编辑丨王多鱼
题图丨Pixabay
肿瘤原位疫苗接种是指利用肿瘤部位可用的肿瘤抗原来诱导肿瘤特异性适应性免疫反应的任何方法。这些方法在许多实体瘤的治疗方面前景广阔，众多候选药物正在进行临床前或临床评估，并有几种产品已经获批。
然而，开发有效的肿瘤原位疫苗仍然存在挑战，例如，肿瘤细胞释放的肿瘤抗原不足限制了免疫细胞对抗原的摄取；抗原呈递细胞对抗原的处理不足限制了抗原特异性T细胞反应的产生；肿瘤的免疫抑制微环境导致效应细胞的耗竭和死亡。
理性设计的递送技术，例如脂质纳米颗粒（LNP）、水凝胶、支架和聚合物纳米颗粒，特别适合通过将治疗剂靶向递送到肿瘤细胞、免疫细胞或细胞外基质来克服肿瘤原位疫苗面临的这些挑战。
2024年7月1日，美国宾夕法尼亚大学Michael J. Mitchell教授和2023年诺贝尔生理学与医学奖获得者Drew Weissman教授团队在Nature Reviews Drug Discovery期刊上发表了题为：Enhancing in situ cancer vaccines using delivery technologies 的综述论文。原宾夕法尼亚大学博士后研究员宫宁强（现中国科学技术大学生命科学与医学部特任教授）为第一作者。
该综述从癌症免疫循环入手，对增强原位疫苗效果的实体瘤药物和基因递送技术进行了系统总结。分别从促进肿瘤抗原的释放、增强肿瘤抗原处理和呈递以及克服抑制性肿瘤微环境三个维度出发，概括分析了不同类别、不同特性和靶向不同区域和细胞类型的递送技术。此外，该综述还系统总结了目前处于临床试验阶段的基于递送技术的肿瘤原位疫苗研究进展。最后，在肯定肿瘤原位疫苗发展前景的同时，概述了其存在的临床问题，并对未来新型递送系统开发的方向进行了展望。
利用递送技术改进肿瘤原位疫苗
促进肿瘤抗原释放
诱导肿瘤细胞裂解和死亡可释放肿瘤抗原，但单一使用化疗药物、物理诱导和生物分子诱导等方法都存在着局限性。本文分析了修饰递送、递送和共递送技术如何通过肿瘤原位疫苗解决这些问题并促进肿瘤抗原释放。
1、化疗药物的递送技术包括PEG修饰改善组织分布、活性靶向配体连接实现靶向递送、pH响应特异性递送以及局部化疗剂递送等，这些基于纳米颗粒介导的化疗药物递送通过对肿瘤部位的特异性递送，可有效改善药物在肿瘤内的蓄积。
2、递送纳米增敏剂主要包括将递送材料设计为放射、光动力疗法（PDT）和声动力疗法（SDT）以及微波、超声、冷冻消融治疗等物理治疗方法的增敏剂等，以解决肿瘤细胞裂解效率低以及与物理方法诱导相关的瘤外毒性。
3、生物分子的递送可以破坏细胞膜或调节细胞死亡以诱导肿瘤细胞裂解，拓宽了包括溶瘤病毒及细胞溶解肽等生物大分子的应用范围。
增强肿瘤抗原处理和呈递
抗原呈递细胞（APC）介导的肿瘤抗原处理和递呈可通过激活模式识别受体（PRRs）得到改善。接下来讨论了如何利用递送技术，通过直接和间接激活PRRs来改善树突状细胞对抗原的处理和呈递。
一方面，可使用递送PRRs的激动剂直接激活先天性免疫反应，包括递送合成的PRR激动剂、递送病毒衍生材料或细菌衍生材料的纳米颗粒等。这些试剂可被PRRs识别，如Toll样受体（TLRs）、NOD样受体（NLRs）或环GMP-AMP合成酶-干扰素基因刺激器（cGAS-STING）等，刺激抗原处理和递呈，提高肿瘤杀伤力。
