在《Nature》期刊发表的这篇文章中，美国耶鲁大学和哈佛大学的科研团队探讨了一种针对肾细胞癌(renal cell carcinoma, RCC)的新型个性化癌症疫苗(PCV)。研究人员进行了I期临床试验，测试这种靶向新抗原的疫苗在高风险、完全切除的透明细胞型肾细胞癌患者中的效果。结果显示，在中位随访40.2个月后，参与研究的9名患者中没有一例出现癌症复发。所有患者都产生了针对疫苗抗原的T细胞免疫反应，包括针对RCC驱动突变的反应。疫苗接种后，外周T细胞克隆持续扩增，并且在9名患者中有7名检测到针对自体肿瘤的T细胞反应。研究结果表明，靶向新抗原的PCV在高风险RCC中具有高度免疫原性，能够靶向关键驱动突变并诱导抗肿瘤免疫。这些观察结果以及所有9名接种疫苗的患者中无复发的事实，突显了PCV作为RCC有效辅助治疗的潜力。
现今癌症治疗的一个重大前沿是个性化癌症疫苗（PCVs）的发展。这些疫苗设计的核心在于针对肿瘤特异性新抗原，新抗原由肿瘤中特有的突变产生。这种基于新抗原的策略能够引导免疫系统，特别是T细胞，识别并攻击癌细胞，从而提高抗肿瘤免疫反应的精准性和有效性。一般来说，抗癌免疫治疗的效果与肿瘤的突变负担有关，突变负担越高，潜在的新抗原数量越多，疫苗设计空间也越大。然而，在面临突变负担较低的肿瘤如肾细胞癌（RCC）时，如何有效识别优质的新抗原仍是一个挑战。此外，即便在具有高突变负担的癌症类型如黑色素瘤中，成功的疫苗仍需解决抗原选择、T细胞有效激活及克服肿瘤免疫抑制环境等多方面的问题。因此，尽管PCVs在理论上具有改变癌症治疗版图的潜力，其实际应用过程中的复杂性和不确定性限制了其广泛应用。
肾细胞癌（RCC）为全球最为普遍的肾脏恶性肿瘤之一，然而其具有相对较低的基因组突变负担和明确的癌症驱动基因突变，使其成为研究PCV在低突变负担肿瘤中的理想疾病模型。目前，RCC中免疫疗法的应用已有成熟的案例，包括基于细胞因子和免疫检查点抑制剂的传统和现代免疫疗法，显示出抗肿瘤活性。然而，尽管已进行多项临床试验，许多患者在接受手术切除后仍面临高风险的疾病复发，提示当前辅助治疗手段的不足。这种需求刺激了对新疗法的探索，尤以个性化癌症疫苗为代表，旨在为术后高危RCC患者提供更有效的疗程。这项研究便是基于这一需求，通过开展I期临床试验，评估PCV在术后高风险RCC患者中的免疫反应和临床活性，为可能的辅助治疗方案提供数据支持。研究的目标在于揭示PCVs在这种复杂癌症环境中的有效性及潜在应用价值。
研究发现，在中位随访40.2个月后，所有参与者均未出现癌症复发，且未观察到剂量限制性毒性。所有患者均产生了针对疫苗抗原的T细胞免疫反应，包括针对RCC驱动突变的反应。疫苗接种后，外周T细胞克隆得到了持久扩展，并在7名患者中检测到了针对自体肿瘤的T细胞反应。这些结果表明，针对新抗原的PCV在高风险RCC中具有高度免疫原性，能够靶向关键驱动突变并诱导抗肿瘤免疫。
研究表明，PCV在所有患者中均具有免疫原性，五分之四的患者对所有四个肽池产生了疫苗特异性免疫反应。尽管免疫反应的峰值时间因参与者而异，但在大多数患者中，最高的T细胞反应发生在疫苗接种后24周。疫苗接种还导致了皮肤浸润细胞毒性T淋巴细胞的增加，表明疫苗能够诱导持久的抗肿瘤免疫。此外，疫苗接种后，外周T细胞对疫苗肽的扩展能够直接识别自体肿瘤细胞，显示出疫苗在诱导针对肿瘤的免疫反应方面的潜力。整体而言，这项研究展示了PCV作为RCC辅助治疗的前景，尤其是在低突变负担的肿瘤中。
