高度变异且快速增生的肿瘤细胞往往导致细胞内的遗传不稳定性(genetic instability)，并发生大量的基因突变。癌细胞中普遍存在的基因突变及其产物是健康细胞和正常基因组中所没有的，而非同义(non-synonymous)突变的表达可以产生肿瘤特异性抗原，即所谓的新抗原(neoantigens)。它们不仅是肿瘤特异性抗原，而且由于不存在中枢性耐受的基础环境，可能带有高度免疫原性，激活CD4+、CD8+T细胞产生免疫应答，成为肿瘤免疫治疗的新靶点，且具备构建癌症疫苗的理想条件。 近年来，肿瘤免疫治疗已成为消除恶性肿瘤的新途径。抗体介导的免疫检查点阻断消除了肿瘤细胞对免疫细胞的抑制作用，达到了抗肿瘤的效果；但在许多情况下效果有限，特别是在实体瘤中的应答率较低。过继性T细胞疗法，则是在体外激活和扩增患者的自体T淋巴细胞，再将它们回输病患体内杀死肿瘤细胞，临床试验取得了显著的效果。然而，对实体瘤的疗效也有限，且过继性T细胞体内持久性差、会产生细胞毒性，并引发炎症因子风暴。 低免疫原性也是肿瘤免疫逃逸的另一个关键原因。因此，寻找免疫原性更强的新抗原已成为免疫治疗的新突破口。由于测序技术和生物信息演算法的进展，科学家们也了解MHC主要蛋白在抗原提呈中的作用，实现抗原特异性T淋巴细胞的体外增殖，因此可利用分子生物学技术克隆和表达基因，为新抗原的分子鉴定提供了必要的支持。 新抗原(neoantigens) 肿瘤细胞与正常细胞的本质区别之一 新抗原是一种非自体(Non-self)特异性蛋白，是由肿瘤细胞基因组中的非同义突变产生的。突变序列与原编码序列的差异越大，异常蛋白的“非自体”特征越明显，免疫原性越强。点突变占肿瘤细胞突变中的95%，而插入/缺失(insertion-deletion)和移码(frame shift)突变仅占5%，但引起的氨基酸序列和空间结构变化更为明显，突变多肽对MHC的亲和力更强，更容易被T细胞识别为新抗原。由于大部分的肿瘤免疫原性低，或患者自身免疫系统功能下降，T细胞自发识别内源性新抗原的比例仅约为1-2%，因此在获得有效新抗原的基础上设计特异性疫苗将是一种有效的肿瘤免疫治疗方法。 如何鉴別与预测新抗原?! 新抗原具有高度的个体特异性，通常不涉及已知的癌基因。新抗原识别的第一步通常是利用高通量测序技术快速比较肿瘤细胞和正常细胞的DNA序列。测序深度、肿瘤组织质量、测序材料来源、单核苷酸变异演算法等因素都会影响新抗原的鉴定。目前，大多数新抗原是通过全外显子(whole-exon)测序技术鉴定的。 然而突变基因序列能否形成肿瘤新抗原取决于以下几个因素： ① 突变基因序列能否转译为蛋白； ② 突变蛋白能否加工成多肽并成为抗原提呈； ③ 突变多肽与患者MHC分子的亲和力； ④ 突变多肽-MHC复合物与T细胞受体（TCR）的亲和力。 因此，预测新抗原不仅需要鉴定基因组表达的突变，还需要患者MHC类型的数据。目前已有种类繁多用于新抗原鉴定的应用软件，但是由于MHC-II结构的独特性和多肽与MHC-II分子结合过程的复杂性，缺乏强大而丰富的相互作用数据库，因此需要进一步发展生物信息学来提高对新抗原的鉴定和评价。 目前也有多种平台可帮助筛选与鉴定新抗原，如结合全外显子序列与质谱技术筛选新抗原的工作流程，或通过共享新抗原库进行新抗原筛选，或通过胞啃作用(trogocytosis)筛查新抗原。 新抗原疫苗 与普通的预防性疫苗不同，肿瘤疫苗是提供恶性肿瘤患者注射治疗。肿瘤新抗原疫苗作为非自体抗原，暴露于MHC分子，以激活患者的自身免疫反应并杀死肿瘤细胞。肿瘤疫苗的治疗效果往往取决于肿瘤细胞与正常细胞靶向抗原表达的差异。新抗原不仅能增强抗肿瘤作用免疫反应，还可以降低自体免疫的风险。 因此，新抗原激活的T细胞能产生高活性的T细胞，其TCR对MHC-新抗原多肽-复合物有较强的亲和力，可避免中枢免疫耐受清除。在癌细胞基因组中的非同义突变，驱动突变(driver mutation)为癌细胞提供了选择性生长的优势，且具有明显的克隆倾向，可能存在于肿瘤组织的所有细胞中。 由于测序技术的迅速发展和生物信息学演算法的不断优化，使研究人员现在能够准确识别肿瘤新抗原并预测其MHC亲和力和免疫原性，从而发展出个性化的医学。根据识别的新抗原或驱动抗原，设计了多种肿瘤细疫苗，包括长肽(SLP)疫苗或蛋白疫苗、基因(RNA/ DNA)疫苗和DC疫苗。 新抗原疫苗类型。在体内新抗原最终呈现给CD4+T细胞和CD8+T细胞，以诱导特异性免疫反 应并达到抗肿瘤的效果。Adapted from Peng et al. Molecular Cancer (2019) 18:128 新抗原疫苗与其他疗法的联合治疗策略 研究表明，肿瘤疫苗联合免疫抑制疗法比单一疗法更有效。结合新抗原疫苗和检查点抑制疗法可以减轻肿瘤细胞对效应T细胞介导的抑制作用；放化疗可以辅助疫苗发挥更好的效果。结合CAR-T治疗，体外培养特异性靶向新抗原的T细胞，再注入患者体内产生效应T细胞和记忆T细胞，从而增强抗肿瘤作用。 Adapted from Peng et al. Molecular Cancer (2019) 18:128 作为一种新兴的抗肿瘤免疫疗法，新抗原疫苗已经在多个试验取得预期治疗效果，在一定程度上提高了患者的生活质量，延长了患者的生存期。基于SLP、RNA、DNA和DC的疫苗，以及其他类型的疫苗，也显示出极佳的安全性和有效性。而生物信息学的发展并结合多种先进的筛选平台可进一步提高对新抗原的识别和鉴定，有助于开发更有效的肿瘤治疗策略。 参考文献: 1. Neoantigen vaccine: an emerging tumor immunotherapy. Mol Cancer. 2019 Aug 23;18(1):128. 2. Adoptive Cell Therapy Targeting Neoantigens: A Frontier for Cancer Research. Front Immunol. 2020 Mar 5;11:176.
