗制剂中可能存在许多肿瘤相关抗原。在逐个案例中，可能并不总是需要独立评估多抗原疫苗的每个组成部分的安全性和效力。表1.1、1.2和1.3为我们提供了FDA批准的癌症疫苗的详细信息，以及仍在进行中的癌症疫苗。 4.案例研究 癌症治疗有些棘手，无论是疫苗还是药片或任何其他剂量形式。本章节的这一部分解释了一些在临床试验的第二阶段和第三阶段结果中出现差异的案例。并且由于这些在癌症疫苗开发中的挑战，使得开发一种疫苗并申请同样的上市许可申请变得困难。 4.1.BRIVANIB 目标：治疗肝细胞癌。赞助商：百时美施贵宝公司。在第三阶段临床研究时揭示的困难：缺乏疗效。第三阶段试验中不同的终点：尽管在第二阶段试验中显示出有希望的抗肿瘤效果，但在第三阶段试验中Brivanib显示出了意外的毒性，尽管如此，它未能相对于批准的治疗增加患者的累积寿命。大多数原发性肝癌，或肝细胞癌（HCC），影响每五个肝脏恶性肿瘤中的四个。根据肝硬化的阶段和程度，肝癌的治疗选择包括手术切除肿瘤、消融切断肿瘤的血液供应、放疗和移植。索拉非尼是唯一被FDA批准的药物；它通过阻断参与细胞发展或功能的特定信号来减缓肿瘤发展并增加生存率。不适合局部定制治疗的个体通常被给予索拉非尼。Brivanib被创造出来治疗那些对索拉非尼没有反应或从药物中经历严重副作用的个体。除了索拉非尼针对的生长因子外，Brivanib还阻断了一个新的生长因子。 在第二阶段研究中，Brivanib每天给予55名严重HCC参与者在第一线情景下。根据报告的数据，一名接受Brivanib的患者经历了完全反应，三名经历了部分反应，24名通过使用计算机断层扫描（CT）/磁共振成像（MRI）测量肿瘤体积检查疾病无变化。在索拉非尼治疗失败或因不可接受的副作用而停止索拉非尼后，随后一组46名患者被给予Brivanib。根据研究报告，19名患者在治疗后疾病无变化，两名参与者使用相同的CT/MRI肿瘤测量参数有中等反应。总的来说，这些研究表明了Brivanib的抗癌效果，超过一半的个体在治疗后被归类为病情稳定。研究还发现，晚期HCC患者有一个可控的安全概况。 为了关注Brivanib的效果而进行的许多第三阶段随机对照试验（RCTs）证明了统计上显著的抗癌活性，然而它们没有发现药物使用增加HCC患者生存率的任何证据。在一项比较Brivanib和索拉非尼的第三阶段研究中，近1100名未接受过药物治疗的严重HCC参与者被随机分配接受索拉非尼或Brivanib。研究的主要目标——即非劣效性的维持——没有实现，因为Brivanib组的总生存中位数是9.5个月，而索拉非尼组是9.9个月。由于使用Brivanib的患者比服用索拉非尼的患者经历了明显更多的食欲减退、疲劳、高血压、呕吐和低血清钠水平，作者得出结论，Brivanib相对于索拉非尼“相对耐受性较差”。根据作者的说法，接受Brivanib治疗的个体在功能能力和社交功能的恶化更为明显。 在另一项第三阶段研究中，395名曾接受过索拉非尼治疗的严重HCC患者被随机分配接受Brivanib或安慰剂。在这项试验中，接受Brivanib治疗的参与者和接受安慰剂的参与者在总生存方面没有统计学上的显著差异。在另一项单独的第三阶段试验中，亚洲参与者严重HCC未能通过索拉非尼治疗，被检查Brivanib是否可能相对于安慰剂延长生存。然而，这项研究被其赞助商停止了，因此没有发表任何发现。 在第四项第三阶段研究中，接受Brivanib加化疗栓塞治疗的HCC患者与仅接受化疗栓塞治疗的患者进行了对比。上述描述的其他第三阶段试验没有显示出改善HCC患者的整体寿命，因此这项实验提前停止了。这项研究的结论揭示了Brivanib没有增加总生存率（26.4对26.1个月）。 4.2.FIGITUMUMAB 目标：晚期非小细胞肺癌辅助治疗（NSCLC）。赞助商：辉瑞公司。在第三阶段临床研究时揭示的困难：缺乏疗效，缺乏安全性。第三阶段试验中不同的终点：尽管这种靶向药物在第二阶段显示出有希望的临床结果，但在已建立的化疗计划中引入Figitumumab并没有延长生存期，并且当与一种方案结合时，增加了重大不良事件和死亡率。肺癌通常有两种类型：小细胞和NSCLC。目前使用放射疗法、化疗和腹腔镜切除肿瘤来治疗NSCLC，尽管长期生存机会仍然很低。一个特定的生长因子（IGF-1R）被怀疑在NSCLC以及其他恶性肿瘤的启动和发展中发挥作用，这是药物Figitumumab开发的重点。在第一阶段试验中，Figitumumab似乎阻断了目标途径，并显示出对包括NSCLC在内的多种恶性肿瘤的抗癌效果。它还在动物研究中改善了传统化疗的抗肿瘤作用。 在一项关于NSCLC患者的第二阶段研究中，Figitumumab与常规化疗方案卡铂和紫杉醇联合使用似乎比单独使用卡铂和紫杉醇有更好的反应率。 基于这些发现，两项第三阶段研究在1264名NSCLC患者中进行，比较了Figitumumab与各种标准治疗与单独标准治疗的效果。由于Figitumumab没有增加总生存率，这两项研究都提前停止了。当Figitumumab被添加到这些标准化疗方案之一时，与治疗相关的死亡和严重不良事件（SAEs）的发生率增加了，有21%接受Figitumumab治疗的个体经历了SAEs，而单独接受传统化疗方案的患者只有12%。在接受Figitumumab治疗的患者中，与治疗相关的死亡率为5%，而接受常规方案的患者为1%。由于无效性和安全问题，辉瑞公司撤回了详细说明第二阶段发现的出版物，当第三阶段研究因无效性而提前停止时。企业了解到，与辉瑞的通常运营实践相反，并非所有反应病例都经过了肿瘤缩小的验证。更正后的数据揭示了反应率的下降。 4.3.MAGE-A3疫苗 目标：手术后非小细胞肺癌（NSCLC）患者的护理。赞助商：葛兰素史克公司。在第三阶段临床研究时揭示的困难：缺乏疗效。第三阶段试验中不同的终点：在第三阶段研究中，与安慰剂相比，MAGE-A3疫苗没有提供任何临床优势，尽管这是针对这种特定免疫治疗的概念验证试验。肺癌通常有两种类型：小细胞和NSCLC。目前使用放射疗法、化疗和腹腔镜切除肿瘤来治疗NSCLC，尽管长期生存机会仍然很低。癌症研究的最新发展表明，使用身体的免疫力来治疗NSCLC是可能的。治疗性癌症疫苗可以针对一些肿瘤细胞（抗原）表面的化学物质，可能保护健康细胞。MAGE-A3是一种在特定肿瘤细胞外发现的肿瘤特异性蛋白，是多种细胞表面抗原的一个例子。MAGE-A3不在健康肺细胞中表达，大约33%的NSCLC表达MAGE-A3，使其成为NSCLC治疗的可行靶点。 在第二阶段研究中，MAGE-A3疫苗作为MAGE-A3阳性NSCLC患者的潜在治疗方法进行了检查。182名参与者在手术后27个月内随机分配接受MAGE-A3疫苗或安慰剂，共13次，以消除尽可能多的肿瘤。结果显示，接受这种癌症疫苗的个体的疾病和总生存率有所改善，但统计上并不显著。只有足够多的人参与了研究，使其成为概念验证。由于赞助商认为结果足够令人鼓舞，疫苗进入了迄今为止进行的最大规模的NSCLC治疗第三阶段研究。遵循与第二阶段研究相同的方案，研究人员随机分配了2272名完全切除MAGEA3阳性NSCLC的患者接受13次肌肉注射，无论是安慰剂还是疫苗。然而，研究未能显示MAGE-A3癌症疫苗的施用改善了患者无病生存（60.5个月对57.9个月，数据在统计上没有显著差异）。研究结果使研究人员得出结论，这种癌症疫苗对NSCLC患者没有任何临床益处。 4.4.INIPARIB 目标：“三阴性”乳腺癌的额外治疗方法。赞助商：赛诺菲公司。在第三阶段临床研究时揭示的困难：缺乏疗效。第三阶段试验中不同的终点：尽管第二阶段肿瘤反应和生存结果令人鼓舞，但在第三阶段研究中，将Iniparib引入现有的化疗治疗并没有增加生存率。女性中最常见的恶性肿瘤是乳腺癌。一种积极且难以治疗的乳腺癌形式是三阴性乳腺癌。由于癌细胞组织不过度表达三种不同的受体，因此被称为三阴性；如果它这样做了，癌症可能通过化疗和/或针对受体的药物进行治疗。在临床前试验中，Iniparib显示出显著的活性，增强了对三阴性恶性乳腺癌细胞的传统化疗效果。在第二阶段试验中，123名恶性三阴性乳腺癌患者被随机分配接受单独的传统化疗或标准化疗加Iniparib。在不增加毒性的情况下，将Iniparib引入常规化疗疗程极大地提高了患者的生存率和肿瘤治疗效果。尽管第二阶段结果令人印象深刻，Iniparib在第三阶段试验中未能证明其疗效。519名晚期三阴性乳腺癌患者被随机分配接受常规化疗方案或常规化疗方案加Iniparib。然而，将Iniparib纳入常规方案并未显示出在最终或进展生存方面的任何益处。第三阶段研究没有发现任何重大的安全问题。接受常规治疗的个体平均生存期为11.1个月，而同时接受Iniparib治疗的患者为11.8个月。 5.结论 由于在癌症疫苗的创造中采用了广泛的科学方法，因此需要赞助商和监管机构具有灵活性。目前，某些指南出版物偶尔包含对个别疫苗种类的详细建议。这种适应性监管结构使得能够建立一个非临床研究计划，该计划需要对每个实验和参数进行事实理由的论证，而不是仅仅依赖于当局的建议。因此，程序设计需要来自多个领域的知识，包括监管事务、生物技术、毒性以及基础和应用免疫学。在疫苗首次进行人体测试之前，每个程序还需要进行全面的风险-效益分析，考虑到（a）癌症证据和疾病阶段，（b）计划的患者百分比，（c）替代疗法，以及（d）预防性与治疗性实施；最后，（e）一个针对一种癌症疫苗的创新药物概念（可能特定于某种癌症疫苗）并不完全依赖于其他癌症疫苗的风险评估。迄今为止的经验表明，与小分子药物或传统疫苗相比，癌症疫苗的非临床开发需要一个更小、更专业、通常更复杂的程序，这是由于不同的科学方法以及所讨论疾病的危及生命的特性。由于疫苗领域的巨大变化，赞助商应不时与监管机构接触，讨论临床前和临床阶段的进展，然后再提交他们的结果。此外，他们还应在与他们的产品相关的指南草案制定时提供意见。欧洲药品管理局为与创新工作组进行非正式会议提供了选择，可以就开发者面临的特定类型或类别疫苗的监管挑战进行公开讨论。这些互动将被证明是宝贵的、富有成效的，并将有助于使科学进步和监管要求保持一致，以实现疫苗的顺利处理。此外，疫苗开发指南应该协调一致，以便在提交过程中不会出现各种国家的问题，但也应该有一个根据疫苗类别进行一些变更的范围，同时考虑到所开发产品的质量、安全性和有效性。 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:对抗疾病上升和传播最宝贵且成本效益最高的健康措施是疫苗接种。癌症疫苗（CV）是临床肿瘤学家极具前景且有益的工具。众多肿瘤相关抗原为免疫疗法和疫苗接种提供了极好的靶点。为确保抗原持续释放到免疫系统，载体被用于疫苗管理。最近，研究人员专注于可以专门针对肿瘤组织的疫苗输送系统，避免了与系统效应相关的挑战。本章讨论了旨在开发更精确疫苗输送系统以治疗肿瘤的研究。装载抗原的载体在靶向治疗中显示出前景，通过激活免疫系统以触发对疾病抗原的独特免疫反应。这些载体可以被抗原呈递细胞（APCs）主动摄取。有多种载体系统可用，包括物理方法和非物理方法，如类病毒颗粒（VLP）/病毒体、聚合物微粒和纳米颗粒（NPs）、脂质体、古菌脂质脂质体（archaeosomes）、免疫刺激复合物和细胞穿透肽（CPP）。本章将讨论它们在未来CV开发中的潜力以及它们的治疗潜力。 1.引言 1.1.癌症简介 几十年来，癌症一直是死亡的主要原因。然而，开发成功的癌症治疗方法非常具有挑战性。理解恶性肿瘤的病因和癌症细胞扩散过程至关重要。一系列以异常细胞无控制增殖为特征的恶性疾病统称为“癌症”。它被认为是继心血管疾病之后全球第二大死因。2015年，世界卫生组织（WHO）报告称，癌症单独导致了全球5800万死亡中的760万。研究表明，到2030年，全球将有1540万癌症相关死亡，比每年增加1000万例。化疗、放疗和手术是癌症常见且有效的治疗方法。这些治疗的有效性取决于癌症的类型。化疗的一个缺点是它无差别地针对快速分裂的细胞，导致恶性和健康细胞的破坏。放疗和手术的主要限制是它们不能消除转移。因此，仍然需要更有效、伤害更小的癌症治疗方法。研究表明，癌症疫苗（CVs）可能比传统化疗更有效，因为它们与患者的免疫系统协同工作以抑制癌细胞的生长。 1.2.疫苗简介 自1798年爱德华·詹纳首次测试天花疫苗以来，疫苗显著降低了疾病发病率和死亡率，潜在地使它们成为有史以来最重要的医学创新。尽管疫苗无疑已被证明是有益的，但在载体生产、运输和可用性方面的进展将非常有利。路易·巴斯德的“三步”范式——分离、灭活和注射——历史上一直是疫苗开发的基础。然而，随着我们对免疫学、病理学和微生物学的更好理解，疫苗开发正转向更“合理设计”的观点。这些合理设计的疫苗通常由最小成分组成（如亚单位或肽段），这使它们免疫原性较低，但在安全性和生产成本方面提供了优势。预计整合和优化这些方法，连同实施新的剂量和佐剂策略，可以帮助弥合这一效力差距。 1.3.癌症疫苗 CVs通过激活适应性免疫系统工作，最终消除癌细胞，同时通过诱导对肿瘤的免疫反应提供预防性防御。这种方法减少了来自身体不同器官或器官系统的癌细胞的肿瘤复发可能性。这归因于免疫系统识别体内肿瘤细胞的固有能力。抗原作为免疫系统刺激物，为身体对抗癌细胞做好准备。许多调查已经识别出与癌症相关的广泛抗原，其中一些目前正在临床试验和研究中作为CVs使用。现代技术在识别肿瘤中T细胞特别识别的抗原方面取得了重大进展。肿瘤抗原（TAs）可以分为两大类：肿瘤特异性共同抗原和肿瘤特异性独特抗原。由多种肿瘤细胞表达的共享抗原有时被称为肿瘤相关抗原（TAAs）。最有效的免疫疗法剂和/或输送系统与在正常组织中表达程度不同的最合适的TAs协同工作，以实现最佳治疗效果。因此，选择合适的疫苗输送机制对于发展癌症治疗的免疫策略至关重要。 1.4.