免疫療法被認為是癌癥治療的第四大支柱(與手術(shù)、放療和化療并列)，通過增強免疫系統(tǒng)靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發(fā)揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基于樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發(fā)腫瘤中抗原特異性免疫反應(yīng)的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌癥治療游戲規(guī)則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導(dǎo)的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應(yīng)，從而消除腫瘤，導(dǎo)致癌癥緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌癥患者可獲益于這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學(xué)家們對提高患者的響應(yīng)率產(chǎn)生了濃厚的興趣。實現(xiàn)這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結(jié)合。個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌癥患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預(yù)測新抗原；3-4）生產(chǎn)新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，并制成個性化納米藥物，用于聯(lián)合癌癥免疫療法；5）新抗原也可用于產(chǎn)生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉(zhuǎn)導(dǎo)至外周血淋巴細胞中，以產(chǎn)生腫瘤反應(yīng)性T細胞，用于過繼轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之后可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌癥免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源于患者的T細胞，以及隨后將工程改造后的T細胞注射回患者體內(nèi)。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，并通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，盡管其在腫瘤特異性方面具有優(yōu)勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基于外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學(xué)惡性腫瘤方面療效顯著，F(xiàn)DA于2017年批準了兩款這類產(chǎn)品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用于治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產(chǎn)生盡可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領(lǐng)域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發(fā)靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產(chǎn)生足夠數(shù)量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業(yè)技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉(zhuǎn)染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現(xiàn)。另一種解決策略是開發(fā)人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）當CAR-T等基因改造后的T細胞被回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰(zhàn)，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關(guān)重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質(zhì)納米顆粒（實現(xiàn)細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)的細胞，避免脫靶免疫調(diào)節(jié)，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉(zhuǎn)移后T細胞的生存和增殖。基于來源于患者的、呈遞腫瘤相關(guān)抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉(zhuǎn)移性實體瘤（包括神經(jīng)母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩周一次的樹突狀細胞疫苗接種后，有5人病情穩(wěn)定，1人腫瘤明顯消退；之后，陸續(xù)有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌癥（如多形性成膠質(zhì)細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗盡管耐受性良好，且改善了患者的生存結(jié)果，但并未使腫瘤完全緩解或消退。基于這一現(xiàn)狀，科學(xué)家們開始開發(fā)呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統(tǒng)的方法來產(chǎn)生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），并利用預(yù)測性人類白細胞抗原(HLA)結(jié)合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內(nèi)。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導(dǎo)了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。盡管一些研究顯示了令人期待的結(jié)果，但DC疫苗要想轉(zhuǎn)化為用于患者的可靠療法具有挑戰(zhàn)性，這部分是因為這種療法需要訓(xùn)練有素的人員和專門的設(shè)備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽復(fù)合物的樹突狀細胞的產(chǎn)量并不穩(wěn)定，取決于患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥后，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些局限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)。另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養(yǎng)樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發(fā)生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。除了患者特異性細胞療法，一些科學(xué)家團隊證實，基于腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌癥免疫治療。個性化疫苗的制備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
2012年至今，大量證據(jù)[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯(lián)合時），并以有限的副作用發(fā)揮殺傷腫瘤的作用。相關(guān)試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用于防止腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。不過，開發(fā)出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰(zhàn)，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質(zhì)有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者并不有限靶向淋巴組織而通過系統(tǒng)循環(huán)傳播。這種遞送障礙會導(dǎo)致僅有一小部分被注射到體內(nèi)的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)運。一些研究已經(jīng)證實，基于合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術(shù)可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基于新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結(jié)果。借助基于合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經(jīng)測試了基于新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據(jù)表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協(xié)同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應(yīng)的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。