Nature:个性化癌症治疗新时代:肿瘤内在疫苗接种(ISV)技术带来的希望
时间:2024-06-06 13:00:53 热度:37.1℃ 作者:网络
引言
癌症治疗领域正在经历一场革命,特别是在个性化癌症疫苗(personalized cancer vaccines)方面。近年来,随着COVID-19大流行期间mRNA技术的成熟,这种基于mRNA的个性化癌症疫苗技术正迅速推进,展示了前所未有的希望。然而,除了这种个性化的疫苗方法外,还有一种被称为“肿瘤内在疫苗接种(In Situ Vaccination, ISV)”的创新方法,正在获得越来越多的关注。
ISV的核心理念是利用癌症细胞的独特性来激发免疫系统的反应。癌症细胞含有与健康组织不同的遗传突变,这使它们在分子水平上与正常细胞截然不同。类似于病原体与人体细胞的区别,这些突变可以被用于制造个性化的疫苗,使免疫系统能够更好地识别和攻击癌变细胞。
传统的癌症治疗疫苗需要从患者的肿瘤中提取样本,进行全面的基因特征分析,以识别出独特的抗原(antigens)。然后,通过机器学习算法预测哪些抗原能够激发最强的免疫反应。接下来,含有这些抗原构建指令的mRNA被制成疫苗,针对个体患者量身定制。然而,这种方法复杂且成本高昂。
与此形成鲜明对比的是,ISV通过预先制备的现成组件来生成个性化的免疫反应,尽管听起来几乎是自相矛盾的,但实际上却是高效的。ISV的操作包括将一组药物直接送达肿瘤部位,以刺激免疫细胞,同时结合一种杀死癌细胞的干预措施(如放疗)。目标是利用放疗使垂死的癌细胞释放出其独特的抗原,从而使被刺激的免疫细胞吸收这些抗原,并触发全身性的免疫反应。换句话说,尽管方法不同,接受ISV治疗的患者同样能够对其自身的癌症产生免疫反应。
纽约西奈山医院的肿瘤学家Joshua Brody博士正是这一领域的先驱之一。近二十年来,他一直致力于研究如何通过疫苗接种来对抗癌症。Brody博士的研究表明,通过使用肿瘤内在疫苗接种,患者能够在不需要为每个患者单独制作疫苗的情况下,产生针对其肿瘤的高度个性化免疫反应。这一方法不仅减少了个性化疫苗制作的高昂成本和复杂性,还能在一定程度上避免全身性的副作用。
尽管ISV目前仍处于早期临床试验阶段,但已有不少患者在接受这种治疗后取得了显著的疗效。例如,Bill Morrison是一名患有B细胞淋巴瘤的患者,在接受Brody博士的ISV治疗后,成功进入完全缓解状态,并在随后的检查中继续保持无癌状态。这一成功案例为ISV的未来发展提供了重要的验证。
总的来说,肿瘤内在疫苗接种策略代表了一种全新的癌症免疫治疗方法,它不仅有望解决目前个性化癌症疫苗面临的挑战,还可能为癌症患者带来更广泛、更持久的治疗效果。随着进一步的研究和临床试验,ISV有望在不久的将来成为癌症治疗的新标准。(5月29日 Nature “Turning tumours against themselves”)
近年来,癌症治疗领域发生了许多变革,其中最引人注目的就是个性化癌症疫苗(personalized cancer vaccines)的兴起。随着COVID-19大流行期间mRNA技术的成功应用,这种基于mRNA的个性化癌症疫苗技术展示了前所未有的希望。然而,除了这种个性化的疫苗方法外,还有一种创新的方法被称为“肿瘤内在疫苗接种(In Situ Vaccination, ISV)”,正在获得越来越多的关注。这一方法有望解决许多现有癌症治疗方法的挑战,为患者提供新的希望。
癌症是一种由于细胞异常增殖而导致的疾病,是全球死亡的主要原因之一。传统的癌症治疗方法包括手术、放疗和化疗等,这些方法虽然在一定程度上有效,但往往伴随着严重的副作用,并且在许多情况下无法完全治愈癌症。近年来,免疫疗法(immunotherapy)成为了癌症治疗研究的热点。免疫疗法利用人体的免疫系统来识别和攻击癌细胞,被认为是一种有望彻底治愈癌症的新方法。
个性化癌症疫苗是免疫疗法的一种,通过提取患者的肿瘤样本,识别其中的特异性抗原(antigens),然后利用这些抗原制作疫苗,注射回患者体内,从而激发免疫系统攻击癌细胞。虽然这一方法展示了巨大的潜力,但其复杂性和高昂的成本限制了其广泛应用。