治疗性免疫疗法 研究人员已经认识到治疗性抗癌疫苗相较于预防性疫苗的必要性。治疗性疫苗在疾病发生后进行管理，旨在完全停止恶性细胞的生长或控制转移和疾病复发。在针对癌症的免疫激活中涉及的主要因子是抗原呈递细胞（APCs），特别是树突状细胞（DCs）。通过针对肿瘤微环境（TME）中的DCs，可以将促进肿瘤生长的炎症转向杀伤肿瘤模式。DC特异性抗体和DC激活剂，结合癌症特异性抗原，诱导强烈的抗原特异性CD4+和CD8+ T细胞介导的免疫反应。在触发细胞介导的免疫反应后，癌细胞被干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、趋化因子和接触介导的细胞毒性所破坏。许多纳米颗粒（NP）/脂质体配方包含靶向分子，如抗体和免疫调节剂，以及肿瘤特异性抗原，以促进APCs的激活，主要是DCs。由于其大小和组成，纳米配方很容易被DCs摄取，导致T细胞和抗体反应。大多数治疗性疫苗接种技术通过DC介导的抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞（CTL）反应导致肿瘤退缩。这些配方设计交付的货物（抗原/抗体/Toll样受体（TLR）配体/细胞因子，见图1.1）用于进一步分类这一部分。 图1.1 癌症疫苗诱导免疫的机制途径。 在过去20年中，对肿瘤疫苗和免疫学的研究，这些都是当前癌症治疗的诱人替代品或补充品，已显著增加。这些方法旨在刺激患者的免疫系统识别和消除肿瘤细胞。它们提供了几个重要优势，包括能够： 诱导针对性的肿瘤细胞死亡，对健康非肿瘤细胞的伤害最小； 通过系统性诱导抗肿瘤免疫反应，同时针对原发性和继发性转移； 产生免疫记忆，为未来潜在的肿瘤复发提供长期保护。 2.疫苗输送系统 2.1.物理方法 DNA疫苗诱导的免疫反应类型可能因其管理方法而异。DNA可以通过静脉内（I.V.）、皮下（S.C.）、肌肉内（I.M.）或鼻内（I.N.）给药。一些研究表明，皮肤给药具有免疫学优势，与传统给药方法相比，具有更强的免疫反应。然而，由于缺乏能够一致且准确将疫苗输送到皮肤的有效给药系统，皮肤免疫接种的结果有时不明确。疫苗管理的鼻途径也因其局部和系统效应而受到关注。然而，缺乏有效的疫苗配方和安全的鼻内给药方法。当前研究正在调查基于聚丙烯酸盐聚合物的颗粒系统以增强粘膜免疫反应。标准疫苗通常使用皮内（I.D.）或皮下（S.C.）接种。在各种动物模型和临床研究中，肿瘤内和/或淋巴结内疫苗接种已被证明比其他方法更有效。在“癌症研究进展”中报告的一项研究报告中，皮下初次免疫后序贯进行静脉加强疫苗接种比单独任一管理方法产生了更强的抗肿瘤效果。注射途径可能受到几个因素的影响。最近的发现表明，使用生物弹道方法，如基因炮或Biojector 2000，可以提高效率。在小鼠上进行的研究表明，与针头注射相比，需要100倍更少的DNA就能引发抗体反应。生物弹道和针头注射可能导致不同的免疫反应。基因枪通常诱导DNA疫苗的T辅助型2（Th2）反应，而针头注射通常引发Th1反应。这种差异可能归因于使用更高的注射剂量。需要注意的是，这种结果并不常见。先前的研究表明，使用未经任何涂层的裸露DNA疫苗的基因枪输送会导致Th1偏向的免疫反应，表明基因枪轰击中使用的Au颗粒可以改变产生的免疫反应。此外，无论途径如何，某些抗原都可以影响免疫反应。增加表达DCs的抗原数量的一些技术包括激光疗法前的皮内注射、电穿孔前的肌肉内注射和微胶囊疫苗的肌肉内注射。以下讨论通过物理输送增强基于基因的免疫接种的策略。这些方法也在图1.2中描述。 图1.2 通过物理方法进行癌症疫苗递送的不同方法。 2.1.1.纹身 最近，纹身被提出作为一种将脱氧核糖核酸（DNA）物理注入表皮细胞的方法。这种方法与用于天花疫苗接种的有效策略相似，因为它似乎加快了强健宿主防御和有效免疫的发展。免疫后抗原的快速和零星合成可能解释了这种效果。研究表明，与皮内注射和基因枪递送相比，DNA纹身后的基因表达更高。通过纹身进行DNA转移似乎与肌肉内注射相比，导致不同的基因表达模式。在一个实验中，肌肉内（I.M.）注射100微克DNA导致至少比纹身20微克DNA高出10倍的基因表达峰值。纹身后基因表达立即增加，然后在接下来的四天内逐渐减少。相比之下，观察到肌肉内注射DNA后基因表达水平升高，峰值出现在七天后，可能持续长达30天。尽管DNA浓度较低且基因表达减少，但与肌肉内DNA注射相比，纹身DNA诱导了更强的细胞和体液免疫反应对抗原。此外，已经研究了通过纹身或肌肉内针头注射施用的DNA疫苗的有效性，与两种添加剂：心脏毒素和含有小鼠GM-CSF的质粒DNA（pDNA）的效果。本研究中使用了编码L1主要衣壳蛋白的人乳头瘤病毒16型（HPV16）基因作为模型抗原。结果显示，肌肉内给药分子佐剂显著提高了HPV16 L1 DNA疫苗的效果。此外，纹身设备施用的HPV16 L1 DNA比肌肉内针头递送配合分子佐剂产生了更强更快的体液和细胞免疫反应。然而，当需要更即时和强大的免疫反应时，纹身递送DNA是一种实用且经济的技术，可以应用于实验室。纹身导致几个小的机械损伤，随后出血、坏死、炎症和皮肤再生，这无意中增强了免疫系统。因此，纹身“仅”部分取代了佐剂的作用。 2.1.2.基因枪 基因枪是一种生物弹道装置，允许DNA通过使用附近的室击中目标DNA直接进入细胞。通过体外或体内基因枪技术，包括原代培养和知名细胞系在内的各种体细胞类型，已被作为悬浮或粘附培养物移植。这些事件导致树突状细胞（DCs）扩展和迁移到附近的淋巴组织，在那里它们启动T细胞以目标方式响应抗原。最近，使用TAA、人类gpl00和报告基因测定作为实验平台，进行了针对黑色素瘤的皮肤疫苗接种。研究发现，在不同类型的癌症中，包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌和结直肠癌中，表皮生长因子受体（EGFR）蛋白高度表达。在一项小鼠实验中，通过三种不同的技术传递编码人类EGFR外域的pDNA来评估免疫和抗癌反应：肌肉内针头注射（I.M.）、镀金的DNA基因枪和未镀金的DNA基因枪。在动物肺癌研究中，未镀金pDNA基因枪注射显示出最大的抗肿瘤效果和CTL活性。这些发现可能指导未来人类临床试验中使用的DNA疫苗的开发。创建一个针对表达该基因的恶性肿瘤的EGFR DNA疫苗可能需要DNA免疫。此外，发现由胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤组成的CpG基序可以修改基因枪轰击后在引流淋巴结（LN）中建立的Th2型细胞因子环境。发现表明，插入CpG基序可以提高局部LN中白介素（IL）-12 mRNA的水平，无论它是通过皮内注射、肌肉内注射还是基因枪轰击给药。这些结果表明，CpG基序注射在局部LN中诱导了T辅助细胞类型1（Th1）偏向的环境。DNA疫苗和CpG基序的结合可以激活Th1免疫反应，并作为一种“警告信号”。与常规肌肉内（I.M.）注射相比，使用基因枪进行皮内（I.D.）给药被发现是施用人类乳头瘤病毒（HPV）DNA疫苗最有效的方法。最近，有报道称可以使用低压下的基因手枪传递无载体裸DNA。与金颗粒包被的DNA免疫相比，无载体无保护的预防性HPV DNA疫苗有效地减少了局部皮肤损伤。通过与金颗粒层HPV DNA疫苗进行比较，研究人员确定它也能增强对HPV抗原的T细胞免疫并改善抗肿瘤效果。最近的临床调查使用了一种名为Sig/E7detox/HSP70 DNA疫苗的HPV16 DNA疫苗，该疫苗编码与HSP70连接的信号肽与HPV16 E7（E7 detox）的抑制变体。在之前的研究中，使用三种不同的递送方法施用了pNGVL4a-Sig/E7（detox）/HSP70疫苗：针头肌肉内注射、生物喷射器和基因枪。目的是评估抗原和抗肿瘤反应。基因枪DNA免疫方法产生的E7特异性CD8+ T细胞数量最多，与针头肌肉内注射和生物喷射器给药相比。 2.1.3.超声波 为了促进细胞内DNA的融合，细胞膜可以通过超声波（US）暂时性破坏。此外，治疗性超声波与微泡造影剂的结合可能提高基因转染的效率。这一过程使得DNA能够直接且成功地转移到细胞质中。虽然已经使用这种技术将蛋白质送入细胞，但尚未将抗原引入树突状细胞（DCs）用于癌症免疫疗法。体外和体内研究表明，使用US技术可以促进裸pDNA进入结肠癌细胞。此外，在小鼠鳞状细胞癌模型中，在US处理前进行裸pDNA的肿瘤内注射增强了DNA的运输和基因表达。目前，US正在临床环境中进行研究。Memgen开发的CV在加州大学圣地亚哥分校进行的II期研究（ID：NCT00849524）中，反复通过静脉（I.V.）给药给患有慢性淋巴细胞性白血病/小淋巴细胞性淋巴瘤（CLL/SLL）的患者。 2.1.4.电穿孔 在这种方法中，对皮肤施加电脉冲，导致暂时性孔隙形成，促进DNA细胞内进入。一旦移除电能，皮肤就会恢复其结构，并由于孔隙关闭而保持免疫原性物质。历史上，毫秒和微秒脉冲已在电穿孔（EP）中得到应用。最近的研究探索了使用极强纳秒电脉冲（10-300纳秒）在极高强度（10-300千伏/厘米）下直接将DNA转移到细胞核。EP可以通过增加蛋白质表达，释放炎症趋化因子和细胞因子，吸引如巨噬细胞和DCs的APCs到EP部位来增强免疫反应。与单独肌肉内DNA注射所达到的水平相比，EP介导的pDNA传输增加了抗原特异性的体液和细胞免疫反应。已证明，在体内，EP在小型和大型动物中都能可靠地增强免疫反应，表明其在人类中的潜在应用。随后EP和US之间的比较显示了使用EP转染骨骼肌与暴露的pDNA的有效性。在最近的研究中，已经证明单独在小鼠中通过EP给药pDNA已被证明是成功的作为增强免疫。这种成功可能归因于EP增强疫苗所达到的高水平抗原生成。值得注意的是，与使用两剂DNA和EP剂量相比，这种方法显示出更大的成功。这种策略特别吸引人，因为它消除了需要两种不同的疫苗类型。例如，研究表明，当使用表达结肠癌细胞CT26的CTL表位AH1的DNA疫苗时，疫苗的剂量和体积显著影响小鼠的启动和肿瘤保护效率。动物模型已被用来研究EP驱动的DNA疫苗策略治疗前列腺癌。为了有效刺激针对表达前列腺抗原的肿瘤的抗肿瘤免疫反应，通过肌肉内介导的EP在体内给药编码phPSA的质粒。结果表明，phPSA疫苗治疗显著延缓了恶性肿瘤的进展并延长了动物的寿命。研究人员采用了多种策略来开发最佳的HPV DNA疫苗，包括融合E6和E7肿瘤抗原（E6/E7）、组织型纤溶酶原激活剂（tpa）信号序列、包含CD40配体（CD40L）和Fms样酪氨酸激酶3配体（Flt3L）。当E6和E7融合（E6/E7（Co））时，E6/E7抗原特异性CD8(+) T细胞反应减少，但预防性抗肿瘤影响增加。与CD40L相关的HPV DNA疫苗相比，Flt3L融合的HPV DNA疫苗显示出改善的治疗抗肿瘤结果和增加的E6和E7特异性CD8+ T细胞反应。在卡罗林斯卡大学医院进行的I/II期临床调查中，Chron Vac-C，一种治疗性DNA疫苗，通过EP给药给以前感染过病毒的患者，以通过增强免疫反应加快他们的康复。这项临床试验在瑞典医院的胃肠病学和传染病诊所进行。这是最早使用EP技术给人们使用的针对传染病的DNA疫苗之一。为了通过MHC类I途径增强抗原处理和传递，并增强细胞毒性CD8+ T淋巴细胞的产生，有必要通过与免疫刺激性分子如钙网蛋白（CRT）的相互作用将TAs亚细胞定位。即使在当前的进步下，找到一个可靠的DNA递送机制仍然是确保免疫治疗方法有效性的关键。在比较三种疫苗接种技术的研究中——传统的肌肉内（I.M.）注射、通过电穿孔（EP）介导的I.M.递送和表皮基因枪介导的粒子递送——使用了pNGVL4a-CRT/E7（detox）DNA疫苗。结果表明，EP是免疫E7最有效的方法，因为它产生了最大量的E7特异性细胞毒性CD8+ T细胞。 最近，几种HPV DNA疫苗已经成功地使用电穿孔（EP）技术给猕猴和老鼠模型生物进行了接种。其中一种疫苗是VGX-3100，它包含针对HPV亚型16和18的E6和E7蛋白的质粒。目前，该疫苗正在进行I期临床试验。建议有CIN 2或3病史的个体以及接受过手术的人接种这种疫苗。Cyto Pulse比以往的肌肉内电穿孔技术更有效地特异性针对皮肤细胞。Cyto Pulse开发了两种临床疫苗输送设备，DermaVax和Easy Vax。Easy VaxTM专注于皮肤的表皮层，广泛用于预防性病毒疫苗接种。另一方面，Derma VaxTM主要针对皮肤的真皮层。这种方法适用于需要强烈免疫反应和高剂量的情况，如基因治疗和癌症疫苗（CVs）。Derma Vax将在进行中或计划中的临床研究中使用。其中一项研究，编号NCT01064375，旨在使用ID EP（El-porCEA）创建一种DNA疫苗来治疗结直肠癌。该研究评估了CEA DNA免疫技术在结直肠癌患者中的免疫原性和安全性。 2.1.5.激光 体外研究表明，激光束可以将能量（首次高达20兆电子伏）传递给目标细胞，通过局部热效应改变膜的通透性。对于药用用途，需要额外的能量（高达250兆电子伏）。最近，这种尖端方法被描述为提高注射质粒的转染效率的有效方式，并在T细胞和体液免疫中引发针对抗原的免疫反应。这种新方法仅在少数试验中使用，显示出开发治疗性HPV DNA疫苗的巨大潜力。 2.1.6.喷射注射器 喷射注射器用于将雾化的药液或悬浮液注入皮肤，使用弹簧机制或压缩气体（通常是二氧化碳、氮气或氦气）包含在一个小药筒或大罐中。这种方法允许药物直接到达肌肉或更深入地穿透皮下或真皮层。 2.1.6.1.液体喷射注射器 液体喷射注射器正在开发为一次性和多次使用组件。对于像糖尿病这样的慢性疾病，使用可重复使用的设备来每天给予持续效果的剂量。预装药物的可更换设备用于办公室基础免疫、大规模疫苗接种和紧急情况，如治疗过敏和偏头痛发作。 