疫苗，是免疫学赋予人类最强大的武器之一，拥有疫苗之后，许多传染病的流行得到有效控制，天花也已经绝迹。而现在，科学家们希望用这个武器来对付肿瘤。
肿瘤在发生发展的过程中积累了多种突变，其中一些突变会引起蛋白质序列的变化，也就是所谓的肿瘤新抗原。免疫系统可以识别其中一些抗原，从而对肿瘤发动攻击，这使得学界萌生了使用肿瘤新抗原疫苗增强机体抗肿瘤免疫应答的想法。但是在既往的临床试验中，使用灭活肿瘤细胞进行免疫接种，并未给患者带来足够的临床获益[1-3]，因此还需进一步改良。
(资料图片)
近期，由哈佛医学院布莱根妇女医院干细胞和转化免疫治疗中心Khalid Shah领衔的研究团队在《科学·转化医学》上发表最新研究成果[4]：研究者在体外对肿瘤细胞进行改造，敲除IFN-β受体（IFNAR1），并使其过表达IFN-β和GM-CSF，再将经过改造的肿瘤细胞输回荷瘤小鼠体内，被改造后的肿瘤细胞能够抵达肿瘤病灶，并诱导强力的抗肿瘤免疫应答，显著延长了荷瘤小鼠的生存期。
论文首页截图
曾有研究将肿瘤细胞灭活后作为疫苗使用，但是灭活的肿瘤细胞失去归巢至体内病灶处的能力，并且也失去了表达蛋白质与递呈抗原给CD8+T细胞的能力，这意味着灭活肿瘤细胞疫苗难以在肿瘤病灶处激起足够强大的细胞免疫应答。因此，Khalid Shah研究团队决定开发一款基于活细胞的肿瘤细胞疫苗。
研究者选用了恶性程度高的脑胶质母细胞瘤（GBM）作为测试模型，首先在体外对GBM细胞系CT2A进行改造，使其分泌能够改造肿瘤微环境的IFN-β和能够诱导DC细胞的GM-CSF，同时为了避免自我损伤，敲除了肿瘤细胞上的IFNAR1，被改造后的肿瘤细胞被称为ThTC。在体外共培养试验中，ThTC能直接杀伤未经改造的GBM细胞，说明ThTC可以凭借其分泌的IFN-β直接发挥抗肿瘤作用。
ThTC可以直接抑制肿瘤细胞的生长
为了评估ThTC细胞能否在体内发挥抗肿瘤作用，研究团队构建了原位GBM小鼠模型，结果显示，接受ThTC免疫的小鼠，在接种WT GBM肿瘤细胞后，脑中没有形成可见的肿瘤，并且没有小鼠因为脑肿瘤死亡。这说明ThTC的直接抗肿瘤作用以及诱导抗肿瘤免疫作用最终完全消除了肿瘤。
研究团队又给第一次荷瘤后幸存的小鼠对侧大脑再次接种肿瘤，观察小鼠是否具有免疫记忆，如能排除再次接种的肿瘤，则说明ThTC可以诱导免疫记忆。结果显示，接受ThTC治疗的小鼠完全消除了再次接种的肿瘤，而如果清除小鼠的CD4+T细胞，免疫记忆就无法形成，表明ThTC治疗可诱导对肿瘤的免疫记忆，且免疫记忆的形成依赖于CD4+T细胞。
ThTC治疗能完全清除肿瘤，并诱导T细胞免疫记忆
接下来，研究团队为接种GBM的小鼠进行手术，切除瘤灶之后再给予小鼠ThTC治疗，从而在更贴近临床实际情况的状态下，评估ThTC治疗的价值。结果显示，接受ThTC治疗的小鼠复发率更低，生存期显著延长；对肿瘤浸润免疫细胞进行检测发现，接受ThTC治疗的小鼠肿瘤部位浸润的免疫细胞数量显著增加。
转录组测序分析表明，接受ThTC治疗后，肿瘤中Ⅰ型干扰素通路、抗原递呈通路基因和免疫刺激性分子表达均明显上调。这些数据表明，ThTC治疗重塑了肿瘤免疫微环境，使其更偏向抗肿瘤免疫应答。
ThTC可降低肿瘤复发率并重塑肿瘤免疫微环境
接下来研究团队测试了活肿瘤细胞疫苗在其他肿瘤中的效果，如针对肺癌的LLC-ThTC：结果显示，接种LLC-ThTC有效地抑制了肺癌进展，并显著延长了小鼠的生存期；在幸存小鼠的脑中再次接种肿瘤，模拟肺癌脑转移时，先前接受过LLC-ThTC免疫的小鼠能再次有效清除肿瘤。这表明，ThTC有望用于治疗多种肿瘤，并有效抑制肿瘤转移和复发。
LLC-ThTC不仅能够抑制原位肺癌生长，还能够帮助机体抵御脑转移瘤
为了将上述小鼠中的发现转化到临床场景，研究团队使用了人源GBM细胞系构建了hThTC1，并在人源化小鼠上测试了其治疗效果。结果显示，在切除原位肿瘤后，注射hThTC能够有效抑制复发肿瘤的生长并显著延长小鼠的生存期。这代表着活肿瘤细胞疫苗具有临床转化潜力。
在人源化小鼠模型中，ThTC展现了治疗潜力
从作用机制来看，经过改造的活肿瘤细胞可以主动归巢至肿瘤病灶处，在肿瘤局部释放IFN-β直接杀死肿瘤细胞，并通过GM-CSF增加肿瘤浸润DC细胞的数量，被杀死的肿瘤细胞释放出肿瘤新生抗原，进而被DC细胞递呈给T细胞，进一步促进抗肿瘤免疫应答。总而言之，这项研究揭示了工程化改造肿瘤细胞作为肿瘤疫苗的潜力，尤其是ThTC这种活肿瘤细胞疫苗的转化应用前景值得期待。
ThTC的作用机制总结
参考文献：
1.R. O. Dillman, A. N. Cornforth, G. I. Nistor, E. F. McClay, T. T. Amatruda, C. Depriest, Randomized phase II trial of autologous dendritic cell vaccines versus autologous tumor cell vaccines in metastatic melanoma: 5-year follow up and additional analyses. J. Immunother.Cancer 6, 19 (2018).
2. D. T T. Le, V . J. Picozzi, A. H. Ko，et.al Resultsfrom a phase IIb, randomized, multicenterstudy of GVAX pancreas and CRS-207 compared with chemotherapy in adults with previously treated metastatic pancreatic adenocarcinoma (ECLIPSE Study). Clin. Cancer Res. 25, 5493–5502 (2019).
3. A. A. Wu, K. M. Bever, W. J. Ho, E. J. Fertig, et.al , A phase II study of allogeneic GM-CSFtransfected pancreatic tumor vaccine (GVAX) with ipilimumab as maintenance treatment for metastatic pancreatic cancer. Clin. Cancer Res. 26, 5129–5139 (2020)
4. Chen KS, Reinshagen C, Van Schaik TA, et al. Bifunctional cancer cell-based vaccine concomitantly drives direct tumor killing and antitumor immunity. Sci Transl Med. 2023;15(677):eabo4778. doi:10.1126/scitranslmed.abo4778