与个性化癌症疫苗不同,肿瘤内在疫苗接种(ISV)通过预先制备的现成组件来生成个性化的免疫反应,尽管听起来几乎是自相矛盾的,但实际上却是高效的。
纽约西奈山医院的肿瘤学家Joshua Brody博士正是这一领域的先驱之一。近二十年来,他一直致力于研究如何通过疫苗接种来对抗癌症。Brody博士的研究表明,通过使用肿瘤内在疫苗接种,患者能够在不需要为每个患者单独制作疫苗的情况下,产生针对其肿瘤的高度个性化免疫反应。这一方法不仅减少了个性化疫苗制作的高昂成本和复杂性,还能在一定程度上避免全身性的副作用。
Bill Morrison的临床案例
Bill Morrison的案例是肿瘤内在疫苗接种(In Situ Vaccination, ISV)成功应用于癌症治疗的一个重要实例,为这一创新疗法提供了实证依据。以下是对Morrison案例的详细介绍:
2017年,Bill Morrison在工作期间发现自己的颈部出现了肿胀。虽然没有疼痛,但他感觉到颈部一侧有些异常的肿胀。最初的血液测试引导医生进行了扫描,随后进行了活检,最终确认Morrison患有B细胞淋巴瘤(B-cell lymphoma),且已经扩散至全身。这一诊断结果对Morrison来说如晴天霹雳,因为此前他一直感觉良好,未曾意识到病情的严重性。
在确诊后,Morrison的家人开始寻找专业的淋巴瘤专家。最终,他们找到了Joshua Brody博士,纽约西奈山医院的一位肿瘤学家。Brody博士多年来一直研究如何通过疫苗接种来对抗癌症,这种研究为Morrison的治疗带来了希望。
ISV的治疗过程不同于传统的个性化癌症疫苗,而是利用现成的药物组合直接作用于肿瘤部位。具体过程如下:
药物组合:首先,通过一组药物来刺激免疫细胞的活动。然后,结合放疗等手段杀死癌细胞。
放疗:放疗的目的是使垂死的癌细胞释放出其独特的抗原,这些抗原随后被免疫细胞吸收。
免疫反应:刺激的免疫细胞吸收抗原后,会触发全身性的免疫反应,使患者的免疫系统能够识别并攻击癌变细胞。
Morrison参与了两个早期的临床试验。在第一次试验中,治疗方案包括放疗和两种免疫刺激药物。当时,Morrison的淋巴瘤被认为是低级别的“观察等待型”癌症,因此即使治疗失败,风险也相对较低。然而,这次试验未能成功阻止癌症的发展。
第二次试验则在Morrison的病情变得更加严重时进行。这次试验中增加了第三种药物,治疗效果显著。对于大多数试验参与者来说,治疗效果不明显,但对Morrison而言,这次治疗使他进入了完全缓解状态。虽然他在每次六个月的随访检查前仍然会感到紧张,但到目前为止,他依然保持着无癌状态。
Morrison的案例为ISV提供了重要的验证。这一治疗方法展示了其在治疗B细胞淋巴瘤中的潜力,并为进一步的研究提供了动力。ISV的成功不仅限于这一类型的癌症,还显示出其在广泛应用于其他类型癌症中的前景。
肿瘤内在疫苗接种的机制
ISV的核心理念是利用癌症细胞的独特性来激发免疫系统的反应。癌症细胞含有与健康组织不同的遗传突变,这使它们在分子水平上与正常细胞截然不同。类似于病原体与人体细胞的区别,这些突变可以被用于制造个性化的疫苗,使免疫系统能够更好地识别和攻击癌变细胞。
传统的癌症治疗疫苗需要从患者的肿瘤中提取样本,进行全面的基因特征分析,以识别出独特的抗原(antigens)。然后,通过机器学习算法预测哪些抗原能够激发最强的免疫反应。接下来,含有这些抗原构建指令的mRNA被制成疫苗,针对个体患者量身定制。然而,这种方法复杂且成本高昂。
与此形成鲜明对比的是,ISV通过预先制备的现成组件来生成个性化的免疫反应。ISV的操作包括将一组药物直接送达肿瘤部位,以刺激免疫细胞,同时结合一种杀死癌细胞的干预措施(如放疗)。目标是利用放疗使垂死的癌细胞释放出其独特的抗原,从而使被刺激的免疫细胞吸收这些抗原,并触发全身性的免疫反应。换句话说,尽管方法不同,接受ISV治疗的患者同样能够对其自身的癌症产生免疫反应。
ISV的优势和挑战
ISV的一个主要优势在于其“现成组件”的特点。尽管个性化mRNA癌症疫苗的开发者认为其定制化的方法是可行的,但为每个患者创建定制疗法的成本高昂。ISV的美妙之处在于,治疗对每个人都是相同的,但结果仍然是针对每个人的独特癌症的免疫接种。
