综述:癌症免疫治疗的新时代:疫苗与微小 RNA(miRNAs)

《Cancer Immunology, Immunotherapy》:A new era of cancer immunotherapy: vaccines and miRNAs

【字体: 时间:2025年04月02日 来源:Cancer Immunology, Immunotherapy 4.6

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  这篇综述聚焦癌症免疫治疗新进展,详细探讨了癌症疫苗(如树突状细胞疫苗、mRNA 疫苗等)和微小 RNA(miRNAs)在癌症治疗中的作用。阐述了它们的作用机制、联合疗法效果,还分析了面临的挑战,为癌症免疫治疗研究提供了全面且前沿的参考。

  ### 癌症免疫治疗的新时代:疫苗与微小 RNA(miRNAs)
癌症,作为一类严重威胁人类健康的疾病,是由肿瘤细胞不受控制地生长、扩散引发的。其发病率在全球范围内呈上升趋势,像在印度,癌症病例数预计到 2035 年将大幅增加。癌症的发生受多种因素影响,包括接触致癌物、生活方式、年龄、性别、遗传,还有感染微生物,如乙肝 / 丙肝病毒(HBV/HCV)、幽门螺杆菌(H. pylori)、人乳头瘤病毒(HPV)等。传统的癌症治疗方法,如手术、化疗和放疗,虽有一定效果,但也存在诸多局限性,比如化疗药物会产生心脏毒性、肝毒性、神经毒性等不良反应。
免疫疗法的出现为癌症治疗带来了新的希望,它利用人体自身的免疫系统来识别和消灭癌细胞。在免疫疗法中,癌症疫苗和微小 RNA(miRNAs)成为了研究的热点。

癌症中的免疫反应


癌症的发生、发展与免疫系统密切相关。肿瘤细胞会利用组织中的免疫细胞、内皮细胞、成纤维细胞和神经元来促进自身生长。像肿瘤相关中性粒细胞(TANs)、调节性 T 细胞(Tregs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和髓源性抑制细胞(MDSC)等免疫细胞,在肿瘤生长过程中发挥着重要作用,它们通过趋化因子、细胞因子和效应分子相互作用,影响肿瘤的发展、细胞外基质的重塑和降解。

免疫系统与癌症的关系可分为三个阶段:最初,先天和适应性免疫细胞试图清除肿瘤细胞;接着进入平衡阶段,免疫系统虽无法完全清除肿瘤,但能控制其生长;最后,肿瘤细胞会逃脱免疫控制,进入临床可检测阶段。根据免疫细胞的浸润程度和激活水平,肿瘤在免疫学上可分为炎症性和非炎症性,免疫疗法对炎症性癌症通常更有效。

癌症免疫逃逸是癌症发生的重要特征,肿瘤细胞会通过复杂的机制在转录、翻译和翻译后水平调节免疫相关途径,抑制免疫系统。例如,DNA 甲基转移酶 1(DNMT1)、3A 和 3B 在癌症中发挥着重要作用,它们会影响主要组织相容性复合体(MHC)I 类 / 肽的呈递,以及细胞毒性 T 细胞克隆的分化、产生、迁移、存活和增殖。不过,T 细胞在对抗肿瘤细胞中也发挥着关键作用,肿瘤相关抗原被抗原呈递细胞(APCs)捕获、处理后,会激活效应 T 细胞,T 细胞可以识别并杀死癌细胞。

作为癌症免疫治疗的疫苗


疫苗在癌症免疫治疗中具有重要作用,既可以预防癌症,也可以作为治疗手段。预防性癌症疫苗,如针对乙肝病毒(HBV)和人乳头瘤病毒(HPV)的疫苗,已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准,能够有效预防相关癌症的发生。治疗性癌症疫苗则旨在激发免疫系统,启动细胞毒性 T 细胞来对抗恶性肿瘤和被感染的细胞。

细胞疫苗(肿瘤细胞疫苗或树突状细胞(DC)疫苗)


树突状细胞(DCs)是免疫系统中重要的抗原呈递细胞,起源于骨髓中的造血干细胞。在癌症状态下,DCs 的数量和功能会受到影响。DC 疫苗通过增强免疫系统对抗癌症的能力,在肿瘤治疗中展现出了潜力,它可以促进 T 细胞的启动,改变肿瘤微环境,从而引发全身性的宿主免疫反应,实现长期的抗肿瘤效果。例如,Spileucel-T 作为首个被 FDA 批准的治疗性癌症疫苗,由自体外周血单个核细胞(DCs)与粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)融合而成,并负载前列腺酸性磷酸酶抗原,能够激活细胞毒性 T 淋巴细胞(CTLs)和辅助性 T 细胞。然而,DC 疫苗在临床应用中也面临一些挑战,如免疫抑制性肿瘤微环境会抑制免疫激活,影响疫苗效果;制造过程复杂且昂贵,难以大规模生产;免疫反应通常短暂,需要加强注射或联合治疗来维持疗效;肿瘤抗原的异质性使肿瘤细胞容易逃避免疫识别等。

