免疫治療核「芯」新生抗原及其應用前景-DC-Neoantigen
一、什麼是Neoantigen？
面對細菌、病毒、真菌、寄生蟲等外來的「入侵」者，人體的免疫系統會被激活，會使出十八般武藝發動反擊——而免疫系統被激活的前提，是要識別這些外來入侵者所攜帶的「抗原」（多數都是正常組織、正常細胞所沒有的蛋白質）。
癌細胞在發生髮展過程中，會產生很多基因突變，部分基因突變也會產生正常組織、正常細胞所沒有的蛋白質，這些蛋白質，很有可能也會激活免疫系統，並引來免疫系統對癌細胞的攻擊。
那些能激活免疫系統（能被免疫細胞所識別）的、由癌細胞基因突變所產生的異常蛋白質（異常抗原），就是Neoantigen（新生抗原）。
Neoantign有兩個重大的特點：
癌細胞所特有，正常的組織、正常的細胞是沒有的，所以稱為「新生」，或者也有的學者建議翻譯成「癌生」。
這些異常的蛋白質，能被免疫系統識別，能激活免疫細胞。一個癌細胞所攜帶的基因突變有時候是成百上千個，所產生的異常蛋白有時候是數十甚至數百上千個，但是並不是所有的異常蛋白質都能激活免疫系統。只有那些能激活免疫細胞的，才能被稱之為「抗原」。
同時符合以上兩點的，就是Neoantigen。
圖1：新抗原作為疫苗誘導免疫反應及殺傷腫瘤細胞的機制。1.樹突細胞（DC）識別處理新抗原。2.負載抗原的DC細胞通過淋巴管流向引流淋巴結，這是T細胞活化啟動的主要部位。在淋巴結中，成熟的DC分別將MHC I類分子和MHC II類分子上的腫瘤新抗原肽呈遞給幼稚和記憶表型的CD8 +和CD4 + T細胞。通過向T細胞遞送共刺激性"信號2"（例如通過CD80-CD28，CD86-CD28，CD70-CD27和CD40-CD40配體（CD40L）相互作用）來促進腫瘤特異性T細胞應答的產生。通過由DC產生的IL-12和I型干擾素（IFN）來增加共刺激信號。這些相互作用共同促進活化的腫瘤特異性CD4 +和CD8 + T細胞群體的產生和擴增。3.CD4 +和CD8 + T細胞向腫瘤部位傳播，並且在遇到它們的同源抗原時，它們可以通過細胞毒性和效應細胞因子如IFNγ和腫瘤壞死因子（TNF）的產生殺死腫瘤細胞。
二、新抗原是癌症疫苗的最佳靶點：
突變是腫瘤發生的開始，然而腫瘤細胞通過累積突變獲得生存或生長優勢的同時，也可能是「自我毀滅」的開始。
a.有幾條證據支持腫瘤抗原是抗腫瘤T細胞反應的重要靶點:首先，許多研究發現，較高的新抗原負荷與更強的T細胞反應和更好的臨床結果相關。其次，新抗原特異性T細胞群體可以在有效抗腫瘤免疫的環境中擴增。第三，動物實驗和人體研究已經直接顯示新抗原特異性T細胞對呈現突變肽的腫瘤細胞是可以裂解的，並且它們可以促成腫瘤完全或部分消退。
b.腫瘤相關抗原，異基因腫瘤細胞系，輻照的全腫瘤細胞等都可以用於癌症疫苗。但他們在不僅在腫瘤細胞上表達，在正常組織中也有所表達。而新抗原只在腫瘤細胞上表達由體細胞突變產生具有其他抗原無法比擬的優勢：
1、引起的T細胞免疫反應只殺傷腫瘤細胞，不會攻擊正常細胞，不會引起自身免疫疾病。
2.新抗原只在腫瘤細胞上表達由體細胞突變產生對於人體免疫系統來說他們就像細菌、病毒一樣是完全異體的，因此不會引起中樞耐受，具有高免疫原性。只需很少的濃度就能引起最劇烈的免疫反應。
圖2.新抗原是癌症疫苗的理想靶點
三、Neoantigen抗癌，有哪些應用前景？
如果能找到neoantigen，對於病友的治療，有什麼意義？這東西如何能夠用到偉大的抗癌鬥爭中去？這玩意意義可大了，應用的方式也很多。這裡舉幾個栗子：
1：個性化腫瘤疫苗
如果能鑒定出一個病人的neoantigen，那麼就能在體外合成這些neoantigen所對應的抗原肽、核苷酸等，利用這些抗原肽/核苷酸就可以做疫苗，可以用於治療已經得癌的病人，理論上講，其有效率和安全性會更好。
同日兩雄文：Nature力挺neoantigen疫苗。2017年7月13日，Nature雜誌同一天發布了兩項基於neoantigen的個性化腫瘤疫苗治療惡性黑色素瘤的成功案例。
(1)德國的Carmen Loquai教授和?zlem türeci教授，利用neoantigen所對應的RNA做疫苗，一共治療了13例病人。
在接種了疫苗後，所有患者體內都產生了針對neoantigen的免疫反應。8位局部晚期接受了手術治療的病友，其無複發生存時間明顯延長，疫苗的注射相當於大幅度推遲乃至預防了腫瘤的複發。另外5位患者為晚期惡性黑色素瘤患者，其中的2位在單獨接受疫苗注射後，出現了腫瘤明顯縮小，達到了客觀有效；另外一位病友接受了疫苗聯合PD-1抗體治療，腫瘤完全緩解。