无复发率：在随访中，所有9名接受疫苗接种的患者在中位随访40.2个月后均未发生RCC复发。这一结果表明，PCV在高危RCC患者中可能具有显著的预防复发的潜力。 免疫反应：所有患者都对疫苗产生了T细胞免疫反应，尤其是针对RCC中的主要驱动突变，如VHL、PBRM1、BAP1、KDM5C和PIK3CA。这表明PCV能够有效激活针对关键癌症驱动基因突变的免疫反应。 免疫耐受性：研究显示疫苗接种未引发严重的剂量限制性毒性，主要副作用为轻度注射部位反应和短暂的流感样症状。这意味着PCV在不良反应方面具有良好的耐受性，相对于其他免疫疗法可能有更好的安全性。 个性化治疗的可能性：尽管RCC是一种突变负荷较低的肿瘤类型，本研究成功为每位患者制造了多表位疫苗，并且大部分患者的疫苗对主要RCC驱动基因的突变新抗原表现出高度免疫原性，这为个性化癌症疫苗的应用提供了重要的证据。 免疫应答的持久性：疫苗接种不仅诱导了快速的T细胞克隆的扩展，而且这种扩展在最后一次疫苗接种后持续多年，表明PCV能够引发持久的抗肿瘤免疫。 综上所述，这项研究的结果支持PCV作为RCC术后辅助治疗的一种有效选择，并为低突变负荷的实体瘤中PCV的潜在应用提供了证据，尤其是在减少病情复发和延长无病生存期方面。未来需要更大规模的研究来验证这些初步发现并优化疫苗的应用。
1. 临床试验设计 试验对象：参与者为9名高风险、完全切除的透明细胞肾细胞癌患者，分为III期或IV期。 疫苗组成：每名患者接种的疫苗由多种新抗原肽组成，这些肽针对RCC驱动基因的突变（如VHL、PBRM1、BAP1、KDM5C和PIK3CA）。 接种方式：疫苗一半皮下注射，另一半皮内注射。部分患者还与免疫治疗药物ipilimumab联合使用。 随访和评估：术后中位随访时间为40.2个月，观察患者的肿瘤复发情况和免疫反应。
2. 生物信息学分析 基因组测序：全外显子组测序（WES）用于识别肿瘤中高质量编码突变，以预测新抗原。 RNA测序（RNA-seq）：用于确认新抗原在肿瘤中的表达。 新抗原预测：利用生物信息学工具（如HLAthena和NetMHCpan）预测HLA-I类结合的新抗原肽。
3. 免疫反应评估 外周血单核细胞（PBMC）分析：通过IFNγ ELISpot和流式细胞术分析疫苗接种后PBMC对新抗原肽的免疫反应。 T细胞克隆分析：使用TCR测序评估疫苗诱导的T细胞克隆的扩增和持久性。
4. 组织学和分子分析 皮肤活检：在疫苗接种部位进行皮肤活检，以分析浸润的免疫细胞。 单细胞RNA测序（scRNA-seq）：用于分析皮肤和肿瘤组织中免疫细胞的转录组特征。
图1：疫苗制造过程和临床结果
Figure 1 展示了针对透明细胞肾细胞癌的新抗原靶向个性化癌症疫苗（PCV）的设计和给药方案。A. 为了研究新抗原靶向PCV在透明细胞肾细胞癌中的应用，设计了一种疫苗给药方案。每位参与者在每个接种点接受一半疫苗的皮下注射（s.c.）和另一半的皮内注射（i.d.）。此外，部分个体还接受了免疫治疗药物ipilimumab的治疗（用±表示）。在24周内的多个时间点采集血液样本（红色箭头标示）。图中还标注了无疾病证据（NED）和全外显子测序（WES）的相关信息。结论：图1提供了针对透明细胞肾细胞癌的新抗原靶向个性化癌症疫苗的设计和给药方案的整体概述，展示了疫苗的给药方式及相关的免疫治疗策略。
图2：疫苗制造过程和临床结果