这些设备在不需要针头的情况下对液体进行加压，这会在皮肤上形成孔。压缩气体或弹簧可以用作动力源。这导致压力配置文件较低，将剩余的液体推入皮肤。由于药物已经是液体形式，因此无需重新配制。 Walther等人已经证明，使用注射器、有限喷射注射少量暴露的pDNA用于半乳糖苷酶（LacZ）和绿色荧光蛋白靶基因范式，可以成功且安全地在各种临床前癌症模型中进行非病毒基因转染。对喷射注射的肿瘤进行定性和定量分析，揭示了有效的基因转录、增加的肿瘤内分散和深入的DNA渗透。基于这些有趣的临床前数据，进行了一项I期基因交换实验，使用喷射注射将微量的pDNA肿瘤内注射。通过定量和定性检查LacZ在mRNA和蛋白水平的表达，评估了基因转移的效率。这个实验的结果证明了这种方法在治疗局部可及的转移性实体瘤如黑色素瘤、乳腺肿瘤和其他类型的恶性肿瘤方面的有效性。对使用喷射注射器输送小干扰RNA的临床前研究也显示出额外的癌症基因治疗应用的潜力，包括DNA疫苗接种、免疫基因治疗和基因抑制技术。此外，体内喷射注射输送人TNF-α作为CD的自杀基因显著减少了肿瘤进展。 然而，液体喷射注射器也有一些缺点。它们需要精确的动力源控制，以准确可靠地向不同的皮肤类型或同一个人的皮肤的不同区域输送疫苗。喷射的高速冲击血管和神经，导致出血和不适，可能会降低患者的依从性。 2.1.6.2.固体剂量注射器 以固体形式交付的疫苗的稳定性，无论是药物还是变应原，都消除了对冷链储存的需求。这允许同时给予初始剂量和加强剂量，增强了患者的依从性。一种交付固体配方的方法是Powderject方法，它使用氦气驱动的设备将药物以超音速推进到皮肤的外层。药物颗粒由氦气微缸中的压缩气体加速，使它们在激活时能够穿透皮肤。使用时，设备直接应用于皮肤。Corgentech和辉瑞都在探索这项技术，分别用于开发局部麻醉剂和在金载体颗粒上交付DNA疫苗。另一种方法是滑块固体剂量注射器方法，其中手动操作器推动药物。操作器由一个小型固体杆组成，包含药物和辅料。当达到预定的弹簧力时，操作器自动启动并给予药物。推动动作至关重要，因为它确保了药物一致且受控地输送到皮肤的深层，无论皮肤类型或位置如何。这与Powderject方法不同，在Powderject方法中，建立一致且有效的治疗率可能是具有挑战性的。在需要给予多个剂量的情况下，操作器可以设计为可重复使用的设备，带有预装药物盒，以方便使用。 2.1.7.微针（MN） 微针（MN）由多个微结构投影组成，涂有药物或疫苗。它被应用于皮肤以将活性物质皮内输送，绕过角质层。与依赖扩散的经皮给药系统不同，MNs手动暂时性地破坏表皮，促进药物或疫苗进入其目标部位。由于它们的尺寸很小（直径1微米，长度1到100微米），MNs与普通针头不同。它们可以由各种材料制成，如金属、硅、二氧化硅、聚合物、玻璃等。MNs可以设计得足够短，以避免神经末梢，同时仍然到达角质层，减少不适、感染或受伤的风险。空心MNs、实心MNs、涂有药物的MNs和可溶解MNs是不同设计中的一部分。这些设计通过各种机制使药物的给药成为可能，允许研究治疗时间控制。实心MNs通常用于组织预处理，以增强治疗药物向选定组织的输送。在这里，微小针头的引入及其随后的移除在组织中创造了只有几纳米宽的孔，允许后来应用的氢凝胶或药物溶液到达更深的组织层。另一方面，MNs可能具有分层结构，下层输送治疗化学品，上层为穿透目标组织提供机械支持。通过这种方式，MNs应用后，不同的MN层将分解，允许治疗分子流入组织。基于癌症免疫的免疫接种旨在动员宿主的先天免疫来破坏肿瘤组织。这些方法通常侧重于将疫苗输送到皮肤，皮肤是身体最大的免疫器官，含有丰富的APCs，如巨噬细胞、朗格汉斯细胞和DCs。这些APCs可以激活T和B细胞，从而引发对肿瘤的更广泛的免疫反应。为了实现这一目标，研究人员正在研究含有免疫刺激佐剂和/或抗原的MN贴片的使用。Zaric等人通过结合甲基乙烯基醚和顺丁烯二酸酐MNs与OVA负载的PLGA NPs，展示了一种刺激免疫系统对抗表达OVA的B16黑色素瘤肿瘤的方法。作者在这一过程中使用了水包油双乳液技术来生成OVA负载的PLGA NPs用于MNs，然后将NPs添加到甲基乙烯基醚和顺丁烯二酸酐的溶液中（19×19阵列）。这些研究人员观察到MNs能够穿透小鼠皮肤并达到真皮层和附近的DCs在体外测试中。研究人员还观察到，转染的DCs能够迁移到近端LN，在那里它们可以激活CD8+ T细胞并诱导产生如IFN-γ等细胞因子。此外，这种由MNs释放NPs触发的免疫系统激活，导致表达OVA的B16黑色素瘤肿瘤生长延迟了13天。同样，Kim和同事开发了一种使用Pluronic F127和聚乙二醇（PEG）的MN贴片，以同时共输送resiquimod（R848）和TAs。人TLR7和TLR8作为R848的配体，表达在巨噬细胞、树突状细胞和B细胞等免疫细胞上。R848与TLR7/8之间的相互作用导致IL-12、IFN-γ和TNF的产生，随后触发针对抗原的体液和Th1免疫反应。在这项研究中，使用表达OVA的淋巴瘤细胞允许同时给予OVA，将免疫反应集中在由E.G7-OVA组成的肿瘤异种移植物上。 聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具被用来沉积Pluronic F127/R848和PEG/OVA的混合物，然后在室温下在真空中固化，之后被切割成一个包含49个金字塔形针头的微针（MN）阵列。发现这些微针可以穿透小鼠的皮肤并将有效载荷释放到附近的细胞中。作者还观察到溶解的微针形成了纳米胶束，可能有助于R848和OVA分布到RAW264.7细胞中，从而诱导巨噬细胞成熟和细胞因子释放。体内实验表明，装载R848和OVA的微针可以迁移到淋巴结并激活皮肤抗原呈递细胞（APCs）。 另一方面，微针可以被设计为基于抗体的免疫疗法，旨在克服或绕过肿瘤细胞发出的免疫抑制信号。Ye及其同事开发了一种由透明质酸（HA）组成的微针阵列，用于向B16F10黑色素瘤肿瘤递送1-MT和抗PD1抗体。通过特别针对T细胞表达的PD-1受体，抗PD1抗体可以逃避癌细胞的抑制信号，允许T细胞激活。 2.2.病毒和非病毒递送系统（非物理的） 2.2.1.病毒载体 2.2.1.1.病毒载体 病毒的遗传物质可以被改变以递送转基因到感染的细胞中，因为它们天生具有免疫原性。然而，使用病毒载体在临床试验中的有效性并没有产生与传染病研究相似的结果。重组病毒可以在免疫细胞中表达转基因，特别是抗原呈递细胞（APCs）如树突状细胞（DCs）。这导致肿瘤抗原（TAs）向细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）的呈递增加，从而更频繁和强烈地攻击肿瘤细胞。抗原由疫苗载体表达。 病毒可以自然感染人类细胞并引发T细胞和体液反应，使它们适合作为疫苗递送方法。某些病毒可以被修改为特别针对肿瘤细胞或具有固有的溶瘤特性。溶瘤病毒疗法（OVT）被广泛用于癌症治疗，因为它可以选择性地裂解肿瘤细胞并诱导对病毒和肿瘤抗原的免疫反应，导致长期记忆T细胞的产生。溶瘤病毒不仅可以直接裂解细胞，还可以被基因修改为疫苗疗法的递送载体。腺病毒、单纯疱疹病毒、副粘病毒、弹状病毒、牛痘病毒和其他病毒株是递送机制的可行选择。 腺病毒已被广泛研究作为治疗乳腺癌的溶瘤病毒平台。这是因为与健康组织相比，乳腺癌细胞中E2F-1的表达更高。腺病毒基因组策略性地位于E2F-1启动子下游，允许通过整合免疫调节元素IL-15进行选择性病毒疗法。Yan等人通过创建一个整合E2F-1启动子和IL-15的重组腺病毒载体来证明这种复制选择性病毒疗法。由Zhu等人开发的另一种重组腺病毒，通过hTERT启动子控制腺病毒E1A基因，并通过缺氧响应元素（HRE）启动子控制腺病毒E1B基因。这种重组腺病毒还包括IL-24基因，它诱导肿瘤特异性凋亡并抑制肿瘤细胞生长。 逆转录病毒，特别是RNA病毒，可以被用作DNA递送载体来管理恶性肿瘤，当病毒蛋白gag、pol和env被移除时。重组逆转录病毒载体有能力表达肿瘤细胞特有的转基因。GDEPT（基因导向酶前药疗法）利用重组逆转录病毒将非活性药物转化为肿瘤细胞内特有的活性有毒代谢物。MetXia-P450逆转录病毒载体在减少MDA-MB-231乳腺癌异种移植模型中恶性组织的生长并对T47D乳腺癌细胞对环磷酰胺（CTX）敏感方面显示出有希望的结果。Rexin-G是一种单独的疫苗方案，用于治疗包括乳腺癌在内的各种实体癌。它基于重组复制无能逆转录病毒载体，并表达促进凋亡和抑制血管生成的合成人类cyclin G1转基因。 TLRs 3和9可以被细小病毒-H1利用以刺激人类免疫系统，这触发了一个NF-κB依赖的适应性免疫反应。从乳腺癌患者的肿瘤中分离出的原发性乳腺癌细胞比正常细胞对H1PV有更高的亲和力。重组HIPV也已被用于癌症免疫疗法。具有增加的炎症细胞因子（IFN-γ和TNF-α）转基因的基因修饰HIPV显示出治疗益处。 病毒载体-DC疫苗和病毒载体-CAR T是病毒介导疫苗递送的两种关键方法。用转基因技术靶向DC已被证明是引导免疫反应朝向耐受或免疫的有效策略。使用病毒载体遗传修饰DC的关键优势是通过这种方法实现的DC成熟度增强。在Chen等人的一项体外研究中，与Ad5一起传递ErbB-2/neu基因的DCs导致了对过度表达该基因的乳腺癌细胞系的治疗性和保护性免疫。 最近对癌症疗法的研究集中了很多注意力在使用CAR修饰的T细胞和溶瘤病毒一起针对和指导实体瘤。已经探索了将基于基因的疫苗或治疗性转基因递送到实体恶性肿瘤的肿瘤微环境（TME）的潜力。病毒载体与肿瘤特异性T淋巴细胞的相互作用被发现可以增强它们的效应能力。患有血液学恶性肿瘤的患者从CAR修饰的T细胞中显示出显著的好处。根据Bajgain等人的发现，共表达倒置的细胞因子受体（4/7ICR），它连接IL4受体外域和IL7受体内域，通过转化抑制性IL4信号，增强了CAR T细胞在体内乳腺癌模型中的抗癌活性。 2.2.1.2.细菌载体 Busch和Fehleisen首次建立了癌症和细菌（化脓性链球菌）之间的联系。他们发现在癌症患者中由该生物引起的丹毒感染抑制了肿瘤生长。在19世纪，William Coley利用减毒的粘质沙雷菌和化脓性链球菌组合来治疗骨骼和软组织肉瘤。这种混合物被命名为Coley毒素。这一发现激励研究人员专注于寻找和利用细菌菌株或其产品来治疗不同的癌症。实际上，某些细菌成分，包括外毒素，已被发现能直接启动对肿瘤细胞的抗癌作用，而不是间接效果。使用细菌作为具有治疗价值的转基因递送系统提供了许多好处。在恶性细胞的厌氧条件下，像梭菌这样的特定细菌种类非常活跃和移动性强。由于它们能够到达难以接触的肿瘤区域，以及肿瘤细胞的高代谢活性使它们对化疗产生抗药性，细菌被认为是递送抗癌药物或基于基因的疫苗以治疗恶性肿瘤的潜在选择。 用于乳腺癌疫苗的最常见细菌种类包括鼠伤寒沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、新威氏梭菌、丁酸梭菌、长双歧杆菌、青春期双歧杆菌和大肠杆菌。鼠伤寒沙门氏菌和梭菌据报道被用作溶瘤载体。在引入抑制的S. Typhimurium和长双歧杆菌以及合成TRAIL等分子的载体后，显著减缓了肿瘤的生长，显示出宿主基因组中凋亡基因（自杀基因）的转录增加。通过破坏细胞周期并触发细胞死亡，通过产生p53和Bax，由铜绿假单胞菌产生的阿祖林蛋白破坏恶性细胞并阻止乳腺癌和黑色素瘤的生长。为了测试细胞因子LIGHT（也称为TNFSF14或HVEM-L）在Balb/c小鼠D2F2乳腺癌模型中的有效性，Loeffler等人创建了一个嵌合的S. Typhimurium VNP20009菌株。S. typhimurium RE88与表达Fra-1和IL-18的DNA疫苗联合使用，预防了乳腺癌的生长和转移，这激活了免疫细胞（T细胞、自然杀伤（NK）细胞和DC）并阻断了血管生成。通过口服给予转基因S. typhimurium SL3261和人粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子（hGM-CSF），体内减缓了4 T1乳腺癌的进展。经过减毒的鼠伤寒沙门氏菌菌株通常被用作人类和兽医学中的活载体。已经证明人类对用于疫苗管理的减毒沙门氏菌（S. typhimurium和S. typhi）反应良好。革兰氏阳性细菌单核细胞增生李斯特菌可以利用溶血素、李斯特菌溶素O和磷脂酶等形成孔的酶从吞噬体中逃逸并进入细胞胞质。这为疫苗递送提供了一个多功能的载体，并实现了更有效的基因转移。许多研究表明L. monocytogenes作为癌症治疗递送系统的效力。在Wood等人的一项研究中，使用针对CD105（Lm-LLOCD105A和Lm-LLOCD105B）的基于李斯特菌的疫苗治疗了乳腺癌小鼠模型。PROSTVAC疫苗，也称为PSA-TRICOM，包括重组禽痘-PSA-TRICOM增强剂和重组牛痘-PSA-TRICOM（前列腺特异性抗原加上三个共刺激分子的TRIad）的初始注射。在II期临床试验中，患有转移性、激素难治性前列腺癌的个体接受了PSA-TRICOM。 2.2.1.3.类病毒颗粒（VLPs） 被称为VLPs的高度结构化的、极其重复的结构，由病毒衣壳蛋白包装而成。这种衣壳蛋白的高密度提供了许多构象病毒表位，可以诱导强大的免疫反应。重要的是，VLPs是由病毒衣壳蛋白自行组装而成，没有任何病毒致病核酸。由于它们无法复制，它们提供了一种相对于通常用于免疫的减毒病毒的潜在更安全的选择。第一个基于VLP的疫苗针对乙型肝炎病毒（HBV）。在20世纪60年代末，Baruch Blumberg博士偶然发现了急性和慢性乙型肝炎患者血清中的独特澳大利亚抗原。他还提供了VLP生产的初步具体证据。在随后的年份中，电子显微镜被用来研究病毒形态，在20世纪80年代初，使用酵母表达系统首次组装了HBV VLPs。 