以下是這13位病友接受治療情況的匯總圖：
圖3.13位病友接受治療情況的匯總圖
(2)同一天，哈佛大學的Catherine J. Wu教授帶領的團隊，利用neoantigen所對應的抗原肽做疫苗，也成功報道了治療惡性黑色素瘤的案例。
他們入組了20位局部晚期或者晚期的惡性黑色素瘤患者，在這20位患者中一共找到了97個neoantigen，製備成了個性化腫瘤疫苗，應用給相對應的患者。最後一共有6名患者，最終真正接受了治療（其他病友拒絕冒險或者由更常規的治療還可以試一試，沒有同意參與這個全新的治療試驗組），4名患者在接受疫苗注射25個月後未出現複發；另外2名出現複發的病友，隨後接受了PD-1抗體治療，均實現了腫瘤完全緩解，並且在他們的身體里檢測到了針對neoantigen的特異性免疫細胞。
以下是其中2例患者在治療前後的CT片子：在先後接受neoantigen疫苗和PD-1抗體之後，這兩例患者肺部及皮下軟組織中的轉移灶，均達到了完全緩解，癌細胞不見蹤跡。
圖4. 患者2和患者6在經過美國Catherine J. Wu團隊新抗原（Neoantigen）多肽疫苗和PD1抑製劑治療後癌症得到完全緩解
2.DC-Neoantigen
瑞達健康引進日本先進DC擴增技術，從患者外周血提取DC細胞的前體細胞——單核細胞，運用獨有的專利技術，進行擴增培養，誘導分化為成熟的DC細胞。該技術的細胞擴增倍數大約是10—30倍。
並在此技術的基礎上改進了美國Catherine J. Wu團隊、德國Ugur Sahin團隊的新抗原疫苗技術，簡化了從DNA到RNA到蛋白質到多肽到抗原肽-MHC複合物的繁瑣過程，直接在體外將抗原肽負載到DC細胞上，直接回輸的是DC細胞上的抗原肽-MHC複合物，回輸人體後可直接引起強烈的免疫反應。
避免了DNA疫苗、RNA疫苗、多肽疫苗的轉錄、翻譯、結合等不可控而導致的最終可使用的抗原肽的量不足而無法引起強烈免疫反應的現象。
這是真正意義上的癌症精準個性化治療，因為新抗原是突變產生，每個患者的新抗原都是不一樣的，相當於為每一個患者單獨研發出數十個癌症治療疫苗，而且這些疫苗針對目前世界上所能發現的癌症治療的最佳靶點--新抗原。
只殺傷癌細胞，對正常組織沒有影響，另外因為新抗原是由體細胞突變產生的抗原，就行像病毒、真菌一樣是外來的、可以使免疫系統發揮最強的抗腫瘤效應。
治療過程如下：1.在醫院獲得足夠數量的腫瘤組織和正常細胞；2.進行組學分析，通過基因測序、轉錄分析等多種手段，找到突變的基因和異常的蛋白；3.預測neo-antigen。通過計算機模型及蛋白質譜技術預測有潛力的抗原蛋白（這步目前最難大多數機構沒有掌握）；4.GMP工廠設計製造抗原肽；5.DC細胞體外擴增培養；6.將製造好的抗原肽及成熟DC細胞體外結合；7.經皮注射進患者體內。整個過程中需要20多位科學家為1位患者服務3-6個月。
圖5. 瑞達健康DC-Neoantigen腫瘤個體化治療
3：PD-1抑製劑
目前已經有不少研究表明，病人攜帶的neoantigen越多，其對PD-1抑製劑等免疫檢查點抑製劑療效越好；而且，將neoantigen特異性的疫苗與PD-1聯合，或者將DC-neoantigen與PD-1聯合，或許會威力倍增。
【參考文獻】
1.Hu Z, Ott P A, Wu C J. Towards personalized, tumour-specific, therapeutic vaccines for cancer.[J]. Nature Reviews Immunology, 2017.
2.Sahin U, Derhovanessian E, Miller M, et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer.[J]. Nature, 2017, 547(7662):222-226.
3.Ott P A, Hu Z, Keskin D B, et al. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma[J]. Nature, 2017, 547(7662):217.
4.Yarchoan M, Rd J B, Lutz E R, et al. Targeting neoantigens to augment antitumour immunity.[J]. Nature Reviews Cancer, 2017, 17(4):209.
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