基于新抗原的mRNA/DC疫苗在抗癌免疫治疗中的有效性研究

学术背景

癌症免疫治疗是近年来癌症治疗领域的重要突破之一，其中树突状细胞（Dendritic Cell, DC）疫苗作为一种重要的免疫治疗方法，已经在一些晚期癌症患者中显示出延长生存期的潜力。然而，尽管DC疫苗在理论上具有巨大的应用前景，但其在实际应用中仍面临诸多挑战，如肿瘤免疫抑制微环境的复杂性、DC激活不足、抗原负载不足以及T细胞对肿瘤相关抗原（Tumor-Associated Antigens, TAAs）的低亲和性等问题。这些问题限制了DC疫苗的疗效，尤其是在中国，目前尚未有获批的DC疫苗。

近年来，基于新抗原（Neoantigen）的个性化抗癌疫苗成为癌症免疫治疗的新方向。新抗原是由肿瘤细胞中的突变蛋白产生的，具有高度的肿瘤特异性，能够有效激活T细胞免疫反应。随着技术的进步，尤其是下一代测序技术的发展，个性化mRNA抗癌疫苗的制备成为可能。然而，mRNA在细胞内的稳定性和翻译效率仍然是制约其应用的关键问题。细胞穿透肽（Cell-Penetrating Peptides, CPPs）作为一种新兴的生物递送系统，能够有效将mRNA递送到细胞内，并提高其稳定性和翻译效率。

本研究旨在开发一种基于新抗原的mRNA/DC疫苗，并评估其在抗癌免疫治疗中的有效性。通过使用小鼠结肠癌（MC38）模型，研究团队探讨了该疫苗的免疫和抗肿瘤效果，为优化DC疫苗的制备和降低成本提供了实验依据。

论文来源

本论文由Wenli Zhang、Jiahao Guan、Wenwen Wang、Guo Chen、Li Fan和Zifan Lu共同撰写，作者分别来自陕西省人民医院转化医学中心、陕西省人民医院医学检验中心、空军军医大学军事预防医学系和寿光市中医院。论文于2024年11月26日在线发表于《Genes & Immunity》期刊，DOI为https://doi.org/10.1038/s41435-024-00305-3。

研究流程与结果

1. 新抗原mRNA的制备

研究团队首先从小鼠结肠癌MC38细胞系中筛选出6个MHC I类新抗原（DPAGT、REPS1、PTGFR、OLFR99、JAK1和TRP53），并将这些抗原序列串联设计成一个单一的开放阅读框。通过体外转录，制备了编码这些新抗原的mRNA。为了增强mRNA的稳定性和翻译效率，研究团队在mRNA的5’和3’非翻译区（UTR）中引入了β-珠蛋白的序列。

2. mRNA-RALA复合物的表征

RALA是一种具有两亲性α-螺旋结构的细胞穿透肽，能够通过静电作用将mRNA包裹成纳米复合物。研究团队通过凝胶电泳和ζ电位分析，评估了RALA与mRNA的结合能力。结果显示，随着RALA与mRNA比例的增加，复合物的ζ电位逐渐升高，表明RALA能够有效结合并保护mRNA免受降解。此外，CCK-8实验表明，当RALA与mRNA的比例为10时，复合物对DC2.4细胞的毒性最低，且转染效率最高。

3. RALA基制剂在DC中的mRNA摄取和蛋白表达

研究团队使用小鼠DC2.4细胞系评估了mRNA-RALA复合物的转染效率。结果显示，当RALA与mRNA的比例为10时，DC2.4细胞中绿色荧光蛋白（GFP）的表达水平显著高于对照组，表明RALA基制剂能够有效促进mRNA在DC中的摄取和蛋白表达。

4. 新抗原mRNA复合物促进DC激活

为了评估新抗原mRNA复合物对DC激活状态的影响，研究团队从小鼠骨髓中分离出DC前体细胞，并通过GM-CSF、IL-4和LPS诱导其成熟。Western blot和qPCR结果显示，成熟DC中CD80、CD86和MHC II的表达水平显著高于未成熟DC。此外，流式细胞术分析表明，新抗原mRNA-RALA复合物能够显著上调DC中CD80、CD86和MHC II的表达，表明该复合物能够促进DC的激活。

5. 新抗原mRNA/DC疫苗的递送和免疫增强效果

研究团队从小鼠MC38肿瘤组织中分离出肿瘤浸润淋巴细胞（TILs），并在体外扩增培养。ELISPOT和流式细胞术结果显示，新抗原mRNA/DC疫苗能够显著诱导新抗原特异性CD8⁺ IFN-γ⁺ T细胞和CD8⁺ CD137⁺ T细胞的增殖，表明该疫苗能够激活新抗原特异性的T细胞免疫反应。

6. 新抗原mRNA/DC疫苗的体内抗肿瘤效果

研究团队在小鼠MC38结肠癌模型中评估了新抗原mRNA/DC疫苗的抗肿瘤效果。结果显示，新抗原mRNA/DC疫苗能够显著抑制肿瘤生长，且与TILs联合使用时，抗肿瘤效果更为显著。此外，流式细胞术和免疫荧光染色结果显示，新抗原mRNA/DC疫苗能够显著增加肿瘤组织中CD8⁺ T细胞的浸润，并促进肿瘤细胞的凋亡。

结论与意义

此研究开发了一种基于新抗原的mRNA/DC疫苗，并证明了其在抗癌免疫治疗中的有效性。该疫苗能够有效激活T细胞免疫反应，显著抑制肿瘤生长，且与TILs联合使用时，抗肿瘤效果更为显著。研究结果为优化DC疫苗的制备和降低成本提供了实验依据，具有重要的科学和应用价值。

研究亮点

1. 新抗原筛选与mRNA设计：研究团队从小鼠结肠癌MC38细胞系中筛选出6个MHC I类新抗原，并通过串联设计将其编码在一个单一的mRNA中，提高了疫苗的免疫原性。
2. RALA基制剂的开发：RALA作为一种细胞穿透肽，能够有效将mRNA递送到DC中，并提高其稳定性和翻译效率，为mRNA疫苗的制备提供了新的思路。
3. 体内外抗肿瘤效果验证：通过体内外实验，研究团队证明了新抗原mRNA/DC疫苗能够有效激活T细胞免疫反应，显著抑制肿瘤生长，且与TILs联合使用时，抗肿瘤效果更为显著。

其他有价值的信息

研究团队还探讨了非新抗原mRNA/DC疫苗的抗肿瘤效果，结果显示，新抗原mRNA/DC疫苗的抗肿瘤效果显著优于非新抗原疫苗，进一步证明了新抗原在抗癌免疫治疗中的重要性。 此研究为基于新抗原的个性化抗癌疫苗的开发提供了重要的实验依据，具有广阔的应用前景。