伽马疱疹病毒EBV是人类发现的第一种致癌病毒，它攻击上皮细胞和B细胞。EBV与多种恶性肿瘤有关，包括淋巴瘤、胃癌和鼻咽癌，这些疾病可能发生在免疫功能正常和免疫功能低下的个体中。EBV也是单核细胞增多症的主要原因。为了开发另一种EBV疫苗模型，将EBV的gp350/220与新疾病病毒的融合F蛋白融合，使得gp350/220外域以VLP颗粒形式呈现。利用中国仓鼠卵巢细胞生产EBV-VLPs，并对BALB/c小鼠进行免疫。这导致了持久且针对性的抗体反应，即使不使用佐剂，也能在体外抑制EBV感染。为了创造一种多价疫苗，将对EBV入侵至关重要的糖蛋白gH/gL或GB、EBV核抗原1和表达在所有EBV感染细胞表面的潜伏膜蛋白2（LMP2）也纳入VLPs中。gH/gL-EBNA1和GB-LMP2 VLPs成功地在CHO细胞中生产，无需使用佐剂，并证明了它们在BALB/c小鼠中诱导高中和抗体滴度或EBV特异性T细胞反应。因此，这些EBV-VLPs可以作为治疗EBV相关恶性肿瘤的有效治疗性疫苗，以及预防EBV感染的预防性疫苗。表1.1显示了一些作为CV递送剂的VLPs的例子。 2.2.1.4.病毒体 这些极小的圆形单层脂质膜囊泡（150纳米）缺乏通常包含原始病毒遗传物质的核衣壳。然而，它们装满了病毒膜蛋白，如流感病毒中的血凝素和神经氨酸酶。这些蛋白使病毒体膜能够通过与免疫系统细胞融合，直接将其内容物——特定抗原——传递给靶细胞。这一过程即使在免疫原性较弱的病原体存在的情况下也能触发特定的免疫反应。一旦抗原被传递，细胞内的病毒体被完全消除。与其他脂质体和蛋白脂质体载体系统不同，病毒体的免疫学特性受到夹在磷脂双层之间的病毒蛋白的强烈影响。这种插层不仅为病毒体配方提供了结构稳定性和均匀性，而且还决定了抗原的表位是否位于病毒体表面（PeviPROTM）或内部，从而影响病毒体配方诱导的免疫反应类型（PeviTERTM）。使用PeviPROTM会触发免疫学体液反应，导致由于细胞内体中抗原的分解而呈现MHC II抗原。除了在体内引起CD4+和CD8+阳性反应外，PeviTERTM产生的抗原还可以产生强烈的CTL反应。病毒体封装确保通过MHC I途径正确呈现抗原，因为抗原自然地被送入抗原呈递细胞的细胞质中。 2.2.2.非病毒载体 2.2.2.1.阳离子和可生物降解聚合物 最近，制药研究和工业利用阳离子和其他碳水化合物聚合物的能力来调节药物、蛋白质、抗生素、肽、DNA或疫苗的分布。近年来开发了多种系统，如聚赖氨酸及其共轭物、壳聚糖、聚乙烯亚胺（PEI）、脂多胺、二乙基氨基乙基-右旋糖酐（DEAE-右旋糖酐）、聚酰胺胺（PAMAM）树状聚合物、右旋糖酐过氧物酶多阳离子和右旋糖酐过氧物酶多阳离子。包括树状聚合物（高度分支的PAMAM）和壳聚糖（一种可生物降解的线性氨基多糖）在内的许多阳离子聚合物，已被检查其基因转移能力。此外，壳聚糖可以通过静电相互作用与带负电的DNA（多聚体）形成复合物。最近，使用基于渗透的方法生产了壳聚糖和壳聚糖/DNA纳米球。PEI和聚（L-赖氨酸）（PLL）作为基因治疗的聚合物进行了广泛研究。由于它们的性质，可以在PEI聚合物的表面附加靶向配体和/或PEG，为基因载体提供立体稳定性。当聚乙二醇化PEI多聚体与肿瘤特异性配体共轭并静脉给药时，转染效率比聚乙二醇化（无转铁蛋白）PEI多聚体提高了五倍。研究人员研究了阳离子多聚电解质对体外恶性细胞和植入艾氏肉瘤或引起腹水的小鼠白血病（L5178Y）的影响。在肿瘤移植后5天，高分子量PEI、聚乙烯胺和PPI在中性pH下给药，导致实体艾氏肉瘤小鼠的肿瘤生长减少了10%到40%。唯一能延长由白血病细胞引起的腹水小鼠寿命的物质是PPI。因此，阳离子聚合物可能通过直接与肿瘤细胞静电相互作用并诱导宿主的一般免疫反应而有用。2013年，一种溶瘤腺病毒（Ad-DB7-U6shIL8）（oAd/PNLG）被涂覆了聚合物N-（2-氨基乙基）-2-氨基乙基甲氧基聚（乙二醇）-b-聚-N-L-谷氨酸（PNLG）聚合物。2014年，另一种阳离子聚合物被创造出来，这次特别设计了精氨酸部分以促进低水平和高水平的CAR表达。mPEG-PEI-g-Arg-S-S-Arg-gPEI-mPEG（PPSA）具有生物可还原的二硫键以减少细胞毒性，并具有几个精氨酸功能部分以增加转基因表达。溶瘤腺病毒（DWP418）在与PPSA复合后（DWP418/PPSA），被瘤内注射到CAR阴性MCF7异种移植小鼠中。结果表明，与裸露的DWP418相比，DWP418/PPSA提供了更强的抗肿瘤效果。 2.2.2.2.微粒（MPs）作为疫苗递送载体 作为疫苗递送工具，微尺度颗粒或胶囊相较于可溶性抗原具有优势。通过使用MPs，它们还可以提供持续的抗原释放、延长的抗原呈递，以及将抗原和佐剂同时传递给同一APC，大量抗原可以被传递给APCs。佐剂和抗原可以被共同封装在单个颗粒中、分开放置，或集体附着在其表面。能够增强和延长免疫反应的疫苗分布的最佳尺寸范围仍然不明确，如引用研究的发现所示。文献中包含许多使用各种可生物降解颗粒配方作为CVs的临床前研究。这些用于CVs的颗粒已使用众所周知的基于聚(α-羟基酸)的聚合物制成，如聚乳酸(PLA)和PLGA，以及更多实验性的聚合物，如聚酸酐。来自聚酸酐的MPs被报道具有固有的免疫佐剂属性。这类聚酸酐的例子包括2,6-二氧杂辛烷和1,8-双(p-羧基苯氧基)-3,6-二氧杂辛烷(p-羧基苯氧基)己烷。合成佐剂CpG和OVA使用双乳液溶剂蒸发技术共载于聚酸酐颗粒（直径1-3微米）。这些MPs提供了额外的预防性保护，以对抗表达OVA的肿瘤威胁，证据是与用可溶性OVA和CpG免疫的小鼠相比，肿瘤生长更慢，小鼠死亡率得到改善。接受这些MPs免疫的小鼠也显示出比用可溶性OVA和CpG免疫的小鼠更高水平的OVA特异性CD8+ T细胞。在肿瘤裂解物的背景下，CpG在另一种基于颗粒的疫苗配方中显示出有益效果。通过反复冷冻和解冻肿瘤细胞（无论是自体还是异体）得到的粗TA制剂，可以作为可溶性疫苗使用，或封装在颗粒中。目前正在研究利用肿瘤裂解物的潜在癌症疫苗。根据De Temmerman等人的研究，小鼠被腹腔注射含有肿瘤裂解物（来自B16.F1黑色素瘤）和CpG的PLGA（75:25）MPs。结果，脾脏中的T细胞数量显著增加。研究表明，腹腔中的树突状细胞（DCs）吞噬了MPs并将它们运输到脾脏，在那里它们触发了TH1免疫反应，证据是分离的脾细胞中IFN-γ产量增加。正在探索以碳酸钙或二氧化硅为基础的无机MPs作为疫苗载体。人类EGFR 2抗原已被装载到直径1微米、高400纳米的多孔硅MPs上。用抗原装载的硅MPs免疫刺激了肿瘤特异性CTL反应的发展，CD11c+ DCs的广泛浸润，以及肿瘤内I型IFN和MHC II表达的增加。此外，多孔二氧化硅MP载体（MSV）能够同时给同一DCs施用源自B16的抗原酪氨酸相关蛋白（TRP）2和TLR激动剂如CpG或MPLA。基于二氧化硅MPs的免疫可能通过协调有效的宿主免疫反应显著增加荷瘤小鼠的中位生存期。无机CaCO3 MPs也已开发用于封装肿瘤裂解物，目的是用于个体化抗癌疫苗。由于APCs吸收TLR激动剂的速率更高，TLR配体吸附和抗原封装的CaCO3 MPs在激活APCs和增强CV效果方面优于TLR激动剂和抗原的可溶性混合物。 2.2.2.3.纳米颗粒作为疫苗递送系统 利用纳米颗粒（NP）系统作为疫苗载体有潜力通过增加抗原递送到特定免疫细胞的效率来增强免疫细胞的免疫反应。目前，口服纳米颗粒系统用于疫苗被认为是最有希望的方法。事实上，控制时间释放剖面对于免疫刺激可能不像在更高剂量下产生药理反应那样关键。通过化学修饰，疫苗抗原可以被压缩在NPs内部或共轭在NPs表面。使用NPs递送的抗原已被证明比其他方法更有效，这可能导致快速抗原解体或减弱的免疫反应。表1.2列出了一些用于癌症递送的NPs。此外，除了抗原的定向释放外，某些复合NPs还实现了抗原的持续释放，以增强免疫系统的暴露。此外，几种NPs RNA干扰治疗目前正在进行人类临床研究，以评估其有效性和安全性。图1.3展示了用于心血管（CV）递送的不同NPs。 图1.3 用于癌症疫苗递送的不同纳米颗粒。 1.聚合物纳米粒子：壳聚糖、γ-聚谷氨酸（γ-PGA）、HT，以及其他合成和天然聚合物，如PEI、PLA、聚丙烯硫化物、丙烯酸基聚合物和PLGA等被包含在内。包括PLGA、PEI和壳聚糖在内的聚合物的使用在临床前和临床试验中显示出巨大潜力。与聚-L-赖氨酸和PEI相比，壳聚糖显示出更低的毒性。PLGA/PLA颗粒作为肿瘤疫苗和免疫疗法的主要优势在于它们能够作为一种无毒的治疗载体，同时递送抗原和佐剂，并且可以分散在长时间内。壳聚糖纳米粒子展示了肿瘤细胞选择性。越来越多的研究集中在修饰壳聚糖以增强壳聚糖纳米粒子的选择性和生物利用度。修饰后的壳聚糖纳米粒子表现出靶向精准、pH敏感性和热敏感性等特点。体外抗肿瘤测试表明，500 mg/L浓度的壳聚糖纳米粒子抑制了宫颈癌Hela细胞27%，肝癌SMMC-7721细胞23%，胃癌BGC-823细胞29%，乳腺癌MCF-7细胞55%。当树突状细胞（DCs）暴露于可溶性抗原、PLGA修饰颗粒或含有抗原的PLGA纳米粒子时，Shen等人研究了抗原吸收和CD8+ T细胞激活。Reddy等人开发了通过激活补体级联反应和产生原位危险信号来激活DCs的普朗尼克稳定的聚丙烯硫化物纳米粒子。刘等人描述了基于纳米粒子的多佐剂全细胞肿瘤疫苗用于癌症治疗。他们还使用PLGA纳米粒子作为全细胞肿瘤疫苗的递送系统，并证明了有效抑制肿瘤生长。为了应对这些挑战，目前正在探索聚合物纳米粒子包裹的姜黄素，或纳米姜黄素。在小鼠模型中，静脉注射携带TAA肽（TRP-2）和TLR-4配体（7-酰基脂质A）的PLGA颗粒显示出用两剂抑制肿瘤生长的效果。Bourquin和同事扩展了他们早期的研究，利用装载CpG的阳离子明胶纳米粒子。他们证明了用OVA和这些纳米粒子免疫的小鼠能够产生专门和保护性的抗肿瘤免疫反应。纳米乳液疫苗被用来递送肿瘤特异性抗原，结果在小鼠中引发了强烈的肿瘤靶向抗体和CTL反应。这最终提供了对肿瘤生长的保护。魏和同事开发了靶向黑色素瘤的纳米乳液疫苗，包裹TAAs，MAGE-1和/或MAGE-3。此外，他们的配方包括SEA和HSP70，这被认为可以增强肿瘤特异性免疫的发展。史等人创建了一种免疫刺激疫苗以预防胃癌，递送CpG和MG7抗原。在最近的一项研究中，小鼠被接种了装载TAA EphA2的γ-PGA纳米粒子，以评估诱导对EphA2表达肿瘤细胞的保护水平。用EphA2-PGA纳米粒子免疫的小鼠显示出增加的EphA2特异性CD8+ T淋巴细胞刺激，目标细胞分解和减少的整体肝脏生长，作为肿瘤保护的指标。 2.无机纳米粒子：尽管无机材料的生物可降解性差，但基于无机材料的疫苗已经得到了广泛的研究。无机颗粒被用作佐剂和抗原递送载体以增强免疫反应。疫苗中使用的四种最常见的无机颗粒类型是铝、Ca3(PO4)2、二氧化硅和金。 研究表明，铝颗粒既可以作为载体也可以作为佐剂来刺激免疫系统，尽管它们可以安全地与抗原结合并改变它们的结构，从而降低疫苗的有效性。李等人使用OVA和炭疽保护抗原蛋白作为模型抗原，开发了表现出增强抗原-抗体反应的氢氧化铝纳米粒子。磷酸钙颗粒由于其生物可吸收性、无毒性、佐剂特性和易于抗原装载，成为疫苗应用的有吸引力的选择。胶体金，由金纳米粒子（AuNPs）组成的溶液，已被用作免疫诊断标记和癌症治疗的治疗剂。作为一种有效的癌症疫苗（CVs）递送方法，Ojeda和同事开发了一种具有自组装单层碳水化合物抗原的AuNP系统，称为糖纳米粒子。根据Lee等人的说法，基于AuNP的CVs可以通过激活树突状细胞（DCs）上的Toll样受体9（TLR-9）来增强免疫反应。Kang等人研究了携带OVA的AuNPs对OVA运输到淋巴结（LNs）和激活CD8+ T细胞反应的影响。阴离子poly I:C和阳离子抗原肽自组装在金纳米粒子模板（iPEM-AuNPs）上，形成了一个无需溶剂或额外结构组件的免疫增强纳米系统，显著增加了抗原特异性CD8+ T细胞的数量。 基于硅的颗粒是疫苗开发中常用的一种无机颗粒，由于其生物相容性和在尺寸和形状方面的多功能性而受到青睐。已经证明，介孔硅颗粒在体内有效地作为持久的抗原载体。Kim等人使用OVA模型抗原和CSF佐剂开发了介孔硅棒作为控制的疫苗递送系统。介孔硅纳米粒子已被研究用于它们与各种细胞系的体外相互作用，包括HeLa细胞、3T3内皮细胞、人类间充质干细胞和人类结肠癌细胞。Myungi和同事在小鼠肿瘤模型中记录了使用硅纳米粒子作为疫苗递送技术增强抗原特异性B细胞和T细胞反应的生成，从而诱导保护性抗癌免疫。 3.磁性纳米粒子：Hai-Yan Xie、Wei及其团队报告了一种磁性癌症纳米疫苗，在磁场的影响下显示出显著改善的淋巴结保留，导致对癌的疫苗效果增强。当施加磁场时，淋巴结中的CD8+ DCs显示出对装饰有抗CD205的磁体素的摄取显著增加。 4.树状分子：这些是通常形成球形大分子的合成聚合物，并且具有由重复分支的链组成的结构。这些树状分子由三个不同的结构域组成：末端基团、重复分支单元和一个提供可变表面功能的中心核心。在各种树状分子类别中，基于PPI的树状分子和PAMAM被广泛使用，并引起了显著关注。Chahal等人通过用2-十三烷氧基环氧乙烷处理PAMAM G1树状分子，开发了新型烷基化树状分子，从而生产出包含脂锚定PEG和mRNA的纳米粒子。这项技术促进了特异性识别抗原的抗体和CTLs的产生。通过利用树状分子，将G250肾癌细胞特异性抗原与GM-CSF嵌合分子融合，创建了一种特别有效的疫苗，引发针对肾癌的特异性免疫反应。 2.2.2.4.脂质体和脂质纳米颗粒（LNP） 构成球形纳米囊泡的磷脂双层被称为脂质体。磷脂的头部是亲水的，而尾部是疏水的，使它们能够在水环境中自组装形成脂质体。