此外,ISV理论上能够使每个接受治疗的个体暴露于更大的肿瘤抗原多样性中,而不仅仅是个性化mRNA疫苗选择的几十种抗原。这可能诱导出更强烈、更广泛的免疫反应,有效地攻击肿瘤,并可能减少复发。
然而,ISV也面临一些挑战。首先,由于需要将药物直接注射到肿瘤中,以避免全身性的副作用,这限制了其在难以接近的肿瘤中的应用。此外,由于需要精确地进行一系列干预措施,而不仅仅是单一的系统性给药,这对临床操作提出了更高的要求。第三,尚不清楚具体哪些抗原驱动了免疫反应,这使得直接测试ISV是否诱导了T细胞反应变得困难。如果临床效果不明显,研究人员将难以确定是疫苗接种失败,还是某些下游因素阻止了肿瘤的退缩。
未来展望
尽管面临挑战,ISV在治疗癌症方面的潜力不容忽视。Brody博士和其他研究人员正在继续推进这一不寻常的疫苗接种方法。他们的目标是通过进一步的研究和临床试验,优化ISV的治疗方案,探索更多的药物组合,以实现更强的疫苗反应。
ISV的开发不仅需要科学上的突破,还需要克服将这一概念推广到产业界的挑战。为了使ISV成为常规临床护理的一部分,需要进一步证明其商业开发的准备程度。虽然这一过程可能需要时间,但ISV展示的早期成功和不断增长的商业兴趣表明,这一方法有望成为未来癌症治疗的新标准。
总的来说,肿瘤内在疫苗接种策略代表了一种全新的癌症免疫治疗方法,它不仅有望解决目前个性化癌症疫苗面临的挑战,还可能为癌症患者带来更广泛、更持久的治疗效果。随着进一步的研究和临床试验,ISV有望在不久的将来成为癌症治疗的新标准。通过这一方法,癌症患者将有机会获得更个性化、更高效的治疗,最终战胜癌症,实现长期的健康和康复。
参考文献
Lin, M. J. et al. Nature Cancer 3, 911–926 (2022).
Demaria, S. et al. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 58, 862–870 (2004).
Varghese, B. et al. Blood 114, 4477–4485 (2009).
Li, J. et al. J. Immunol. 179, 2493–2500 (2007).
Brody, J. D. et al. J. Clin. Oncol. 28, 4324–4332 (2010).
Kim, Y. H. et al. Blood 119, 355–363 (2012).
Hammerich, L. et al. Nature Med. 25, 814–824 (2019).
Marron, T. et al. J. Immunother. Cancer 10, A1–A1603 (2022).
Hong, W. X., Sagiv-Barfi, I., Czerwinski, D. K., Sallets, A. & Levy, R. Cancer Res. 82, 1396–1408 (2022).
Liu, P., Zhao, L., Zitvogel, L., Kepp, O. & Kroemer, G. Immunol. Rev. 321, 7–19 (2024).
Svensson-Arvelund, J. et al. Nature Commun. 13, 7149 (2022).
Wu, K. C. et al. Toxicol. Appl. Pharmacol. 483, 116837 (2024).
Miller, C. L. et al. Cell Chem. Biol. 29, 451–462.e8 (2022).
Drew L. Turning tumours against themselves. Nature. 2024 May;629(8014):S10-S12. doi: 10.1038/d41586-024-01429-2. PMID: 38811705.
https://www.nature.com/articles/d41586-024-01429-2