癌癥疫苗技術(shù)自誕生起便成為全球研究者關(guān)注的焦點(diǎn)，它通過刺激人體的免疫系統(tǒng)來預(yù)防或治療癌癥。想要通過癌癥疫苗治療腫瘤，首先需要找到合適的腫瘤抗原。腫瘤新抗原是腫瘤組織特有的突變肽段，由于在正常組織不表達(dá)，非常適合用于癌癥疫苗的開發(fā)。然而，不同腫瘤、不同患者的新抗原差異非常大，因此該方法適合開發(fā)成針對單個患者的個性化癌癥疫苗，實(shí)現(xiàn)腫瘤的個體化精準(zhǔn)治療。腫瘤組織微環(huán)境具有缺氧和免疫抑制等特點(diǎn)，因此一些細(xì)菌可以在腫瘤定植和增殖。例如大腸桿菌Nissle 1917 (EcN)，一種益生菌，無致病性和毒副作用，可以高效定植在腫瘤組織，因此有潛力被開發(fā)成藥物遞送的載體。本文研究團(tuán)隊(duì)對EcN進(jìn)行了工程化改造，使其能夠搭載新抗原并精準(zhǔn)遞送到腫瘤組織，通過招募和激活免疫細(xì)胞殺傷腫瘤。

結(jié)果

改造益生菌，構(gòu)建癌癥疫苗

為了構(gòu)建癌癥疫苗，研究團(tuán)隊(duì)首先對EcN進(jìn)行了改造，使其能夠表達(dá)篩選出的新抗原肽段陣列，并能精準(zhǔn)定植到腫瘤組織，從而激活免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗癌作用（圖1）。主要的改造包括：（1）優(yōu)化新抗原的合成形式；（2）去除隱秘質(zhì)粒，刪除Lon和OmpT蛋白酶以增加新抗原的累積；（3）提高對吞噬作用的敏感性，以便抗原呈遞細(xì)胞攝取，并呈遞MHC II結(jié)合新抗原肽段；（4）使EcN表達(dá)李斯特菌溶血素 O（LLO），便于其進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，從而通過MHC I呈遞表達(dá)的新抗原肽段，并誘導(dǎo)輔助性 T 細(xì)胞 1 型（TH1）免疫；（5）降低EcN在血液中的存活時間和生物膜形成能力，提升治療的安全性。

圖1 改造益生菌腫瘤新抗原疫苗

益生菌癌癥疫苗的體內(nèi)抗腫瘤作用

接下來，研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了小鼠皮下移植CT26結(jié)直腸癌腫瘤模型，評價了這種益生菌癌癥疫苗的體內(nèi)抗腫瘤作用（圖2）。改造后的大腸桿菌（EcNcΔlon/ΔompT/LLO+）攜帶19個新抗原肽段（nAg19），可以抑制腫瘤的生長，甚至部分小鼠達(dá)到了完全緩解（CR）的水平（圖2 a c）。LLO的表達(dá)顯著提升了腫瘤中活性形式的白細(xì)胞介素12（IL-12 p70）水平，表明其能提升體內(nèi)輔助性T細(xì)胞1型（TH1）的誘導(dǎo)作用（圖2 b）。改造后的益生菌在尾靜脈注射后，可以精準(zhǔn)定植到腫瘤組織（圖2 d），且表現(xiàn)出良好的安全性。與典型的合成長肽（SLP）癌癥疫苗策略比較，對已發(fā)生的腫瘤，nAg19表現(xiàn)出良好的抗腫瘤作用，而nAg19-SLP無明顯效果（圖2 e）。進(jìn)一步在腫瘤轉(zhuǎn)移模型中（CT26-Luc），益生菌癌癥疫苗能夠顯著抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移，并且所有小鼠的生存期都達(dá)到了45天以上（圖2 f-h）。這些結(jié)果表明，無論是對侵襲性還是轉(zhuǎn)移性腫瘤模型，益生菌癌癥疫苗都表現(xiàn)出良好的有效性和安全性。