蛋白质 / 肽疫苗


蛋白质 / 肽疫苗是一种免疫疗法,通过针对肿瘤抗原,刺激患者的免疫系统产生针对癌细胞的特异性反应。肽疫苗具有选择性针对肿瘤细胞、可能产生持久免疫记忆、易于生产和扩展规模、低毒性等优点。例如,基于 HPV16 mE6Δ/mE7/TBhsp70Δ 融合蛋白的疫苗在 C57BL/6 小鼠模型中,能够有效预防和治疗 HPV 相关癌症和转移。不过,肽疫苗也存在一些问题,如免疫原性低,需要佐剂或联合疗法来增强免疫反应;受人类白细胞抗原(HLA)限制,在人群中的疗效存在差异;半衰期短,需要重复给药;肿瘤细胞可能发生突变,导致抗原逃逸,降低疫苗疗效等。

核酸疫苗(DNA、RNA 或病毒载体)


核酸疫苗通过使用遗传物质(DNA、RNA 或病毒载体)引发免疫反应,在癌症治疗中具有潜在的应用价值。DNA 疫苗可以通过选择和优化抗原,以及与其他药物联合使用,来增强免疫反应和治疗效果。mRNA 疫苗则具有高效、特异性强、适应性好、开发快速且可扩展、生产成本低、安全性高等优点,如 TriMix 这种免疫刺激 mRNA 疫苗,在 III 或 IV 期黑色素瘤患者中引发了强烈的 CD8+ T 细胞反应。病毒载体疫苗,如痘苗病毒和禽痘病毒衍生的载体,也在临床前模型中显示出了安全性和抗肿瘤效率,正在进行临床试验评估。然而,核酸疫苗也面临一些挑战,如 DNA 疫苗转染效率低,mRNA 不稳定,需要复杂的递送系统;DNA 疫苗还存在基因组整合的风险,可能导致不必要的突变或自身免疫反应;对实体瘤的治疗效果较差,难以穿透免疫抑制性肿瘤微环境;生产和储存要求复杂,尤其是 RNA 疫苗需要极低的温度保存等。

癌症疫苗的联合疗法


联合疗法是将癌症疫苗与其他药物联合使用,以提高整体治疗效果。这种疗法旨在利用不同治疗方法的优势,增强肿瘤的消退、提高生存率、降低治疗耐药性。例如,吉西他滨与 CTLA - 4 抑制剂联合使用,可以引发强大的 CD4+和 CD8+ T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应;放疗与 CTLA - 4 联合使用,相比单独放疗,能提高患者的生存率;VEGF 抗体与促进粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子分泌的肿瘤疫苗联合使用,可以减少 CD4+ CTLs 的数量,提高疫苗效率;PD - L1 抑制剂与 PARP 抑制剂联合使用,可以恢复抗肿瘤免疫力,增强抗癌效果。此外,还有研究探索了纳米颗粒、激光消融、光动力疗法(PDT)等与癌症疫苗联合治疗的效果,这些联合疗法为癌症治疗提供了新的思路和方法。

其他有前景的免疫疗法


肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)疗法


肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)疗法是一种针对特定肿瘤的免疫疗法,通过从患者的肿瘤中提取 TILs,在实验室中大量增殖后再回输到患者体内,增强免疫系统对癌细胞的识别和清除能力。CD8+肿瘤浸润细胞在抗肿瘤免疫反应中起着关键作用。研究表明,阻断免疫检查点可以显著延缓肿瘤生长,增强 T 细胞的浸润和功能,提高 TIL 疗法的疗效。例如,在肾腺癌和黑色素瘤的免疫健全小鼠模型中,使用感染溶瘤腺病毒 dlE102 的间充质干细胞(MSCs)进行 TIL 疗法,能够显著减小肿瘤体积,增加 TILs 数量,并减少其 PD - 1+亚群,显示出显著的抗肿瘤活性。