基于脂质的技术，如脂质体，通常用于人类临床试验，特别是在癌症基因治疗中。通过调整脂质体的脂质组成、电荷、大小和表面特性，可以创建一个多功能的NP疫苗递送系统，提供一系列理想属性。脂质体已被用于运输RNA、DNA和抗原，增强对癌症疫苗目标抗原的免疫反应。脂质体纳米药物在癌症治疗、疫苗开发和胆固醇管理等领域的先进疗法中具有巨大潜力。 在1998年，Longenecker的研究团队描述了一种24-mer人类糖蛋白1（MUC1）肽脂质体疫苗。这种疫苗使用MPLA作为佐剂，比KLH偶联疫苗在小鼠中引起了更强的Th1反应并提供了保护。此外，HER-2/neu63-71与CpG的脂质体共包载导致显著的CD8+ T细胞反应和现有肿瘤的消退。与PLGA纳米粒、ISA-51和乳液相比，脂质体在诱导功能性抗原特异性T细胞方面更为有效，这一点由另一项研究所证实。Stimuvax，也称为BLP25脂质体疫苗或L-BLP25，是由Oncothyreon与默克公司合作开发的癌症疫苗。它针对MUC1的外源性核心肽以刺激免疫系统。MUC1是一种在包括前列腺、乳腺、肺和结直肠肿瘤在内的各种肿瘤中广泛表达的I型膜糖蛋白。VacciMax（VM）是另一种用于癌症肽疫苗的脂质体技术。包含MPLA和QS-21的AS01脂质体配方能够产生CD8+ CTL和抗原特异性抗体反应。将短MUC1表位、Th表位和激活TLR2的合成三酰化脂肽（Pam3CSK4）结合的三部分疫苗可以整合到脂质体中，在小鼠中产生高IgG抗体滴度，甚至无需外部佐剂。早期针对肺癌、肝癌、结肠癌和直肠癌的试验表明，含有muramyl二肽衍生物（ImmTher®）的传统脂质体增强了巨噬细胞对Ewing肉瘤的细胞破坏作用。开发了一种非紫外线活性的仙台病毒脂质体和复制蛋白抗原的组合。这些脂质体使得仙台融合蛋白能够添加到各种类型的哺乳动物细胞中，促进直接进入细胞质。与这些疫苗相比，传统脂质体的临床测试显示癌症风险较低。赵等人使用蛋白质抗原载体在小鼠模型的恶性肿瘤中增强免疫识别，使用DNA脂质体-多阳离子复合物。由于其高效率，最近作为疫苗佐剂在实验测试中被研究，用于传递与宫颈癌相关的抗生素蛋白HPV16 E7。为了创建pH敏感的融合性二油酰磷脂酰乙醇胺/蛋黄磷脂脂质体，Eiji Yuba及其同事使用了两种pH敏感的不同类型的聚（甘油醇）衍生物，它们具有线性（MGlu-LPG）结构或超支化（MGluHPG）结构。LNPs，与脂质体类似，是生物相容性和生物可降解药物管理的关键平台。徐等人开发了具有不均匀脂质双层和钙磷酸核心的钙磷酸脂质纳米粒，用作TRP2肽疫苗递送方法以治疗皮肤癌。脂质-钙磷酸疫苗刺激了与游离TRP2肽/CpG相比更强的抗原特异性CTL反应，导致在肺癌模型和B16F10 S.C.中肿瘤生长的更大减少。 2.2.2.5.免疫刺激复合物（ISCOM） 被称为免疫刺激复合物（ISCOM®）疫苗的颗粒状抗原递送载体由磷脂、胆固醇、免疫原和皂苷组成。在这项研究中，我们展示了利用ISCOM®技术开发具有抗癌特性疫苗的优势。通过使用动物模型和模型癌症抗原，观察到ISCOM®疫苗可以独立于CD4+ T细胞刺激CD8 T细胞反应，在三种不同的肿瘤模型中提供保护，并增强Th1偏向的免疫。此外，发现将疫苗抗原与ISCOM®结构耦合显著改善了免疫反应的前三个阶段。值得注意的是，ISCOM®疫苗激活的CD8 T细胞不受体内针对疫苗抗原的抗体存在的影响。虽然免疫接种已被证明对表达疫苗抗原的肿瘤有效，但对表达疫苗抗原阴性的邻近肿瘤细胞没有观察到活性。这表明，通过决定因素传递或旁观者激活并没有实现显著的抗癌作用。作为尚未经过大量人类测试的第三代抗肿瘤疫苗的一部分，正在开发各种合成的非活性佐剂和递送策略。这些包括ISCOM®疫苗、VLPs、脂质体、MF59和热休克蛋白（HREs）。另一类免疫刺激佐剂由植物提取物组成，而不是与细菌或病毒病原体相关的化学物质。南美洲的Quillaja saponaria树皮产生皂苷，它们是水溶性和结构多样的化合物，具有强大的促炎症活性。用于疫苗开发的最常用的RP-HPLC分数的Quillaja saponaria提取物是QS21。被假定为佐剂活性部位的三萜醛类，已在临床前研究中发现可诱导强烈的混合T辅助1（Th1）、体液和CD8 T细胞反应。ASC/NALP3炎症体途径将前IL1和前IL-18转化为它们的生物活性形式，QS21已被证明在很大程度上激活了这些。这证明了它与TLR4配体的组合，以触发前体的上游表达。然而，大量QS21可以引起细胞膜溶解和抗原呈递细胞（APCs）的死亡，表明由此产生的免疫反应的强度和意义与炎症体激活的程度没有直接关系。QS21在癌症免疫治疗疫苗配方中经过了广泛的测试，使用了神经节苷脂抗原（GD2、GD3或GM2）。尽管经常有强烈的体液反应，但没有个体细胞介导免疫的明确证据。QS21和MPLA在佐剂配方AS01和AS15中结合，类似于MAGE-A3癌症疫苗（GSK）。 2.2.2.6.肽和蛋白质偶联递送系统 与其他方法相比，肽疫苗具有几个优点。首先，自从1984年Merrifield因发明固相肽合成而获得诺贝尔奖以来，肽的制造和纯化过程不断发展并实现了自动化。因此，许多合同制造公司现在为研究和治疗目的提供高质量的合成肽，这些肽有详尽的描述且价格合理。与整个蛋白质或其他类型的抗原相比，肽更容易合成和放大。它们的合成简单直接，允许创建针对特定抗原靶标的肽疫苗。这消除了对蛋白质正确折叠或目标抗原位置的担忧，无论是表面结合还是细胞内。另一方面，CAR T细胞疗法需要关注表面抗原。其次，肽代表了癌症表位的最简单和最基本的生物学组成部分。通过使用肽疫苗，可以开发具有明确作用机制的疫苗策略。免疫反应可以精确针对所需的表位。相比之下，确定如肿瘤裂解物等疫苗的内容（包含一系列抗原、其他蛋白质和额外的肿瘤组分）可能具有挑战性甚至不可能。然而，肽疫苗的适度免疫原性可能是它们最大的缺点。肽通常与递送机制和/或佐剂结合使用，因为它们本身通常不足以引发足够的免疫反应。尽管这些系统正在进行研究，但仍需要改进。破伤风类毒素是另一种在肽偶联疫苗（CVs）开发中使用的载体蛋白。Kunz的研究团队描述了一种由破伤风类毒素和源自MUC1的肽组成的合成疫苗。这种疫苗显著增加了小鼠中抗原特异性免疫反应的水平。随后，研究人员将MUC1糖蛋白与Thomsen-Friedenreich抗原和破伤风类毒素的二氟衍生物结合起来，产生能够结合到MCF-7乳腺癌细胞系的MUC1特异性抗体。根据Tsuruma等人的说法，一项针对晚期或复发性结直肠癌患者的survivin衍生肽疫苗的I期临床试验。然而，这种仅含有源自survivin的肽的疫苗并没有显示出任何明显的临床效果。根据Jaeger等人的研究，肿瘤疫苗使用了酪氨酸酶、与黑素瘤相关的Melan A/MART-1肽、gp100/Pme117和流感病毒矩阵肽。自组装肽递送系统中的肽序列或修饰可以诱导超分子组装。例如，可以设计两亲性肽形成胶束、纳米颗粒、类似蠕虫的胶束、纤维状结构或水凝胶网络。刘等人开发了使用来自黑色素瘤的TRP2或来自HPV-16的E7肽的两亲性肽疫苗。这些疫苗与佐剂CpG结合时，有效地抑制了黑色素瘤肿瘤的进展，并分别诱导了大型TC-1肿瘤的持续消退。与它们的母体化合物相比，这些疫苗对身体的危害较小，并显示出增强的抗肿瘤效果。朱等人利用内源性白蛋白和自组装外源疫苗组分（CpG和SIINFEKL）生成了白蛋白/疫苗纳米复合物。这些纳米复合物显著增强了CpG和抗原在淋巴结中的积累。在他们的研究中，王等人得出结论，白蛋白提高了酸性细胞内隔室中抗原的稳定性，并促进了抗原呈递细胞（APCs）的内化。此外，白蛋白促进了抗原在引流淋巴结中的积累。 3.挑战与发展 尽管取得了许多进展和显著的临床结果，但仍有几个挑战需要解决。这些包括低抗肿瘤效果、昂贵的程序和不良反应。控制载体（CVs）必须具备安全、高效和成本效益的品质。纳米颗粒（NPs）由于其增强的免疫原性、能够靶向树突状细胞（DCs）、安全性、改善的抗原吸收和增加的生物利用度，显著有助于实现这些目标。各种物理和化学特性，如大小、靶向配体、颗粒刚度、zeta电位和内在免疫原性，已被证明对抗原呈递、细胞吸收机制、抗原分布以及免疫反应的类型和强度有显著影响。考虑这些因素对于最大化抗肿瘤反应至关重要。 然而，肿瘤生长涉及宿主免疫系统诱导抗肿瘤反应与免疫系统抑制性微环境之间的微妙平衡。CVs和减少癌症微环境（CME）的治疗方法可以结合使用，以增强免疫治疗效果。在这方面已经进行了临床前和临床研究。治疗选项包括适度的激酶抑制剂、抗体或RNA干扰，这些可以调节抑制性免疫环境，以及添加化疗药物如多柔比星、顺铂和多西他赛。 在本章中，我们描述了各种基于聚合物的系统，旨在增强前面提到的癌症免疫疗法的整体效果。这些系统可以通过使用合适的聚合物来解决上述免疫疗法的限制，进一步改善治疗效果、生物相容性和特异性。聚合物系统为结合免疫配体和装载免疫治疗药物提供了独特的递送策略，具有低毒性、高生物可降解性和可定制的表面及尺寸等优势。值得注意的是，聚合物系统可以保护生物活性分子免受不良免疫反应的影响，或促进有利于身体条件的免疫反应。然而，在这些基于聚合物系统的免疫递送方法在临床设置中实施之前，仍有挑战需要克服，包括治疗效果低、免疫疗法抗性、患者安全问题和高昂的治疗成本。因此，需要进一步的研究来增强当前的分布策略。此外，需要更多的研究来探索纳米医学的治疗潜力，考虑到它们的生物相容性以及不同聚合物系统对各种身体部位的影响。 此外，未来基于聚合物纳米粒子的免疫疗法类别应该是异常多功能的，具备目标定位、智能响应性和便于应用的能力。未来的研究趋势将主要集中在并特别看好利用聚合物纳米粒子的个性化免疫疗法。 基于肽的癌症疫苗可以安全、经济、有效地生产。它们已显示出在针对肿瘤特异性和肿瘤相关抗原方面的潜在效果。肽因其能够被用于多重技术中，针对多个表位并传达产生抗原特异性T细胞所需的最小生化信号而特别吸引人。解决低效力问题是肽药物载体可以解决的主要问题之一，以增强免疫反应刺激。大多数关于先进肽递送系统的临床前研究已经采用了一组经过良好表征的肽表位和癌细胞模型。 在临床和临床前研究中，努力标准化肽剂量可能有助于促进直接比较。 可以合成展示增强TCR结合和MHC结合的新肽变体。利用肽混合物可以引发多个CD8+ T细胞反应以及CD4+反应，从而增强T细胞免疫。在MHC限制方面，可以想象识别更大的肽序列或肽池，以适应更广泛的MHC反应性，可能使更多的患者群体受益。 在不久的将来，我们预计癌症肽疫苗的某些模式将持续存在。通过检查点阻断技术和新抗原靶向的进步，可以促进新型肽疫苗递送系统的发展。目前，有几项I/II期临床试验正在进行中，研究肽疫苗与检查点阻断抑制剂联合使用的情况。 疫苗递送系统的进步导致了NPs、自组装肽和无针递送方法的发展。在我们的I期临床试验中，SCIB1是使用EP给药的，以前的癌症和传染病疫苗也是如此。这些更近期的递送技术提供了优越的替代方案，尽管它们的实施受到EP给药不适和需要特定疫苗给药系统的限制。 由于其灵活性、高安全档案以及能够储存微小药物分子或RNA或肽抗原的能力，脂质体被用作递送载体。优化脂质体是必要的，以实现正确的电荷和粒径，以便有效地整合为载体并穿过细胞膜。可以通过各种方法针对癌症抗原，例如向佐剂中添加肽、将抗原封装在NPs中或修改遗传载体以增强局部免疫反应并增加流向LN的交通。 另一个关键的技术挑战是抗原疫苗递送的纳米载体的大规模生产。目前，大多数纳米载体在实验室中以小批量生产，然后扩大到更大的工业产能。鉴于扩大规模过程的高成本，必须密切评估直接影响治疗效果的规模依赖变量。此外，仔细评估扩大规模过程的经济可行性，以防止任何质量危机。 除了配方挑战外，重大的监管障碍阻碍了遗传疫苗在癌症治疗中的使用。要获得监管批准，解决与用于生成用于管理遗传疫苗的纳米系统的辅料相关的主要配方问题及其毒性概况至关重要。 4.结论 基因治疗的主要目标是开发高效且安全的基因载体，能够将外源性基因组分送入特定细胞类型，特别是肿瘤组织。开发和评估向癌细胞传递治疗基因的载体包括病毒和非病毒方法。各种病毒，如逆转录病毒、痘病毒、单纯疱疹病毒、腺病毒和腺相关病毒，已被修改以消除毒性，同时保持它们强大的基因转移能力。由于与病毒载体相关的局限性，非病毒载体作为一种替代品受到了关注。可生物降解的阳离子聚合物如PEI、PLL、MPs、NPs、肽和脂质体是非病毒载体的例子。 为了提高转染效率，已经开发了几种创新的运输技术和对现有递送系统的改进。疫苗接种的给药方法也可以影响疫苗与注射部位不同抗原呈递细胞之间的相互作用，从而影响免疫系统反应的发展。 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:肿瘤细胞与正常细胞的主要区别在于它们无限制的增殖能力和通过侵袭和转移扩散到不同器官的能力。胚胎干细胞（ESCs）和癌细胞之间已经发现了多种相似之处。因此，基于干细胞的疫苗可以通过向免疫系统呈现各种肿瘤抗原来帮助发展对癌细胞的强大预防性免疫。特别是诱导多能干细胞（iPSCs）和ESCs可能在摆脱各种生长限制方面类似于肿瘤细胞。免疫疗法目前被认为是一种范式转变的治疗策略。癌症疫苗（CVs）属于免疫疗法的范畴，特别关注基于干细胞的疫苗，这些疫苗针对各种实体瘤，是一种有希望的方法。这些疫苗通过在肿瘤微环境（TME）中诱导抗肿瘤免疫来工作，当与其他靶向疗法结合使用时，它们可能具有临床价值，以实现更好的临床结果。尽管在开发合理的癌症方案方面做出了重大努力，但由于癌症干细胞（CSCs）导致的耐药性问题仍然是一个挑战。基于干细胞的CVs有潜力引发显著的抗肿瘤反应，可能抑制原发肿瘤的转移，并诱导针对CSCs的体液和细胞毒性免疫反应。这些基于干细胞的疫苗在癌症管理中具有重要的治疗和预防潜力，解决了药物耐药性问题。