另外，可使用靶向免疫原性细胞死亡（ICD）或靶向内源性逆转录病毒（ERV）基因等递送方式间接激活PRRs。递送靶向ICD激活试剂不会直接激活PRR，但会导致肿瘤细胞释放肿瘤抗原和损伤相关分子模式（DAMPs），这些DAMPs可被PRRs识别，激活先天性免疫反应。同样，用于递送表观遗传药物（DNMTis或HDACis等）的纳米颗粒可以激活癌细胞中的ERV基因，导致ssRNA，dsRNA和dsDNA的形成，它们被PRRs识别后也可以触发先天免疫反应。
改善肿瘤抗原加工和呈递的递送技术
克服免疫抑制性的肿瘤微环境
实体瘤具有高度免疫抑制性的肿瘤微环境（TME），在此，该综述讨论了如何利用针对抑制性TME中免疫检查点、细胞因子和抑制性免疫细胞的递送技术来改进肿瘤原位疫苗。
靶向免疫检查点。例如局部递送与原位疫苗协同作用的免疫检查点抑制剂和靶向CD47- SIRPa轴等，通过局部递送和刺激响应递送技术，可以提高疫苗疗效，并将全身性免疫检查点阻断引起的不良反应降至最低。
通过局部递送细胞因子的免疫调节。该方法包括直接递送细胞因子（IL-2、IL-12和IL-15等）或递送编码各种细胞因子mRNA的纳米颗粒等。该方法与传统的细胞因子给药途径（如静脉注射）相比，可提高疗效并降低全身毒性，改善肿瘤原位疫苗效果。
调节抑制性免疫细胞。肿瘤微环境会造成免疫抑制细胞如Treg细胞、髓源性抑制细胞（MDSCs）和肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的聚集等。设计递送系统，含递送小分子以消耗抑制性免疫细胞，或递送治疗性RNA以重塑免疫抑制细胞的等，可以增强肿瘤原位疫苗效果。
靶向代谢。例如将调节代谢的化合物注入肿瘤等，旨在增强通过操纵癌细胞和浸润肿瘤的免疫细胞的代谢来抗肿瘤免疫。
克服抑制性免疫微环境的递送技术
临床研究
该综述还系统总结了正在接受临床评估的肿瘤原位疫苗递送系统。为了改善肿瘤抗原的释放，INT230-6和放射增敏剂Hensify单独使用或与免疫检查点阻断疗法联合使用于治疗各种类型的癌症的临床试验正在进行中；而Hiltonol、BO-112、G100和CMP-001等处于临床试验阶段的药物，能够改善抗原处理和呈递；为了克服抑制性免疫微环境，目前正在对编码细胞因子的mRNA递送系统进行临床试验，包括MEDI1191，mRNA-2416，mRNA-2752和SAR44100等。总之，越来越多的临床研究正在进行基于递送技术的肿瘤原位疫苗探索。
总结与展望
肿瘤原位疫苗因能够避免抗原鉴定和分离需要、解决肿瘤异质性问题等特点具有显著优势，许多药物正在临床评估中，部分产品已经获得批准，在实体瘤治疗方向有巨大前景。而目前，越来越多的递送技术能够用于增强原位疫苗的临床治疗效果。
在未来，仍有望通过以下途径进一步发展针对肿瘤原位疫苗的递送技术：一是迫切需要能够特异性捕获肿瘤抗原并将其递送至APC以诱导特异性免疫应答的递送技术；二是应根据免疫调节剂的安全性特征，着眼于开发更持久的肿瘤原位疫苗的缓释策略；三是逐步优化局部免疫疗法或组合疗法的疗效，克服原位疫苗的肿瘤病变可及性挑战等。
总之，随着不断地改进，这些递送系统将显著增强现有基于原位疫苗的癌症治疗的有效性，并创造更先进的癌症免疫疗法，未来有望在基础免疫学研究和原位疫苗接种的临床环境中得到更广泛的应用。
https://www.nature.com/articles/s41573-024-00974-9