《Cancer Immunology, Immunotherapy》:Heterologous prime-boost immunization of AAV-based neoantigen cancer vaccine induces anti-tumor immunity to inhibit tumor growth and relapse
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本綜述重點探討了一種新型工程化AAV(腺相關(guān)病毒)載體新抗原癌癥疫苗平臺。文章系統(tǒng)評估了該疫苗與局部放療(RT)及免疫檢查點阻斷(ICB)聯(lián)用,在多種弱免疫原性腫瘤模型(如MSS-CRC、TNBC和肺癌)中的協(xié)同療效。研究發(fā)現(xiàn),該組合療法能顯著增強CD8+T細胞浸潤與功能,重塑腫瘤微環(huán)境(TME),并有效抑制遠處轉(zhuǎn)移。尤為突出的是,研究提出的AAV2/優(yōu)化AAV6(oAAV6)異源初免-加強免疫策略,成功克服了載體特異性免疫(如預(yù)存中和抗體)的限制,放大了新抗原特異性免疫應(yīng)答,為克服當前癌癥疫苗的臨床瓶頸提供了創(chuàng)新性解決方案。
引言
免疫檢查點阻斷(ICB)療法改變了癌癥治療格局,但其療效高度依賴于腫瘤突變負荷(TMB)和腫瘤浸潤淋巴細胞的存在,對于微衛(wèi)星穩(wěn)定結(jié)直腸癌(MSS-CRC)、三陰性乳腺癌(TNBC)等弱免疫原性腫瘤效果有限。治療性癌癥疫苗通過誘導(dǎo)腫瘤特異性CD8+T細胞,為克服ICB耐藥提供了有前景的策略。腺相關(guān)病毒(AAV)載體因其良好的安全性和可工程化特性,在疫苗遞送領(lǐng)域備受關(guān)注。AAV6血清型能直接靶向抗原呈遞細胞(APCs),增強抗原呈遞。然而,基于AAV的疫苗面臨預(yù)存免疫和疫苗誘導(dǎo)的載體特異性免疫(如中和抗體)的限制。新抗原(neoAg)疫苗能激發(fā)特異性T細胞反應(yīng),并與ICB產(chǎn)生協(xié)同作用。本研究在前期開發(fā)的工程化AAV2新抗原疫苗(AAVax)基礎(chǔ)上,深入探討其與放療、ICB聯(lián)用的療效,并創(chuàng)新性地提出AAV2/AAV6異源初免-加強策略以突破免疫限制。
結(jié)果
AAV2癌癥疫苗聯(lián)合放療與ICB在弱免疫原性CRC和TNBC中抑制腫瘤生長
在MSS-CRC(CT26)和TNBC(4T1)小鼠模型中,評估了AAVax聯(lián)合局部放療(8 Gy × 3)和抗PD-1抗體的療效。在CT26模型中,AAVax單獨給藥可輕微延緩腫瘤生長,但與放療聯(lián)用(AAVax/RT)或三者聯(lián)用(AAVax/RT/抗PD-1)能顯著縮小腫瘤體積,并分別達到33.33%和66.67%的完全緩解(CR)率。腫瘤組織分析顯示,聯(lián)合治療組中腫瘤浸潤CD3+、顆粒酶B(GzmB)+T細胞以及GzmB+CD8+T細胞密度顯著增加。在4T1模型中觀察到類似結(jié)果,聯(lián)合療法增強了ICB反應(yīng)和T細胞浸潤。更重要的是,AAVax/RT/抗PD-1聯(lián)合治療顯著降低了自發(fā)肺轉(zhuǎn)移和肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生風險,表明其能有效抑制遠處轉(zhuǎn)移。
新抗原疫苗聯(lián)合放療協(xié)同增強肺癌對ICB的反應(yīng)
在ASB-XIV小鼠肺癌模型中,通過全外顯子組測序(WES)和RNA測序(RNA-seq)篩選出9個潛在新抗原,構(gòu)建了AAVax-ASB疫苗。治療結(jié)果顯示,AAVax-ASB顯著延緩腫瘤生長,與放療聯(lián)用可誘導(dǎo)16.67%的CR率,而三聯(lián)療法(AAVax-ASB/RT/抗PD-1)將CR率提升至約66.67%。流式細胞術(shù)分析表明,三聯(lián)療法顯著增加了腫瘤內(nèi)CD4+和CD8+T淋巴細胞(TILs)的浸潤,并擴增了效應(yīng)記憶CD4+和CD8+T細胞亞群。同時,細胞毒性IFNγ+CD8+T細胞、CD3+、GzmB+及GzmB+CD8+T細胞頻率均顯著升高。此外,聯(lián)合治療組中CD8+TILs上的耗竭標志物PD-1表達顯著降低。這些結(jié)果表明AAVax-ASB疫苗能有效觸發(fā)T細胞反應(yīng),增強肺癌對ICB的敏感性。
異源AAV2/oAAV6初免-加強策略規(guī)避載體免疫并增強新抗原特異性T細胞反應(yīng)