尽管它们在临床前研究中显示出了有希望的结果，但需要进一步探索它们在人类中的应用。因此，一种针对癌症的新型基于干细胞的疫苗方法可能有助于克服这一障碍。 1.引言 癌症是一种非传染性疾病，起源于希腊词“Karkinos”，意指恶性细胞团或螃蟹。当正常细胞绕过身体的调节过程时，会导致异常的细胞生长，导致这些细胞恶性或无控制的生长。它被认为是一种严重且危及生命的状况，构成了重大的公共卫生问题。大约70%的癌症死亡发生在低或中等收入国家，主要是由于医疗服务不足导致诊断延迟和预后较差。随着预期寿命的增加和现代不健康生活方式的流行，多年来癌症病例的流行病学一直在上升。在印度，大约80%的癌症患者在疾病的晚期被诊断出来，导致临床结果恶化。 目前，癌症的管理策略包括手术、化疗、放疗以及其他靶向疗法，这些疗法专注于免疫系统或激素系统。免疫靶向疗法围绕免疫监视的概念，允许宿主免疫细胞识别异常的肿瘤细胞，对正常分裂的细胞影响最小。抗体（Abs）作用于各种靶点，如细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）、程序性死亡配体1（PD-L1），以及针对致癌病毒（病毒相关癌症）的疫苗，如乙型肝炎病毒（HBV）和人乳头瘤病毒（HPV），都包括在免疫靶向疗法中。癌症疫苗（CVs）属于主动免疫调节疗法的子类别，因为它们协助身体的天然免疫细胞识别和摧毁肿瘤。这些疫苗被认为是免疫疗法的一种有希望的方法，因为它们可以通过影响抗原特异性T细胞免疫反应来产生长期的抗癌效果。它们通常通过非特异性免疫调节来刺激或修改免疫反应。CVs可以是预防性的或治疗性的。预防性疫苗旨在提供针对在癌症发展中具有显著风险因素的病毒的预防。美国食品药品监督管理局（USFDA）已经批准了针对两种病毒的疫苗，即HPV和HBV，它们分别是宫颈癌和肝癌的主要原因，在低收入国家分别负责近25%的病例。另一种疫苗，称为治疗性或治愈性疫苗，可用于通过直接刺激免疫介导的攻击来治疗非传染性原因的癌症。已有FDA批准的治疗性疫苗可用于宫颈癌、前列腺癌、肺癌、乳腺癌、头颈癌、胰腺癌和胶质母细胞瘤。传统疗法往往无法针对某些肿瘤细胞，这些细胞具有在人体内部各种环境中通过快速增殖和自我更新来生存的能力。 除了疫苗接种，其他免疫疗法策略尽管显示出显著效果，但面临各种问题，如高成本和其他免疫相关的副作用。因此，癌症疫苗的概念最终被开发出来。近年来，已经开发了各种癌症疫苗策略，分为四大基本类别：基于细胞的、基于蛋白质的、基于病毒/细菌的和基于基因的疫苗。 基于细胞的疫苗包括从免疫细胞如树突状细胞（DCs）或自然杀伤细胞（NK细胞）衍生的疫苗。尽管这些疫苗具有高免疫原性和控制抗原呈递的优势，但这些疫苗成本非常高，制备困难，并且存在高风险的白细胞分离术相关并发症，如血管损伤和电解质失衡。 另一方面，基于蛋白质或肽的疫苗更容易制备，毒性最小且免疫原性低，主要是由于对特定类型的人类白细胞抗原（HLA）亚型的认识受限。然而，基于病毒或细菌的疫苗由于其高免疫原性，携带更高的毒性风险和增加的机会性感染几率。基于基因的疫苗，包括脱氧核糖核酸/核糖核酸（DNA/RNA）基疫苗，诱导HLA非特异性的细胞和体液免疫。然而，它们需要非常特定且具有挑战性的储存条件，并且在人类中显示出较差的免疫原性。 基于DNA质粒的疫苗已被证明通过广泛和特定的免疫激活提供显著的安全性和有效性。然而，肿瘤发展出的免疫抑制反弹导致这种类型的疫苗治疗效果减弱。DNA疫苗的缺点的主要原因包括肿瘤在发展过程中获得的抗性。有几个重要因素促成了抗性的发展，包括：（i）被假定为宿主免疫细胞识别的表位的变化；（ii）T细胞的耗竭；（iii）调节性T细胞（Tregs）、髓系来源的抑制细胞（MDSCs）和肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等免疫抑制细胞的过度表达；以及（iv）各种细胞因子的释放，包括转化生长因子β（TGF-β）和白介素-10（IL-10）。除了这些理论上的缺点外，当前疫苗的临床前和临床试验也没有显示出作为单独疗法对疾病结果有显著的希望影响。不同CVs的优缺点在表8.1中总结。因此，需要一种新的方法来开发一种克服这些限制并提供更好结果的CV，重点关注CSCs，这是一种主要的细胞类型，负责癌症复发和对化疗-放疗产生抗性的发展。CSCs通过表达不同的致癌表面标志物分化成各种细胞，促进肿瘤形成。CSCs与TME之间的相互作用导致肿瘤环境的各种变化，如上皮间充质转化（EMT），这已被充分记录并与癌细胞表型强烈相关。癌胚抗原，包括癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）和人绒毛膜抗原（HCG），通常在胎儿阶段合成但在癌症中表达。这些基于癌胚抗原的疫苗具有潜在的治疗应用，但它们与局限性相关，如伦理问题和过敏性。因此，各种干细胞，如胚胎干细胞（ESCs），已经开发出来，与CSCs共享相似性和共同因素。这些ESCs可以作为多种癌症的目标，因为它们能够递送多种抗原并诱导对肿瘤细胞的免疫反应。诱导多能干细胞（iPSCs），是一种类似于ESCs的干细胞亚型，可以从患者的干细胞中重新编程，并作为有价值的目标。这种重新编程通过肿瘤抗原触发对CSCs的免疫反应。初步研究已经研究了iPSC衍生疫苗的有效性；然而，这些疫苗不能作为单独的治疗方法。因此，它们将与常规疗法结合使用，以改善患者的预后并克服抗癌药物抗性问题。 基于这一假设或概念，可以研究各种目标，如癌胚肽疫苗、基于ESCs的疫苗、基于成人干细胞（ASCs）的疫苗、基于iPSCs的疫苗等。本章总结了iPSCs、ESCs和ASCs的免疫原性，以及当前关于不同类型癌症中基于干细胞疫苗的研究。本章还提供了已经进行和正在进行的各种临床前和临床试验的总结。这些信息可以帮助我们的科学界就是否在抗癌药物方案中包含基于干细胞的疫苗做出决定。 2.干细胞的免疫原性 干细胞可以根据其潜力进行分类，包括以下类别：（i）全能干细胞，它们能够分化成所有可能类型的干细胞，如胚胎的桑葚期；（ii）多能干细胞，可以分化成大多数细胞类型，包括囊胚细胞团；（iii）多能干细胞，转化为密切相关的造血干细胞（HSCs）；（iv）寡能干细胞，产生急性淋巴细胞和髓细胞；以及（v）单能干细胞，可以自我更新为肌肉干细胞。干细胞也根据其来源进行分类，如神经干细胞（NSCs）、HSCs、间充质干细胞（MSCs）和ESCs（见图8.1）。癌症干细胞（CSCs）是其活动可以在发育的初始阶段被阻断的细胞。CSCs主要被分类为肿瘤启动癌症（TIC）细胞和肿瘤迁移癌症（TMC）细胞。TICs起源于上皮细胞，能够独立生长，而TMCs起源于间充质细胞，具有迁移和侵入其他组织的能力。启动CSCs，也称为副胚胎干细胞（P-ESCs），负责肿瘤启动，这需要通过间充质-上皮转化（MET）进行体细胞重编程。CSCs根据它们与胚胎细胞或胚胎细胞的相似性被分为三个亚组，包括初级、次级和三级CSCs。初级CSCs与人类胚胎的外胚层细胞在结构上相似。由于NANOG、八聚体结合转录因子4（OCT4）、DNA结合抑制因子-1（ID-1）和SRY-Box转录因子2（SOX2）基因表达等几种转录因子的过度活跃，初级CSCs被困在多能阶段，表现出自我更新的特征，类似于外胚层细胞。此外，次级CSCs类似于人类胚胎的低胚层细胞，通过促进由各种突变、过表达和自分泌/旁分泌信号传导引起的血管生成、侵袭和组织增殖，组织肿瘤生长和进展。当TME因低氧和其他自分泌/旁分泌信号传导压力因素而限制癌症的进一步生长和增殖时，一种新的表型细胞，即三级CSCs出现。这些细胞负责癌症迁移和侵入其他部位，导致微转移和巨转移。 图 8.1 干细胞的分类。注释：干细胞可以根据它们分化成特定细胞类型的能力进行分类。顾名思义，胚胎干细胞和iPSCs被称为多能干细胞。另一方面，成体干细胞被称为多能干细胞。癌症干细胞根据肿瘤的类型、起源和性质，可以表现出多能或多能的特性。 各种癌胚蛋白，包括CEA、甲胎蛋白（AFP）、HCG、胶质蛋白3、癌睾丸抗原、未成熟层粘连蛋白受体、胎盘碱性磷酸酶和IGF-2 mRNA结合蛋白（IMP）家族，通常存在于CSCs中。针对这些抗原可能导致基于癌胚蛋白的抗CVs的发展。这些抗原在最初的肿瘤发展中发挥作用，并使肿瘤细胞变成对化疗-放疗有抵抗力的细胞，使它们成为抗肿瘤免疫疗法的理想目标。 2.1.胚胎干细胞（ESCs） 胚胎干细胞（ESCs）本质上来源于胚胎内部细胞团（ICM），具有在人体内部广泛生长、增殖和适应不同环境的显著能力。人类胚胎发育与癌症之间可以画上一条平行线。 胚胎干细胞和癌症干细胞（CSCs）共享多个特征和共同因子，例如增加的端粒酶活性，通过维持端粒长度赋予CSCs不朽性。虽然人类ESCs源自上皮细胞，但它们经历了从上皮到间充质细胞的转变，也称为上皮-间充质转化（EMT）。ESCs和CSCs之间的主要区别在于基因组稳态，前者观察到而后者没有（图8.2）。 图 8.2 癌症干细胞（CSCs）的基因组不稳定性。注释：在正常的无病状态下，干细胞分化形成各种细胞，这些细胞经历正常的生长和增殖。这种正常生长在分化过程中由基因组稳态维持。然而，在疾病或易导致癌症的风险因素存在的情况下，基因组稳态会被破坏。因此，在分化过程中干细胞会经历基因组不稳定性，导致无控制的增殖和肿瘤形成。这就是为什么干细胞被称为癌症起始细胞，并且是癌症治疗的一个有希望的靶点。 ESCs还经历了去分化和再分化，伴随着各种致癌突变的发生，导致恶性。当移植时，ESCs在宿主细胞中引发异体免疫反应，主要是由于主要组织相容性复合体（MHC）和次要组织相容性（miH）抗原的存在。尽管两个亚类，I类和II类MHC的表达非常低，可以忽略不计。基于ESCs的疫苗比肿瘤胎儿肽特异性疫苗更受青睐，因为它们能够递送多种抗原。2012年Kavitha等人使用小鼠源ESCs作为疫苗在小鼠中进行的一项研究表明，产生的免疫反应不是由于异体反应，而是由于分化簇（CD）8+效应T细胞。肿瘤保护效应需要一定水平的CD8+ T细胞。这些细胞的消耗导致肿瘤保护活性的完全丧失。 2.2.诱导多能干细胞（iPSCs） iPSCs最初于2006年被发现，为医学领域干细胞的应用带来了新的视角。最初，人们主要关注iPSCs的再生潜力，对其免疫原性有所担忧。然而，这一特性可以被探索用于其抗肿瘤活性作为免疫疗法。iPSCs可以分为自体和异体iPSCs。在这些中，自体iPSCs显示出更广泛的肿瘤抗原，并且可以更好地作为癌症疫苗（CVs）进行探索。它们是通过将人类体细胞暴露于四个Yamanaka致癌转录因子，即Sox2、Oct3/4、c-Myc和Kruppel样因子（KLF4），以改变它们的转录状态以类似于肿瘤细胞。这四个因子中至少有一个在几乎所有癌症类型中都已知过表达。这些转录因子对CSCs的详细信息如下： 1.SOX4：SOX，也称为Y染色体性别决定区（SRY）相关的高迁移率族盒，负责癌症发展和增殖。它被归类为8个不同的亚类，从SOX A到SOX H。SOX4在为CSCs提供干细胞特性方面发挥着关键作用。它通过与组蛋白去乙酰化酶（HDAC）-1相关的转录促进，并增强CSCs的干细胞特性，通过结合到其启动子位点。 2.OCT4：也称为八聚体结合转录因子，普遍表达于大多数CSCs，并作为多能性的标志。OCT4的调节涉及表观遗传修饰，如DNA甲基化、乙酰化和磷酸化，这有助于增加CSCs的干细胞特性。此外，由微小RNA（miRNAs）、非编码RNA（ncRNAs）和小干扰RNA（siRNAs）组成的复杂框架为CSCs提供了多个靶点。 3.c-Myc：它是一个调控基因，控制着在正常情况下负责细胞增殖、血管生成和细胞周期进展的基本转录因子。其转录中的任何不规则都会导致肿瘤细胞的基因组不稳定性、无控制的生长、增殖和细胞周期进展。C-Myc还通过增加染色体异常、基因组不稳定性并激活各种下游信号基因来促进化疗抗性。在各种研究中，一些较小的致癌基因被c-Myc原癌基因所取代。 4.KLF4：也称为Krupple样因子4，是一种涉及增殖、分化和迁移的锌指转录因子。KLF4是负责CSCs干细胞特性的四个因子之一。KLF4表达的降低导致肺和结肠恶性，解释了其假定的作用。相反，在头颈癌中，其上调促进了肿瘤的生存和进展。KLF4在CSCs中的作用仍有待探索，需要进一步分类。iPSCs可以通过外部诱导重新编程为多能干细胞。iPSCs与多能肿瘤细胞在表观遗传和转录组方面具有相似性。使用iPSCs而不是ESCs的一个主要优势是能够绕过MHC不匹配和异体免疫。虽然ESCs和iPSCs在许多方面类似于肿瘤细胞，但iPSCs表现出更大的多能性，使它们成为更好的选择。此外，iPSCs与细胞因子释放综合征相关的毒性发生率较低，这是免疫疗法如嵌合抗原受体-T细胞（CAR-T细胞）疗法和PD-L1抑制剂中的常见问题。 2018年，Kooreman及其同事的一项研究显示iPSCs、ESCs和癌症组织之间存在显著的遗传重叠。由iPSCs产生的疫苗能够通过刺激合成各种炎症介质和抑制其他具有促进肿瘤活性的免疫细胞来调节宿主对恶性细胞的免疫反应。iPSCs通过诱导产生干扰素（INF）-γ和IL-4的脾细胞来展现抗肿瘤活性。多项研究表明，在用胎儿组织免疫肿瘤细胞后，观察到显著的抗肿瘤效果。干细胞特性是衡量细胞分化能力的量化指标。计算出的干细胞特性指数在转移或从原发部位进一步侵入的肿瘤细胞中最高，而在原发肿瘤部位显著较低。进行的一项研究计算了干细胞特性指数，揭示了肿瘤转录组特征（与干细胞特性相关）和iPSCs之间存在显著的正相关。除了开发其他针对免疫疗法的方法外，iPSCs还有助于生成针对各种癌症的人类造血细胞。未分化的iPSCs通过颗粒酶B、干扰素-γ（IFN-γ）和穿孔素来发挥其免疫反应。另一方面，自体iPSCs以不同的方式诱导其免疫原性效应。