TCR/CAR - T 细胞疗法


TCR - T 和 CAR - T 细胞疗法在癌症治疗中取得了一定的成功,尤其是在血液系统恶性肿瘤方面,但在应用于实体瘤时面临挑战,主要是由于免疫抑制性肿瘤微环境和缺乏肿瘤特异性抗原。TCR - T 细胞通过主要组织相容性复合体(MHC)呈递识别细胞内和表面抗原,目标范围较广,但受 MHC 限制,需要患者特异性 HLA 匹配;CAR - T 细胞主要结合细胞外抗原,在抗原逃逸和肿瘤浸润方面存在困难。近年来,基因编辑技术,如 CRISPR/Cas9、TALENs 和锌指核酸酶(ZFNs)的发展,有助于提高 T 细胞的疗效,通过敲除内源性 TCRs、PD - 1 和 HLA 分子,降低移植物抗宿主病(GVHD)和免疫逃逸的风险。例如,临床研究显示,CRISPR/Cas9 介导的 TCR 敲除在抗 CD19 CAR - T 细胞治疗 B 细胞急性淋巴细胞白血病(B - ALL)中显示出了有前景的疗效和安全性。

免疫检查点抑制剂


免疫检查点抑制剂(ICIs)是一类特殊的药物,通过抑制免疫系统细胞(包括 T 细胞和某些癌细胞)产生的检查点蛋白,如 PD - 1/PD - L1 和 CTLA - 4/B7 - 1/B7 - 2,来调节免疫反应,防止 T 细胞破坏肿瘤细胞。ICIs 可以阻断这些相互作用,使 T 细胞保持对癌细胞的活性。美国 FDA 已经批准了针对 CTLA - 4、PD - 1 和 PD - L1 的 ICIs,如伊匹木单抗(Ipilimumab)用于转移性黑色素瘤,还有多种抗 PD - L1 抗体被批准用于治疗多种癌症。研究还发现,抗 PD - 1 疗法与 PSMA 靶向放射性核素疗法联合使用,可以显著改善前列腺癌小鼠模型的疾病控制。

癌症中的微小 RNA(miRNAs)


微小 RNA(miRNAs)是一类参与转录后基因沉默的小非编码 RNA,通过翻译抑制或 mRNA 降解来控制基因表达。在癌症中,miRNAs 起着重要作用,可分为肿瘤抑制 miRNAs 和致癌 miRNAs(oncomiRs)。许多人类 miRNA 基因位于癌症中发生缺失、扩增、易位或位于脆弱位点的基因组区域,其转录在多种人类恶性肿瘤中失调,影响下游靶 mRNA 的产生,进而促进癌症的形成和扩散。例如,miR - 17 ~ 92 簇的诱导表达,即 oncomiR - 1,与 MYC 协同加速 B 细胞淋巴瘤小鼠模型中的肿瘤生长。

在癌症发展过程中,miRNAs 的表达会发生变化,且在肿瘤细胞和正常细胞之间存在差异。miRNA 表达谱有可能成为一种有用的非侵入性诊断工具,并且在肿瘤的发生、转移和耐药性方面也发挥着重要作用。不过,目前 miRNAs 作为非侵入性生物标志物的准确性还需要在异质人群中进一步验证,其在人类试验中的疗效和安全性也需要更多研究。

致癌 miRNAs 和肿瘤抑制性 miRNAs


致癌 miRNAs(oncomirs)在癌症的发生、发展过程中发挥着促进作用,如 miR - 21、miR181a、miR - 632、miR - 221/222 等与肿瘤转移有关;miR - 155、miR - 375 等促进肿瘤细胞增殖;miR - 182、miR - 10b、miR - 373、miR - 520c 等对肿瘤细胞侵袭器官至关重要;miR - 9、miR - 27a 等参与血管生成。而肿瘤抑制性 miRNAs 则对癌症的发展起到抑制作用,如 let - 7 家族在早期膀胱癌中过表达,可以抑制 H - RAS 和 HMGA2 等癌基因的活性;miR - 145 在癌细胞中的表达通常低于正常组织;miR200 家族在实体瘤的侵袭中发挥着重要作用。

尽管在 miRNA 研究方面取得了很大进展,但仍存在一些问题,如不同癌症亚型中致癌 miRNAs 和肿瘤抑制性 miRNAs 之间的复杂关系需要进一步探究;miR - 375 在不同癌症中的作用存在争议,需要更深入研究;基于 miRNA 的治疗干预在癌症治疗中的长期后果尚不清楚,需要进行广泛的临床前研究。

miR - 99a 的作用


miR - 99a 在多种人类恶性肿瘤中被确定为肿瘤抑制基因,在许多癌症组织中,miR - 99a 常发生缺失或表达水平降低。例如,在食管鳞状细胞癌组织中,miR - 99a 表达下调,且与患者总体生存率较差相关。转染 miR - 99a 过表达可以抑制食管癌细胞增殖并诱导凋亡,在宫颈癌中,miR - 99a 可以通过选择性抑制 IGF1R 的表达,抑制癌细胞的增殖和迁移。