圖2 益生菌癌癥疫苗對侵襲性和轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的療效

益生菌腫瘤新抗原疫苗的抗腫瘤機(jī)制

由于這種改造的益生菌腫瘤新抗原疫苗是強(qiáng)效的免疫刺激劑，并且可長期存在于腫瘤微環(huán)境（TME），研究團(tuán)隊(duì)推測它可能通過持續(xù)產(chǎn)生新抗原，減輕免疫抑制作用，增強(qiáng)適應(yīng)性免疫的激活，從而治療腫瘤。為了證實(shí)新抗原在腫瘤中的遞送情況，他們在新抗原末端加上His標(biāo)簽（EcNcΔlon/ΔompT/LLO+ nAg19-His），在治療后的腫瘤和腫瘤引流淋巴結(jié)（TDLN）中成功鑒定到這些新抗原（圖3 a）。此外治療后TDLN中CD80+和CD86+的1型和2型樹突狀細(xì)胞 （cDC1s cDC2s）占比增加，表明這種癌癥疫苗可以募集并激活樹突狀細(xì)胞（圖3 b c）。在治療后8天，對分離出的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TILs）使用新抗原肽段刺激，發(fā)現(xiàn)分泌干擾素 γ 的Foxp3?CD4+和CD8+ TILs占比增多，表明益生菌腫瘤新抗原疫苗可以增強(qiáng)新抗原特異的免疫功能（圖3 d）。將上述TILs與腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)它們也可以發(fā)揮新抗原特異的體外抗腫瘤作用（圖3 e）。除此之外，益生菌腫瘤新抗原疫苗還引起了腫瘤駐留的免疫抑制性PD-L1+Ly6G+多形核細(xì)胞和PD-L1+F4/80+巨噬細(xì)胞減少（圖3 f）。另外兩種抑制抗腫瘤免疫功能的細(xì)胞，F(xiàn)oxp3+CD4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和MHC-IIloF4/80+腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，在治療后含量也降低（圖3 g）。綜上所述，這種癌癥疫苗可以在腫瘤淋巴組織中不斷表達(dá)新抗原，招募并激活樹突狀細(xì)胞，減輕TME的免疫抑制作用，實(shí)現(xiàn)對腫瘤的免疫治療（圖3 h）。

圖3益生菌腫瘤新抗原疫苗可重構(gòu)腫瘤免疫微環(huán)境

益生菌腫瘤新抗原疫苗治療黑色素瘤

由于不同腫瘤的新抗原有很大區(qū)別，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步測試了他們構(gòu)建的平臺能否適用于其他腫瘤的治療。在用B16F10細(xì)胞構(gòu)建的黑色素瘤小鼠模型中，這種益生菌腫瘤新抗原疫苗表現(xiàn)出的各種特性與在結(jié)直腸癌模型中相似。這些結(jié)果表明，在不同遺傳背景和不同腫瘤模型中，這種益生菌腫瘤新抗原疫苗均可發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤作用。

關(guān)鍵點(diǎn)

1.  本研究構(gòu)建了一種基于益生菌的新抗原遞送平臺，可以同時把大量結(jié)合不同MHC的新抗原定向輸送到腫瘤組織，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤作用。

2.  Rapid Novor（快序生物）基于質(zhì)譜從頭測序技術(shù)的Immunovor腫瘤新抗原鑒定利器，可以一網(wǎng)打盡來自基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組層面所有突變的MHC I/MHCⅡ結(jié)合肽段，加速癌癥疫苗的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

      Redenti A, Im J, Redenti B, Li F, Rouanne M, Sheng Z, Sun W, Gurbatri CR, Huang S, Komaranchath M, Jang Y, Hahn J, Ballister ER, Vincent RL, Vardoshivilli A, Danino T, Arpaia N. Probiotic neoantigen delivery vectors for precision cancer immunotherapy. Nature. 2024 Oct 16. doi: 10.1038/s41586-024-08033-4.