2014年Almeida等人使用小鼠模型进行的研究表明，iPSC衍生的内皮细胞的免疫反应是通过耐受性反应介导的，其特征是IL-10的显著表达。这种自体iPSCs的免疫反应机制与上述未分化iPSCs的免疫反应显著不同。这种区别可以归因于iPSCs的致瘤性和免疫原性，这与它们作为基于干细胞的癌症疫苗的潜力有关。因此，除了作为基于干细胞的疫苗的应用外，iPSCs还可以有助于阐明和理解肿瘤启动和进展背后的分子机制。不是单独使用iPSC衍生的疫苗，而是将它们与 toll样受体（TLR）-9激动剂，CpG寡脱氧核苷酸（CpG ODN）结合使用，这有助于通过加速抗原呈递细胞（APCs）的成熟来增强疫苗的抗肿瘤活性。这种iPSC加CpG疫苗导致小鼠肿瘤组织的排斥，表明了T细胞介导的肿瘤特异性免疫刺激。2007年，Gąbka-Buszek等人报告称，将源自全细胞的黑色素瘤疫苗与干细胞结合使用的混合疫苗暴露于高IL-6（HIL6）黑色素瘤细胞。这通过抑制Treg激活、促进树突激活和抗原呈递增强了抗肿瘤活性。HIL6修饰的肿瘤细胞在无病生存（DFS）和长期总生存（OS）方面显示出显著改善。多项研究得出结论，作为直接使用iPSCs的替代方法，从iPSCs再生其他免疫细胞如DCs、T细胞或自然杀伤细胞（NK细胞）也能展现出显著的肿瘤细胞毒性。2018年，Kooreman等人使用辐照iPSCs作为预防性疫苗在各种基于小鼠的癌症模型中进行了研究。这通过降低Th-17细胞水平和增加Gr1+CD11b+髓细胞水平，减少了复发和转移。如上所述，iPSCs源自体细胞，如从全血中提取的皮肤成纤维细胞或外周血单个核细胞（PBMCs）。这些细胞使用四个Yamanaka因子重新编程为iPSCs。辐照后，它们与CpG ODN和其他分子结合，如包括单磷脂A（MPL）在内的免疫刺激剂，MPL是一种细菌衍生的非毒性分子，负责激活巨噬细胞。此外，各种皂苷和细胞因子可以用作免疫刺激佐剂，以修改和重定向免疫反应。当这些iPSCs作为疫苗注入生物体内时，它们主要通过两条途径导致肿瘤大小和体积的减少：iPSC介导的直接呈递和iPSC介导的交叉呈递。使用iPSCs作为基于整个细胞的疫苗导致naïve或记忆CD4+细胞的直接激活，不涉及APCs。这种激活是通过肿瘤抗原介导的CD4+细胞上的T细胞受体（TCRs）激活来实现的，它们直接负责肿瘤回归。另一方面，在交叉呈递中，CD8+以及CD4+naïve和记忆细胞的激活是由APC呈递的肿瘤抗原介导的，随后导致它们的激活和免疫反应在肿瘤回归中的激活。因此，iPSCs进入肿瘤后，导致APC呈递上调，并通过激活肿瘤特异性抗体以及细胞毒性T细胞（图8.3）来展示它们的抗肿瘤作用。 图 8.3 从人类成纤维细胞或外周血单个核细胞衍生诱导多能干细胞（iPSCs）及其在肿瘤大小减少中的作用机制。注释：(1) 人类皮肤成纤维细胞或外周血单个核细胞（PBMCs）被照射并用四种山中因子处理，即OCT4、KLF4、Sox-2和c-Myc。(2) 形成免疫原性的自体iPSCs。(3) 这些iPSCs随后与CpG寡核苷酸以及其他营养物质、代谢药物和免疫刺激分子结合。(4) 这种混合物被制成一种称为基于iPSC的全细胞疫苗的疫苗。(5) 当注射到宿主体内时，这种iPSC疫苗通过直接呈递给激活的或记忆性CD4+细胞，或通过抗原呈递细胞介导的交叉呈递给激活的或记忆性CD8+或CD4+细胞，发挥其抗癌活性。(6) 这导致通过肿瘤特异性抗体释放介导的肿瘤体积减少。[PBMC：外周血单个核细胞；iPSC：诱导多能干细胞；OCT4：八聚体结合转录因子；KLF4：Kruppel样因子；Sox-2：性别决定区Y盒2；MHC：主要组织相容性复合体；APC：抗原呈递细胞；CD：分化群]。 除了自体诱导多能干细胞（iPSCs）之外，异体iPSCs作为癌症免疫疗法的使用仍在研究中。自体iPSCs的缺点是制造过程漫长且复杂，这可以通过使用异体iPSCs来绕过。一些研究表明，异体iPSCs在疫苗策略中显示出有希望的结果，表明其潜在用途。2016年，Kindy等人进行了一项研究，使用半异体iPSCs照射肿瘤细胞作为抗胶质母细胞瘤的免疫疗法（antiCV）在小鼠模型中。结果表明，接种疫苗的小鼠的总生存期（OS）有所提高，肿瘤体积减少了5到10倍。尽管理论上给人留下深刻印象，但基于iPSCs的疫苗单独在患者中并不表现出强烈的抗肿瘤效果。然而，它们可以与其他抗癌策略协同作用，或作为其他治疗的辅助手段。基于上述研究，可以得出结论，iPSCs在探索疫苗策略和抗肿瘤疗法中的免疫疗法中扮演着重要角色。总之，从自体iPSCs衍生的全细胞疫苗被发现可以作为预防性疫苗，以及作为癌症治疗策略的辅助手段。 2.3.成体干细胞（ASCs） ASCs属于能够为特定组织或器官群体生成新细胞的干细胞类别。它们在癌症疫苗中的用途在下文中详细提及。 2.3.1.间充质干细胞（MSCs） MSCs是ASCs的一个亚型，具有多能性，起源于中胚层，并对宿主免疫系统具有特定的刺激作用。MSCs主要因其抗炎活性而受到认可。然而，过去的某些证据表明MSCs参与刺激适应性免疫。这使它们成为预防性和治疗性疫苗的有希望的治疗选择，用于病毒或非病毒起源的癌症，这被认为是当前时代最重要的治疗发现之一。它们有潜力激活肿瘤特异性免疫。 为了增强MSCs的抗癌效果，进行了某些修改，例如与质粒转染，随后导致蛋白质的长期稳定表达。修改后的MSCs表达病毒抗原，如TLR配体，随后刺激产生抗原特异性抗体。MSCs主要促进IFN-α或IFN-γ的表达，导致肿瘤细胞凋亡。在2011年Wei等人进行的一项研究中，研究了基于表达E6/E7蛋白的MSCs的疫苗在小鼠模型中的效果。小鼠被注射了转移性纤维肉瘤细胞。结果表明，接受E7蛋白修饰的MSCs疫苗的小鼠与仅接受MSCs疫苗的小鼠相比，肿瘤进展减少。此外，MSCs作为外来抗原作用于免疫炎症细胞，帮助促进IFN-γ的表达。这反过来导致通过上调MHC-I和MHC-II来保护肿瘤或癌细胞，分别被细胞毒性CD8+和CD4+ T细胞识别。因此，这调节了效应细胞。 在另一项研究中，使用来自原始脂肪组织干细胞和适应性E7抗原的疫苗，在小鼠中对肺和结肠恶性肿瘤显示出显著的保护作用。这些疫苗通过减少血管内皮生长因子（VEGF）和CD31的表达，从而抑制血管生成并诱导恶性细胞凋亡。 2.3.2.造血干细胞（HSCs） HSCs是来自脐带和胎盘的多能原始ASCs，可以转化为所有类型的成熟血细胞。这类干细胞作为不同癌症的疫苗并没有被广泛探索。然而，异体HSCs对适应性免疫有相当大的影响。作为化疗后输注的自体外周血干细胞并没有显示出有希望的结果，因为复发率很高。一项研究表明，接受IL-2孵化的HSCs的患者群体，展示了抗原特异性的基于细胞的免疫反应。自体和异体HSCs也被用来提高多种癌症的存活率，如多发性骨髓瘤、各种淋巴瘤、白血病、神经母细胞瘤、卵巢癌等更多亚型。 2.3.3.神经干细胞（NSCs） NSCs是神经系统的ASCs亚型，发展成再生神经元和胶质细胞。有报道称，树突状细胞（DC）裂解物和胶质瘤干细胞疫苗的组合在恶性胶质瘤的小鼠模型中诱导了细胞毒性T细胞的形成和随后的抗肿瘤免疫的发展。在另一项研究中，发现NSCs可以调节转移到大脑的HER2阳性乳腺癌细胞。NSCs的颅内注射促进了抗HER2抗体的生产，这些抗体专门结合到过度表达HER2的肿瘤细胞，导致抑制磷脂酰肌醇3激酶/Akt（PI3K-Akt）信号传导，并提高小鼠模型的总生存期。 3.基于干细胞的疫苗在特定癌症中的临床前和临床数据 3.1.肺癌（LC） 肺癌被认为是全球癌症发病率和死亡率的首要原因。尽管手术切除肿瘤是治疗的黄金标准，但与局部和远处复发及较差的反应相关。目前正在进行各种临床和临床前试验，以开发新的免疫疗法策略，如基于干细胞的癌症疫苗，以成功治疗肺癌。在诱导肺腺癌的小鼠体内研究中，当使用人类iPSCs与CpG预免疫时，显示出更显著的肿瘤抑制作用，导致更强大的抗原呈递和细胞毒性T细胞反应。因此，得出结论，与未接种疫苗的小鼠相比，iPSCs具有肿瘤保护特性。另一项研究揭示了肺癌中肿瘤启动细胞（TICs）的抗肿瘤易感性，表明这些细胞通过修改它们的MHC-I表达来绕过免疫监视。因此，提高恶性细胞上的MHC-I表达可以增强肿瘤对T细胞毒性的敏感性。在小鼠模型中，ACSC-DC疫苗作为手术后切除肿瘤的辅助治疗，与抗PD-L1抑制剂联合使用。结果令人鼓舞，显示肿瘤转移减少和生存率提高。异体小鼠源ESCs被用作预防性疫苗，用于预防小鼠模型中的肺肿瘤，结合免疫刺激疗法。疫苗的肿瘤保护效应部分由适应性和体液免疫反应介导，特别是显示CD8介导的细胞毒性反应。对40名鼻咽癌患者进行了I期和II期临床试验（NCT02115958），以评估CSC负载的DC疫苗用于临床的安全性和有效性。该研究的主要目标是确定在人体中施用基于干细胞的疫苗的安全性，次要目标是测量对疫苗的免疫反应。还进行了类似的临床试验（NCT02084823）针对肺肿瘤，以评估基于干细胞的疫苗在临床实践中的适用性。结果显示只有I级局部和系统性不良事件（AEs），其中注射部位反应最为常见，所有这些都得到了症状缓解。为了评估免疫反应，测量了对照组和比较组的淋巴细胞计数，发现接受疫苗的患者的淋巴细胞计数显著增加，以及Th-1型细胞因子水平升高。除了免疫标记外，接种疫苗的患者血浆中CSC的结合也显著高于未接种疫苗的组。 3.2.卵巢癌 卵巢癌是最具有侵略性的妇科癌症之一，在过去三十年中，总生存率（OS）为43.6%。这是因为使用生物标记物对其他妇科癌症的筛查取得了进展。已经做出了重大努力，利用各种生物标记物，如黏蛋白16（MUC16）的表位或癌症抗原125（CA125），为卵巢癌开发有效的筛查方法和模型。卵巢癌的肿瘤被发现包含一个干细胞生态位，与肿瘤微环境（TME）和免疫系统以动态方式相互作用，在肿瘤生长、增殖和转移中发挥关键作用。抑制肿瘤细胞生长最有效的方法之一是通过针对肿瘤相关抗原（TAAs）的疫苗接种。基于DC的疫苗已被用于针对CSCs。虽然这种疫苗在小鼠模型的鳞状细胞癌中显示出益处，但其在卵巢癌中的有效性尚未得到证明。溶瘤病毒疗法（OVT）通过阻断趋化因子（CXC基序）配体2（Cxcl2）靶向癌症启动干细胞。针对卵巢癌的干细胞生态位的试验很少。一项研究表明，二甲双胍在预防卵巢癌中由干细胞诱导的化疗抗性方面是有效的，可能通过DNA甲基化。另一项研究产生了针对干细胞生态位的抗体，导致卵巢癌中的抗肿瘤活性。2012年，Zhang等人进行的一项研究评估了ESCs作为CV产生抗肿瘤效应的潜力。他们通过西方印迹分析展示了卵巢肿瘤细胞和ESCs之间的交叉反应，并发现ESCs呈现了大量负责肿瘤生长的标记、抗原和基因。然而，细胞因子水平没有差异。总的来说，ESCs显示出了为卵巢癌开发基于ESCs的疫苗的巨大治疗潜力。携带特定肽段的DCs，如NANOG肽段，而不是整个肿瘤裂解物，能够引发细胞毒性T细胞反应，这可以作为免疫记忆储存。将来，这种方法可以提供对抗通过可塑性产生的CSCs的行动。 由宁等人在2012年进行的一项I/II期研究（NCT02178670）旨在证明基于树突状细胞（DC）的癌症干细胞（CSCs）疫苗的抗肿瘤活性。研究发现该疫苗能够诱导对CSCs的免疫原性以及使用CSCs含量的DC疫苗刺激的B细胞进行特异性裂解。 3.3.胰腺癌 胰腺癌是一种致命且极具治疗挑战性的疾病，其特征是在胰腺组织中形成恶性（癌症）细胞。它是不同癌症亚型中导致死亡的主要原因，预后非常差，五年总生存（OS）率不到5%。由于这种肿瘤天生对吉西他滨有抵抗力，因此正在开发包括基于干细胞的疫苗作为免疫疗法在内的各种新方法。胰腺癌以其高度异质性而闻名，CSCs作为肿瘤启动细胞（TICs），表达高水平的CD9，这有助于肿瘤生长。以下，我们提供了进行的各种基于干细胞疫苗的临床前和临床试验的总结。 如前所述，人类诱导多能干细胞（iPSCs）和TIC干细胞之间存在显著的分子相似性。在小鼠胰腺导管腺癌模型中进行的一项研究中，引入了一种由自体iPSCs和CpG组成的联合疫苗。结果表明，这种疫苗主要通过诱导记忆T细胞和B细胞反应，以及通过CD4+ T细胞抑制调节性T细胞（Treg）介导的免疫抑制反应，显著保护小鼠免受肿瘤生长的影响。据报道，iPSCs和CpG的联合作用通过iPSCs释放肿瘤相关抗原（TAAs）和通过CpG激活抗原呈递细胞（APCs）来协同工作。 大约75%的小鼠显示出对肿瘤形成的显著保护。此外，通过将病毒感染的、重编程的体细胞衍生的肿瘤细胞引入小鼠体内，开发了基因工程iPSCs作为疫苗。这种方法在小鼠注射胰腺癌细胞时导致肿瘤发展延迟，为开发针对高风险因素个体的预防性基于iPSCs的胰腺CVs提供了基础。 为了研究基于干细胞疫苗在人类中的安全性，进行了一项临床试验（NCT02074046）。这项I/II期试验共招募了40名胰腺癌患者，他们接受了由装载DCs的CSCs衍生的疫苗。研究的主要目标是评估疫苗在人类中的安全性。也测量了疫苗诱导的免疫反应等次要结果。 另一项正在进行的II期临床试验（NCT01088789）涉及总共72名患者，使用一种与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）转染的同种异体胰腺肿瘤细胞疫苗。这项试验显示出有希望的结果，并旨在评估疫苗对人类胰腺癌的安全性和可行性。最终结果将根据无病OS以及与疫苗接种相关的任何特定不良事件（AEs）来确定。 3.4.肝细胞癌 肝细胞癌（HCC）是世界上第六大常见癌症，也是最难治疗的癌症之一。包括经动脉化疗栓塞在内的传统管理策略并未取得令人满意的结果。此外，更新的免疫疗法模式仅对10%-20%的患者显示出有效性。FDA已经批准了一种针对HBV的预防性抗癌疫苗用于肝癌。 肿瘤排斥的主要机制涉及由胚胎产物产生的免疫反应，这表明干细胞作为不同癌症疫苗的潜在用途。