Figure 2 为了评估疫苗接种后外周T细胞的免疫反应，使用IFNγ ELISpot实验对每位患者和每个肽库的T细胞反应进行了测量。A. 热图展示了每位患者和每个肽库的外周T细胞反应动态。热图中的白色数字表示每位患者反应的最大绝对值，以每百万PBMCs的斑点形成单位表示。图中标记为m.v.的部分表示缺失值。B. 通过体外刺激后，每个肽库中免疫原性个体肽的数量。此部分展示了在体外刺激后，每个肽库中能够引发免疫反应的个体肽的数量。结论：疫苗接种后，外周T细胞对不同肽库的免疫反应存在动态变化，且体外刺激后不同肽库中免疫原性肽的数量有所不同。
Figure 3 展示了疫苗接种引发的皮肤中浸润免疫细胞的变化。a. 图的顶部是皮肤评估的示意图，显示了在疫苗接种后的48小时内注射部位出现的皮肤反应示例。这种反应通常表现为局部炎症，显示出免疫系统被激活的迹象。b. 使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术对皮肤中浸润的免疫细胞进行了群集分析，并使用统一流形近似与投影（UMAP）方法进行可视化。结果显示疫苗接种前和接种后（第4周），皮肤中浸润了多种免疫细胞，这些细胞分为几种亚群。c. 这个部分展示了抗原呈递细胞在疫苗接种前后（第0周与第4周）的比例变化，特别是传统树突状细胞（DC1和DC2）及朗格汉斯细胞（LCs）。结果显示，免疫细胞比例在疫苗接种后发生了显著改变，提示疫苗可能促进了抗原呈递细胞的迁移。d. 描绘了在疫苗接种前后，皮肤中独特T细胞克隆类型的数量和TCR（T细胞受体）多样性，这表明在第4周时T细胞多样性显示出了一定程度的增加（P=0.016）。这增加的多样性可能反映了疫苗诱导的T细胞扩增。e. 展示了疫苗接种前后皮肤中细胞毒性淋巴细胞，包括增殖的自然杀伤细胞和细胞毒性CD8 T细胞的数量变化。其中，细胞毒性细胞的比例增加趋势接近显著（P=0.078），这表明这些细胞在接种疫苗后可能增殖和增强其杀伤能力。f. 热图展示了细胞毒性基因在疫苗接种前后不同淋巴细胞亚群中的相对表达变化。疫苗接种后，这些细胞的效应基因（例如穿孔素、颗粒酶B和γ干扰素）的表达增加，表明它们的杀伤潜力和效应功能被激活和加强。这些变化反映了疫苗的有效性，即通过增强特定免疫细胞的功能来提高对抗肿瘤反应的能力。
Figure 4 展示了疫苗接种如何导致T细胞的扩增和对抗肿瘤的反应性加速。a. 示例图解释了延迟型超敏反应（DTH）评估的样本收集和生物样本采集过程。在第13周进行DTH评估，通过测量注射疫苗后的皮肤反应来监测免疫系统的活性。b. 使用统一流形近似与投影（UMAP）技术显示了第13周皮肤DTH评估中的T细胞群集。图中展示，疫苗接种后在外周血中高度扩增的T细胞克隆也在皮肤中发现。这一观察表明，这些克隆化的T细胞对疫苗诱导的抗原具有特异性，并且它们在身体内的持久存在和功能活性能够反映在皮肤免疫反应中。c. 用于显示肿瘤浸润T细胞的UMAP图例，这里展示了肿瘤特异性或病毒特异性基因表达评分。此分析涵盖了所有9例患者的原发性肿瘤和2例IV期患者的转移性肿瘤，揭示了疫苗接种如何影响这些T细胞的特异性。d. 描述了在疫苗接种期间和之后的循环TCR（T细胞受体）动态，显示了疫苗诱导的T细胞克隆的快速、大规模和持久的扩增。与接种前的肿瘤特异性和病毒特异性克隆相比，疫苗诱导克隆在疫苗接种3周内就显著增殖，并且这种增殖持续了长达3年。e. 示范图像展示了在第16周外周血中的T细胞对RCC驱动突变产生的肿瘤新抗原肽的反应性，能够识别并攻击自体肿瘤细胞。这说明由疫苗诱导的T细胞能够直接识别并起到抗肿瘤作用。f. 显示了每个患者产生抗肿瘤免疫反应的新抗原肽池数量。研究发现，疫苗诱导的免疫反应不仅是广泛的，也是针对多个抗原的。这表明，个性化癌症疫苗能够有效扩展T细胞克隆，并增强其特异性抗肿瘤反应，为癌症治疗提供了新的潜在工具。
