新抗原:能否成为个性化肿瘤治疗的 “神助力”?

一种名为 “新抗原”(neoantigen)的疗法正成为抗肿瘤领域的热门新途径。它利用仅在肿瘤组织中表达的新抗原去刺激免疫系统,促使其产生特异性免疫反应,进而提升免疫系统攻击肿瘤的能力。

倘若将我们的身体比作一座城市,那么它无时无刻不在面临着一群肉眼难以察觉的病原体的入侵。其中绝大多数病原体都能被我们的 “城墙”—— 皮肤与粘膜所阻隔,少数突破屏障进入机体的病原体,也会被在体内不断巡逻的 “警察”—— 免疫系统所识破。

特异性免疫就如同警察系统中的 “专案组”,能够针对特定的一种病原体进行高效快速的响应。当一个病原体进入体内后,会被免疫细胞检查抗原,若被识别为未知抗原,非特异性免疫系统会将其清除。在非特异性免疫系统与病原体战斗的同时,会将病原体的信息传递到淋巴系统,从而成立专案组,产生针对该细胞的效应 T 细胞和产生抗体的浆细胞,能够特异性地对抗原做出反应,并在响应后产生记忆细胞,以应对病原体的下次入侵。

识别敌我,是免疫系统作为 “警察” 最重要的技能。在免疫细胞 T 细胞和 B 细胞成熟的过程中,会经历两次筛选:阳性选择筛选出对抗原能够有足够响应的细胞,确保产生的免疫细胞能够正常工作;阴性选择则筛选掉对自身抗原具有响应的免疫细胞,确保免疫细胞不会对我们自身的细胞产生攻击。这就如同在警犬选拔中,既要淘汰过于胆小的,也要淘汰过于激动的,而保留最能服从命令的狗狗。免疫系统能够通过识别抗原产生免疫记忆,这也成为了人类使用经过修改的病原体作为疫苗来提高特异性免疫力的原理。如果免疫系统错误地将原本不应被攻击的蛋白识别为抗原,并对其发动攻击,就会引发自身免疫疾病,严重时甚至会危及生命。因此,当免疫细胞识别到自身抗原时,会降低甚至不攻击响应细胞,这样机体就不会因免疫细胞误杀无辜而陷入混乱。

但是,如果病原体是由我们自身的细胞发展而来的,那该怎么办呢?

肿瘤正是我们身体内的细胞基因出现程序错误,从而不受限制地进行恶性增殖的结果。由于肿瘤本身源自机体内的细胞,肿瘤细胞与其他正常体细胞非常相似,更不容易被免疫系统发现,所以肿瘤的存在对免疫系统来说是一个巨大的挑战。

有时候,恶性增殖的细胞自己也会露出马脚被免疫细胞捕获,从而形成针对肿瘤的特异性免疫;肿瘤细胞也会通过自身的免疫调控抑制免疫系统,或者进行免疫逃逸,以躲避免疫系统的追杀。肿瘤细胞和免疫细胞开始了一场无尽的猫鼠游戏:很多情况下免疫系统能够占据优势,悄无声息地清理掉肿瘤(这也是为什么医生会给良性肿瘤患者建议观察而不是采取治疗);而在有些情况下,狡猾的肿瘤细胞能够逃脱甚至偷袭免疫系统,使得免疫系统在恶性肿瘤面前无能为力。

我们能否给免疫系统来一个 “神助攻”,提高免疫系统对肿瘤细胞的针对性,给予肿瘤致命一击呢?

答案是肯定的。“新抗原” 正是我们给肿瘤额外下达的通缉令,它简化了免疫系统在茫茫细胞中发现异常的步骤,让免疫系统能够更加快速地对肿瘤细胞进行针对性攻击。

肿瘤细胞的形成是由于自身基因突变,突变的基因使得原本控制细胞规律性增殖的程序被打破,细胞开始不受控制地恶性增殖,威胁机体的正常运转。基因突变是随机产生的,肿瘤细胞并不会有意识地突变掉制约自身增殖的基因,而是在突变了癌相关基因后,细胞在增殖上具有明显优势,具有增殖优势的细胞反过来又会进一步促进基因突变。癌细胞就像贪吃蛇一样,通过基因优势不断繁殖,又通过繁殖来提高自身优势。这也意味着,在正常细胞发展为肿瘤细胞的过程中,会有许多与癌不相关的基因被突变,这些基因的突变很大概率会导致细胞膜上出现与其他正常细胞完全不同的蛋白,虽然这些突变的蛋白对肿瘤细胞并没有太大帮助,但却是能够特异性识别肿瘤的关键所在。

传统的肿瘤免疫靶点聚焦在肿瘤相关基因所决定的蛋白上,这些靶点很多情况下是原本正常的膜蛋白发生过表达或者简单突变,免疫细胞很容易将它们和正常蛋白混淆。我们不能通过胖瘦来判断一个人身上是否藏有炸弹,也许他只是平时可乐喝多了一点。如果一律攻击,大量正常细胞死亡,会给患者造成严重的免疫反应,甚至危及生命;如果部分放过,一些狡猾的肿瘤细胞就有机会逃脱,免疫系统会因抗原特异性不足而陷入两难。

这时,如果我们能够将患者肿瘤中具有高度特异性识别作用但不一定与肿瘤相关的蛋白作为抗原,就像安检仪一样识别藏在肿瘤身上的特征,从而指导免疫系统针对性地攻击癌细胞。相比于传统肿瘤相关抗原(Tumour Associated Antigens,TAAs),这些由肿瘤细胞基因突变得来的具有高度特异性的抗原被称作 “新抗原”(Neoantigen)。

新抗原通过基因测序等手段,鉴别并分离出肿瘤组织区别于正常组织的突变特征,通过向患者递送这些未经胸腺阴性筛选的多肽抗原或编译抗原信息的 RNA,刺激免疫系统产生能够针对肿瘤细胞的特异性免疫,从而像疫苗一样强化患者对于肿瘤组织的免疫响应。

由于肿瘤细胞依然具有大量与正常细胞相同的特征,且每种类型的肿瘤发生的突变并不相同。我们首先从患者的组织样品中提取 DNA/RNA,通过全外显子(WES)和转录水平(RNA)测序,再利用生物信息学手段辨别肿瘤的特异性特征。然后根据不同特征抗原与人类白细胞抗原(HLA)的亲和力强弱,选择能够刺激免疫响应的候选抗原序列,诱导产生抗原多肽。最后在体外确定 T 细胞对于突变抗原的免疫原性,确保筛选出的特异性抗原能够激活免疫反应。

对于某一类型的肿瘤来说,肿瘤细胞的突变可能存在一些共性,也可能存在相同的表面抗原特性。即使患者个体之间存在差异,这些共有的特征依旧能够有效地针对肿瘤。因此,对测序后合成的短基因串联序列的 RNA 进行免疫原性分析,或者通过数据库和文献挖掘,也是获得新抗原的有效手段。

这样一来,免疫系统就能轻松地找到藏在身体里的肿瘤细胞。即使狡猾的肿瘤细胞能够通过免疫系统负调控机制遏制免疫系统的靶向进攻,我们依旧可以通过 PD - 1 等细胞免疫抑制机制疗法解除抑制,对肿瘤细胞发动多重攻击。同时,针对肿瘤抗原的免疫记忆能够较长时期地存在于患者体内,免疫系统能够持续侦测肿瘤细胞的再次扩增,更好地避免肿瘤的复发。

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