一种使用iPSCs的全细胞基础疫苗已经获得专利，用于包括HCC在内的各种癌症。一项使用辐照HCC细胞作为全细胞疫苗的研究，结合淋巴细胞诱导的人工Th9细胞，在小鼠模型中显示出对HCC的保护作用。这种有益效果主要归因于增加分化和转录因子水平，从而减少肿瘤大小和生长。另一项研究调查了基于CSCs疫苗对肝转移的预防效果，在大约50%的接种疫苗的小鼠中显示出对肿瘤发展的抵抗。接种疫苗的小鼠显示出原发肿瘤大小的减少和转移的预防。一项I/II期临床试验（NCT02089919）已经进行，招募了40名HCC患者。这些患者接受了不同剂量的CSCs装载DC疫苗，旨在评估基于干细胞疫苗在人类中的可行性。主要目标是评估这些疫苗的安全性，而次要目标是测量疫苗的免疫原性。 3.5.结直肠癌（CRC） 结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，2020年全球死亡人数达0.9百万。CRC的总生存（OS）率约为65%，而在远处转移性癌症病例中降至15%。在CRC中，干细胞壁龛由Paneth细胞和血管内皮细胞组成。这些细胞提供重要的生长因子，并调节如Wnt、Notch和Hh等通路，这些通路负责生长、增殖和转移。临床试验在CRC干细胞基础疫苗的开发中显示出进展，证明了其安全性和减缓肿瘤发展。 一些研究使用减毒的结直肠CSCs进行，但没有产生有希望的结果。然而，p53和p21基因的调节作用已被强调，同时靶向它们可能会进一步提高疫苗的效力。与DC相关的疫苗显示出通过先天和适应性免疫诱导抗原反应的潜力。CSCs基质涉及生长、增殖和肿瘤发生，靶向结直肠CSCs的TME可能是CV开发的重要方法。针对CD24、CD26和CD29等多种生物标志物的CV可能在CV开发中发挥决定性作用。另一项研究检查了由体外翻译RNA转染诱导的iPSCs衍生疫苗的效果，该疫苗成功地在体外肿瘤球状体模型中针对CRC诱导了针对新抗原的细胞毒性T淋巴细胞免疫反应。由结肠CSCs CD44+制成的疫苗已被制成含有缺陷核糖体产物的自噬体丰富的小泡（DRibbles）疫苗。有趣的是，当在CRC动物模型中测试时，这种疫苗上调了脾淋巴细胞中的CD8+并激活了MHC-I和-II复合体，从而产生强烈的细胞毒性效应。一项研究将与结肠肿瘤相关的细胞表面抗原MUC1与结肠CSCs结合，并将其整合到治疗性地给予感染结肠癌细胞（CC）的小鼠的疫苗中。研究得出结论，MUC1可能在表达结肠CSCs的抗肿瘤免疫原性中发挥关键作用。 一项I/II期临床试验（NCT02176746）已经进行，以证明与DC相关的CSCs疫苗在诱导针对CSCs和来自PBMCs的B细胞相关结合和裂解的免疫反应方面的效力。试验的主要结果衡量是人类使用干细胞疫苗的安全性。在不同的队列中给予不同剂量的疫苗以确定安全剂量。次要结果是基于疫苗对癌症的免疫反应进行衡量的。 3.6.乳腺癌 乳腺癌是最常见的恶性肿瘤之一，导致女性癌症相关发病率和死亡率。尽管早期诊断和靶向治疗显著改善了预后，但许多突变肿瘤对这些传统治疗有抵抗力。针对乳腺癌的疫苗可以是细胞基础的、肽基础的或基因靶向的疫苗。这些疫苗通过靶向干细胞作为TICs来工作。 一项研究展示了在正位乳腺癌的小鼠模型中，使用基于iPSCs的疫苗结合非基因工程CpG作为预防措施的有效性。这种方法产生了有效的免疫原性反应，IgG结合最高，并在Th1和细胞毒性细胞中上调抗原呈递。iPSCs已被证明作为预防性疫苗具有肿瘤保护效果。三阴性乳腺癌（TNBC）因缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的过表达而具有干细胞样特性。一项研究在小鼠模型中进行了基于HIF-1α的疫苗以针对体内乳腺CSCs，这表明通过肿瘤细胞的主动免疫下调肿瘤生长的特性。另一项研究从乳腺祖细胞中提取疫苗，并将其作为治疗性疫苗用于乳腺癌模型。这些疫苗通常被调节性T（Treg）细胞下调。然而，当预先用淋巴结T细胞致敏时，它们显示出对Treg抑制作用的显著耐受性。因此，用T细胞致敏的疫苗显示出具有更大意义的免疫原性肿瘤破坏效果。进行了一项临床试验（NCT02063893），招募了40名乳腺癌患者，以评估基于CSCs疫苗的不同剂量的安全性、免疫原性和可行性。 3.7.多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤，也称为浆细胞骨髓瘤，是一种罕见的浆细胞癌症，浆细胞是一种通常产生抗体的白细胞。它占所有液体癌症的约10%。尽管治疗方面最近取得了进展，但复发率非常高，生存率为8-9个月。基于CAR-T细胞的治疗最近在多发性骨髓瘤的管理中引起了关注。这种疗法涉及从患者的血液中提取T细胞，并将它们工程化以针对特定的免疫系统标记物，如CD-19、-38和-138，这些标记物在液体肿瘤表面普遍存在。然后，这些工程化的T细胞被重新给患者，导致肿瘤生长减少。CAR-T细胞疗法已被批准用于各种基于B细胞的肿瘤。 一项研究展示了由造血干细胞(HSC)衍生的树突状细胞(DC)疫苗的有效性，该疫苗显示出多种益处，例如通过抗原呈递细胞(APCs)增强抗原摄取，以及通过细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)阻断T细胞介导的T细胞刺激和迁移增加。因此，可以建议将CTLA-4阻断剂与这种基于HSC的疫苗结合使用，可能在多发性骨髓瘤中具有协同效应。另一项研究强调了间充质干细胞(MSCs)在多发性骨髓瘤中的重要性。从非疾病宿主处施用基于MSCs的疫苗可能在改善疾病结果方面极为有益。 在一项II期临床试验(NCT00019097)中，向多发性骨髓瘤患者施用了自体干细胞（捐赠者和接受者为同一人）。共有60名患者接受了自体肿瘤细胞疫苗与沙格拉莫司汀的联合治疗，沙格拉莫司汀是一种众所周知的重组粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)。 3.8.胶质瘤 胶质瘤，也称为胶质细胞的癌症或恶性病变，是最常见的脑肿瘤类型。低级别胶质瘤，被分类为I级和II级，较为不具侵略性，通常发现于年轻患者中。另一方面，高级别胶质瘤，III级和IV级，在老年人中更为常见。胶质母细胞瘤，作为一种侵略性的胶质瘤形式，被归类为IV级胶质瘤。它在所有原发性脑肿瘤中存活率最低，平均只有1.5年。 为了解决传统基于细胞的胶质瘤疫苗的局限性，一项研究开发了一种名为STDENVANT的疫苗。这种疫苗结合了胶质瘤干细胞、CpG寡核苷酸和DCs。在胶质瘤的小鼠模型中，这种治疗性疫苗显示出显著的效力。它上调了PD-1/PD-L1，导致中枢神经系统和淋巴结中的Treg细胞增加。因此，它改善了肿瘤治疗的结果。用TLR-4预处理的MSCs已被证明比常规MSCs具有更大的稳定性。此外，这些MSCs可以被制成微囊泡以增强对胶质瘤肿瘤细胞的免疫原性反应。另一项研究报告了在胶质瘤模型中，基于DC的疫苗转染CSCs RNA的有效性。接种这种改良疫苗的大鼠与接种传统基于DC的疫苗的大鼠相比，OS（总生存期）提高了10-15天。因此，使用结合DCs和CSCs的改良疫苗的免疫疗法可能在胶质瘤治疗中更有效。Sox2被认为是维持正常神经干细胞(NSCs)的重要因素。因此，用Sox2条件性缺失突变后的CSCs接种小鼠，导致肿瘤发展延迟和存活率提高。使用胶质瘤干细胞的细胞裂解物制成的DC疫苗，针对胶质瘤-CSCs，通过CD8、CD11和MHC-II复合物的表面激活介导了显著的抗肿瘤免疫。胶质瘤干细胞脉冲DC疫苗也在体外被证明可以诱导IFN-γ水平。一项I/II期临床试验(NCT00846456)测试了一种基于DC的疫苗，该疫苗转染了CSCs-mRNA，并在20名招募的患者接受六周放化疗术后皮下注射。传统研究的主要目标是建立基于CSCs的疫苗在人类中的安全性。招募的患者没有显示出与疫苗相关的任何自身免疫或其他特定不良反应。同时，研究的次要目标是确定疫苗的有效性，主要基于疾病进展和存活率。最后，他们证明了接种疫苗的患者无进展生存期(PFS)是匹配对照组的2.9倍。 4.使用基于干细胞的疫苗进行的各种癌症临床试验的总结 迄今为止，还没有干细胞衍生的疫苗被批准用于癌症的管理。然而，由于体外结果充满希望，全球正在开展众多的临床前和临床研究，以探索基于干细胞的疫苗在各种癌症管理中的使用。这些疫苗目前处于临床前/临床开发的不同阶段，正在进行的临床试验的详细信息列在表8.2中。 5.基于干细胞的癌症疫苗的不足 与基于干细胞的治疗相关的风险因素多种多样，取决于施用地点、使用的细胞类型和施用方法。基于干细胞的CVs应该根据理论和潜在风险进行评估。需要严格评估AEs和临床结果。正如在小节中所述，干细胞治疗可能存在各种副作用。 5.1.肿瘤形成 用于开发完整或整个基于细胞的CVs的iPSCs和ESCs，与CSCs具有显著的相似性。在胚胎阶段，这些ESCs被周围细胞包围，这些细胞充当检查点，从而防止它们的无控制生长和增殖。然而，当作为CVs使用并在没有这些周围细胞的外部环境中培养时，ESCs可能会经历无控制的增殖，导致诸如畸胎瘤和畸胎癌等恶性肿瘤的发展。 5.2.移植物抗宿主病 在某些情况下，异体干细胞基础疫苗也可能通过B细胞衍生的抗体和针对外来抗原的T细胞介导因子引发移植物抗宿主病。它还可能导致异常的免疫反应，这些反应可能对内脏器官造成损害、继发癌症和感染。异体移植排斥可能导致疫苗效力的丧失，并引发不良反应。然而，胚胎干细胞(ESCs)和间充质干细胞(MSCs)由于其极低的免疫原性潜力，被认为是免疫特权的。尽管如此，当它们被施用到不寻常的部位并分化时，它们的免疫原性可能会增加。 5.3.自身免疫 基于整个细胞的疫苗包含癌症特异性和正常细胞抗原。因此，它们可能引发针对身体正常组织的免疫反应。然而，Nigel等人在2018年对诱导多能干细胞(iPSCs)进行的一项研究没有显示出对正常细胞的任何自身免疫反应。未来应进行进一步的研究，以探索基于整个细胞的疫苗的安全性。 5.4.病毒整合和转基因复活 异种或异体基础的iPSCs是使用逆转录病毒和慢病毒生产的。因此，这引发了与用于X连锁免疫缺陷障碍的基因疗法类似的伦理问题。这些病毒及其载体可能与原癌基因整合，并可能导致新肿瘤（新肿瘤形成）的形成。从本质上讲，这可以重新激活转基因或其因子，如c-Myc，这可能促成恶性肿瘤的发展。此外，iPSCs可以在染色质中诱导表观遗传变化，进一步增加细胞的肿瘤形成潜力，并重新激活像c-Myc这样的肿瘤介质。然而，需要更多的研究来完全理解它们在恶性肿瘤形成中的作用。为了解决这个限制，已经开发了新的方法，如使用小分子生成iPSCs和利用非病毒载体进行整合。尽管如此，这种方法根据突变位点携带恶性肿瘤发展的风险。 6.前进的方向 根据当前可获得的文献，癌症的主要病理过程可以通过CSCs（也称为TIC细胞）来解释。CSCs不仅负责肿瘤细胞的启动和增殖，它们也是发展对粗放化疗和其他靶向疗法的抗性的主要原因。CSCs的抗性机制主要由各种途径介导，包括Hh信号、TGF-β、Notch途径和Wnt/β-catenin。这些途径的激活是通过CSCs上的抗原表面标记物介导的，如CD133。Hh途径信号的激活主要是通过CSCs过度表达Hh信号基因来实现的，导致化疗抗性。通过得出肿瘤无控制生长的主要原因是CSCs的存在，它们可以作为治疗靶点，通过产生针对CSCs的抗体。首先，需要识别和理解特定的蛋白质或基因组标记，这些标记将非干细胞癌细胞、正常干细胞和CSCs区分开来。此外，如果通过疫苗诱导的抗体反应针对CSCs的表面抗原，可能不会导致肿瘤体积的即时减少，但随后CSCs的缺失将阻止进一步的肿瘤增殖。这些CSCs上的表面抗原包括CD133，它在各种肿瘤的CSCs中作为抗原标记。除了表面标记物外，各种蛋白质分子如醛脱氢酶1 (ALDH-1)在不同肿瘤的CSCs中表达。一群侧群(SP)细胞分泌一种非表面标记染料分子，这有助于将其与正常干细胞区分开来。作为疫苗，iPSCs能够克服许多基于肿瘤胎儿或ESC疫苗的障碍。这些基于干细胞的疫苗单独使用时不能引发抗肿瘤反应，并显示出临床上显著的效果。因此，它们可以作为其他免疫刺激剂的佐剂，以实现最佳反应。此外，它们也可以与传统化疗联合使用，以实现肿瘤大小的减少。这种组合不受肿瘤复发问题的限制，因为在没有CSCs的情况下，肿瘤将被根除。目前，iPSCs或任何其他干细胞衍生的疫苗都是从患者自己的组织中提取的，重新设计，并作为疫苗施用回去。另一种方法是开发一种能够诱导对广泛类别肿瘤产生免疫反应的通用疫苗。如上文所述，目前正在进行研究，通过动物和人类试验探索将干细胞重新用作CVs的潜力。目标是展示在临床实践中使用这些疫苗的可行性。然而，在将它们纳入治疗方案之前，仍有许多未探索的机制和安全问题需要解决。 7.结论 癌症是一个复杂的疾病，影响着全球相当一部分人口。癌症病例的增加和实现积极临床结果的挑战并没有伴随着新的管理策略的发展或现有疗法效果的提高。当前疗法存在各种限制，如难以忍受的副作用和抗药性的发展。因此，需要一种新的方法来实现最佳的临床结果。正在发现几种疗法，包括基因疗法、激素疗法、靶向疗法和疫苗接种。在这些疗法中，文中详细讨论的基于干细胞的疫苗接种尤为重要，因为它针对所有肿瘤共有的一种病理学。肿瘤起始干细胞（CSCs）在肿瘤中占一小部分但具有影响力。鉴于胎儿干细胞和肿瘤起始细胞（TICs）之间的分子和基因组相似性，它们可以被视为开发抗癌疫苗的理想靶标。这可以通过使用不同类型的干细胞来实现，包括胚胎干细胞（ESCs）、诱导多能干细胞（iPSCs）和成体干细胞（ASCs）。总之，直接针对肿瘤起始干细胞可能是癌症治疗的一个重要进展。 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。