在非小细胞肺癌(NSCLC)中,miR - 99a 也发挥着重要作用,过表达 miR - 99a 可以增强放疗敏感性,通过下调 AKT1 抑制细胞迁移和侵袭。不过,在乳腺癌中,miR - 99a 和 miR - 99b 作为 TGF - β 的下游靶点,会促进上皮 - 间质转化(EMT),增加细胞迁移和纤连蛋白表达,降低 E - cadherin 和 ZO - 1 的表达,这表明 miR - 99a 的作用具有上下文依赖性。在子宫内膜癌(EC)中,miR - 99a 在肿瘤组织中显著下调,与肿瘤的低分化和侵袭性相关,过表达 miR - 99a 可以抑制细胞增殖、诱导凋亡、抑制侵袭并抑制体内肿瘤生长,主要通过双重抑制 PI3K/AKT/mTOR 通路实现。

尽管对 miR - 99a 进行了大量研究,但仍存在一些未知之处,如它在不同癌症中的促癌和抑癌双重作用机制尚未完全明确;其调控 PI3K/AKT/mTOR 通路的具体机制也不清楚;作为生物标志物,其临床验证才刚刚开始,需要更多队列研究来确认其诊断和预后的可信度。

miR - 21 - 5p 的作用


miR - 21 - 5p 在多种癌症中经常上调,促进细胞存活、增殖和迁移,抑制细胞凋亡。例如,在黑色素瘤细胞系中,抑制 miR - 21 - 5p 可以减少细胞增殖,增强细胞凋亡,通过上调 PDCD4、PTEN 和 BTG2 的表达实现。此外,外泌体 miR - 21 - 5p 在癌症进展中也起着重要作用,如来自胃癌细胞的外泌体 miR - 21 - 5p 可以诱导腹膜间皮细胞发生间皮 - 间质转化(MMT),促进转移;在结直肠癌(CRC)中,外泌体 miR - 21 - 5p 可以促进血管生成和血管通透性。

研究还发现,穿心莲内酯(Andrographolide,Andro)这种天然化合物具有抗肿瘤特性,在转基因乳腺癌模型中,Andro 可以通过抑制 NF - κB 激活,下调 miR - 21 - 5p 表达,促进肿瘤抑制因子 PDCD4 的表达,从而抑制肿瘤生长和转移。不过,关于 miR - 21 - 5p 在癌症中的功能仍存在一些知识空白,如它对肿瘤免疫的调节作用尚未完全探索,在免疫逃逸和免疫反应中的作用存在担忧;作为液体活检生物标志物的潜力还需要进一步验证;其参与耐药性的具体机制也不清楚。

miR - 4728 的作用


miR - 4728 是最近在 ErbB2 基因的内含子中发现的一种肿瘤抑制性 miRNA,通过靶向 MST4 调节 MAPK 信号通路,在肿瘤学中具有作为预后生物标志物和治疗靶点的潜力。在 HER2 阳性的患者中,miR - 4728 表达水平升高与对靶向治疗的反应改善相关,但它在 HER2+乳腺癌中具有双重作用,既可以通过下调 NOXA 表达导致对 HER2 抑制剂的耐药,也可以通过抑制 MAPK 通路发挥肿瘤抑制作用。例如,miR - 4728 - 5p 变体可以通过靶向 EBP1 促进乳腺癌细胞的增殖和迁移,同时它也能通过抑制 MAPK 通路,其在乳腺癌肿瘤中的下调与患者预后不良相关。

尽管越来越多的证据表明 miR - 4728 在 HER2+癌症中的作用,但仍有许多研究工作需要开展,如进一步探索其致癌和肿瘤抑制的双重活性;评估靶向 miR - 4728 在 HER2+乳腺癌中的长期后果;确定它是否能作为所有癌症类型的通用预后标志物等。

miR - 17 - 5p、miR - 20a 和 miR - 106a 的作用


miR - 17 - 5p 可能作为监测癌症发展和进展的新型肿瘤标志物,与多种肿瘤类型相关,在胃癌(GC)中,它可以直接靶向 RUNX3,促进细胞增殖和侵袭;在鼻咽癌(NPC)中,通过下调 p21 促进肿瘤进展。miR - 20a 在调节乳腺癌血管生成方面具有潜在作用,在结直肠癌(CRC)组织、血清和血浆中表达升高,有可能作为 CRC 的生物标志物和诊断指标。miR - 106a 与肿瘤的发生、发展密切相关,在非小细胞肺癌(NSCLC)中,过表达 miR - 106a 会通过抑制 PTEN 促进肿瘤的侵袭性。

然而,对于这些 miRNAs 在肿瘤发生中的具体作用仍存在一些知识空白,如 miR - 17 - 5p 在多种癌症中促进肿瘤发生的分子途径尚不明确;miR - 20a 在不同肿瘤微<

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