成像技術(shù)、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌癥免疫治療的其它聯(lián)合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內(nèi)的成像指導(dǎo)方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯(lián)合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產(chǎn)生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌癥免疫療法的一個主要挑戰(zhàn)是，當應(yīng)用于大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數(shù)情況下優(yōu)先的治療程序是手術(shù)切除原發(fā)腫瘤，但直接手術(shù)切除并不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術(shù)，使用光敏劑產(chǎn)生活性氧，以誘導(dǎo)癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發(fā)性腫瘤以及觸發(fā)腫瘤抗原（包括新抗原）、內(nèi)源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據(jù)表明，光熱療法和光動力療法誘導(dǎo)的免疫響應(yīng)可與化療[18]（2018年發(fā)表的一項研究顯示，光熱療法聯(lián)合化療能夠誘導(dǎo)強大的系統(tǒng)性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經(jīng)治療的腫瘤）和免疫療法[19]協(xié)同。聯(lián)合化療與光熱療法來清除遠端繼發(fā)性腫瘤（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）每一種免疫療法都有其獨特的優(yōu)勢：1）通過納米顆粒遞送新抗原肽疫苗提供了一種真正的患者特異性治療，可根據(jù)個體的腫瘤進行定制；2)利用納米顆?；蚨嗑畚镞f送編碼新抗原的RNA的基因療法已顯示出良好的療效；3）包括基因工程T細胞過繼轉(zhuǎn)移在內(nèi)的個性化細胞療法能有效促進抗腫瘤免疫力，增強效應(yīng)細胞功能；4）樹突狀細胞疫苗可將新抗原在體內(nèi)呈遞給患者的T細胞。目前來說，最重要的是如何將這些策略聯(lián)合起來，以促進協(xié)同的抗癌作用，從而達到前所未有的治療效果。未來，最理想的目標是，針對癌癥患者的個性化免疫療法不僅能根除腫瘤，還能在患者的余生中保持抗腫瘤免疫。用于個性化癌癥免疫療法的不同技術(shù)的臨床優(yōu)勢和障礙數(shù)據(jù)來源：Nature Biomedical Engineering以上內(nèi)容摘編自8月12日發(fā)表在Nature Biomedical Engineering上題為“Engineeringpatient-specific cancer immunotherapies”的綜述[20]，由于文章多次提到納米技術(shù)在改善癌癥免疫療法中可發(fā)揮重要作用，在此向感興趣的讀者推薦該綜述的通訊作者、密歇根大學(xué)的JamesJ. Moon博士不久前在Nature Reviews Materials上發(fā)表的另一篇題為“Cancer nanomedicine for combination cancer immunotherapy”的綜述[21]，作者們深入討論了納米顆粒如何被用于重編程腫瘤微環(huán)境以及觸發(fā)系統(tǒng)性抗腫瘤免疫力，從而協(xié)同免疫療法對抗晚期癌癥。基于納米醫(yī)學(xué)的聯(lián)合癌癥免疫療法的臨床前研究
數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Materials
系列：深度綜述——免疫療法 雜志：Nature Biomedical Engineering 亮點：以免疫檢查點抑制劑為代表的免疫療法已成為癌癥治療的第4大支柱。來自密歇根大學(xué)的科學(xué)家小組在一篇最新綜述中討論了目前在研的一些可與免疫檢查點抑制劑聯(lián)合的療法或技術(shù)，包括過繼T細胞療法、樹突狀細胞疫苗、基于新抗原的疫苗以及成像技術(shù)、光熱療法、光動力療法等。作者們認為，隨著這些療法和技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，最終的免疫聯(lián)合療法將達到前所未有的治療效果。最理想的目標是，不僅能根除腫瘤，還能在患者的余生中保持抗腫瘤免疫。 [1] Smith, T. T. et al. Insitu programming of leukaemia-specific T cells using synthetic DNA nanocarriers. Nat. Nanotechnol(2017).[2] Stephan, M. et al. Therapeutic cell engineering with surface-conjugated synthetic nanoparticles. Nat.Med(2010).[3] Geiger, J. D. et al. Vaccination of pediatric solid tumor patients with tumor lysate-pulsed dendritic cells can expand specific T cells and mediate tumor regression. Cancer Res(2001).[4] Yu, J. S. et al. Vaccination with tumor lysate-pulsed dendritic cells elicits antigen-specific, cytotoxic T-cells inpatients with malignant glioma. Cancer Res(2004).[5] Tanyi, J. L. et al. Personalized cancervaccine effectively mobilizes antitumor T cell immunity in ovariancancer. Sci. Transl. Med(2018).[6] Carreno, B. M. et al. A dendritic cell vaccine increases the breadth and diversity of melanoma neoantigen-specific T cells. Science(2015).[7] Bencherif, S. A. et al. Injectable cryogel-based whole-cell cancer vaccines. Nat. Commun(2015).[8] Verbeke, C. S. et al. Injectable, Pore-Forming Hydrogels for InVivo Enrichment of Immature Dendritic Cells. Adv. Healthcare Mat(2015).[9] Shih, T. Y. et al. Injectable, tough alginate cryogels as cancer vaccines. Adv. Healthcare Mat(2018).[10] Théry, C. et al. Exosomes: composition, biogenesis andfunction. Nat. Rev. Immunol (2002).[11] Gubin, M. M. et al. Checkpoint blockade cancer immunotherapy targets tumour-specific mutant antigens. Nature(2014).[12] Kreiter, S. et al. Mutant MHC class II epitopes drive therapeutic immune responses to cancer. Nature(2015).[13] Ott, P. A. et al. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma. Nature(2017).[14] Kuai, R. et al. Designer vaccine nanodiscs for personalized cancer immunotherapy. Nat. Mat(2017).[15] Zhu, G. et al. Intertwining DNA-RNA nanocapsules loaded with tumor neoantigens as synergistic nanovaccines for cancer immunotherapy. Nat. Commun(2017).[16] Luo, M. et al. A STING-activating nanovaccine for cancer immunotherapy. Nat. Nanotechnol(2017).[17] Sahin, U. et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer. Nature(2017).[18] Nam, J. et al. Chemo-photothermal therapy combination elicits anti-tumor immunity against advanced metastatic cancer. Nat. Commun(2018).[19] Chen, Q. et al. Photothermal therapy with immune-adjuvant nanoparticles together with checkpoint blockade for effective cancer immunotherapy. Nat. Commun(2016).[20] Lindsay Scheetz et al. Engineering patient-specific cancer immunotherapies. Nature Biomedical Engineering (2019).[21] Jutaek Nam et al. Cancer nanomedicine for combination cancer immunotherapy. Nature Reviews Materials(2019).點亮“在看”，好文相伴
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