為克服AAV2載體特異性免疫(如中和抗體)的限制,研究優(yōu)化了AAV6載體。構(gòu)建了包括S663V、T492V/S663V以及T492V/S663V/I585-RGD(優(yōu)化AAV6, oAAV6)在內(nèi)的多種修飾AAV6衣殼。體外實驗顯示,三重修飾的oAAV6在樹突狀細胞(DCs)中具有更優(yōu)的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率,并能顯著上調(diào)DCs成熟標志物CD80和CD86。在肺癌模型中,比較了同源(AAV2/AAV2)與異源(AAV2/AAV6, AAV2/oAAV6)初免-加強策略。AAV2/oAAV6異源疫苗接種顯示出更強的腫瘤消退效果,并顯著增加了腫瘤內(nèi)CD11c+DCs和CD3+T細胞的浸潤。流式分析進一步證實,AAV2/oAAV6組中腫瘤內(nèi)CD8+TILs、效應(yīng)記憶CD8+T細胞(TEM)以及細胞毒性標志物GzmB和IFNγ陽性的CD8+T細胞頻率均顯著升高。T細胞受體(TCR)測序分析顯示,異源接種后TCR多樣性降低,優(yōu)勢克隆富集,表明產(chǎn)生了聚焦的新抗原特異性T細胞反應(yīng)。ELISPOT實驗證實,針對特異性新抗原肽(如mPhf3和mGlud1)的T細胞反應(yīng)增強。重要的是,異源AAV2/oAAV6策略顯著降低了血清中抗AAV2中和抗體的水平,成功規(guī)避了同源接種引發(fā)的載體免疫限制。
異源AAV2/oAAV6新抗原疫苗接種聯(lián)合放療引發(fā)系統(tǒng)性抗腫瘤免疫以清除遠處腫瘤
在雙側(cè)荷瘤(ASB-XIV)小鼠模型中,評估異源接種聯(lián)合放療能否引發(fā)系統(tǒng)性(遠隔)抗腫瘤效應(yīng)。對一側(cè)(原發(fā))腫瘤進行局部放療,并給予AAV2初免和AAV6或oAAV6加強。結(jié)果顯示,AAV2/oAAV6聯(lián)合放療組在原發(fā)腫瘤中實現(xiàn)了約66.7%的CR率,顯著高于AAV2/AAV6聯(lián)合放療組(33.3%)。尤為關(guān)鍵的是,未經(jīng)照射的對側(cè)(遠隔)腫瘤體積也顯著縮小。機制上,聯(lián)合治療顯著增加了腫瘤內(nèi)CD11c+DCs和CD3+T細胞的浸潤,并提升了成熟CD86Hi和CD80HiDCs的頻率。轉(zhuǎn)錄組分析和流式細胞術(shù)證實,NK細胞和T細胞顯著富集,且細胞毒性IFNγ+CD8+和GzmB+CD8+TILs數(shù)量增加。來自聯(lián)合治療組小鼠的脾臟T細胞在體外對ASB-XIV癌細胞表現(xiàn)出更強的殺傷能力。這些結(jié)果證明,AAV2/oAAV6異源疫苗接種聯(lián)合放療能重塑腫瘤微環(huán)境,激發(fā)強大的系統(tǒng)性T細胞免疫,從而有效清除遠處腫瘤細胞。
討論
癌癥疫苗是誘導(dǎo)新抗原特異性T細胞免疫的有效手段。本研究證實,工程化AAV2新抗原疫苗平臺與放療及ICB聯(lián)用,能有效克服弱免疫原性腫瘤的ICB耐藥,重塑腫瘤微環(huán)境。研究的主要創(chuàng)新在于提出了AAV2/優(yōu)化AAV6(oAAV6)的異源初免-加強免疫策略。oAAV6通過衣殼修飾(T492V/S663V/I585-RGD)增強了DC靶向性和轉(zhuǎn)導(dǎo)效率。該策略不僅放大了新抗原特異性CD8+T細胞反應(yīng),還成功規(guī)避了因預(yù)存或治療誘導(dǎo)的抗AAV2中和抗體所導(dǎo)致的疫苗效力衰減問題。這與近年來其他利用腺病毒、李斯特菌等平臺的異源接種研究結(jié)論一致,均顯示出優(yōu)于同源策略的免疫效果。然而,新抗原特異性T細胞本身往往不足以完全清除腫瘤。本研究突出表明,AAV2/oAAV6疫苗接種與放療聯(lián)用產(chǎn)生了強大的協(xié)同效應(yīng),顯著增加了細胞毒性IFNγ+CD8+和GzmB+CD8+T細胞,這對于克服免疫抑制性腫瘤微環(huán)境、清除遠處未照射的腫瘤細胞至關(guān)重要。
材料與方法
研究使用6周齡雌性BALB/c小鼠。細胞系包括CT26、4T1、ASB-XIV和293T等,均按標準方法培養(yǎng)并檢測支原體。AAV載體通過三重轉(zhuǎn)染293T細胞制備并純化,滴度通過qPCR測定。通過WES和RNA-seq篩選ASB-XIV的新抗原,并使用NetMHCpan算法預(yù)測MHC-I結(jié)合肽。體外通過LPS刺激RAW264.7細胞或使用GM-CSF和IL-4培養(yǎng)骨髓細胞來獲得樹突狀細胞。體內(nèi)腫瘤實驗在小鼠皮下接種腫瘤細胞后進行,當腫瘤體積達到約70-100 mm3時開始治療。治療方案包括肌肉注射AAV疫苗(1×108vg/劑)、局部放療(8 Gy × 3)和腹腔注射抗PD-1抗體(100 μg/鼠)。腫瘤體積定期測量,終點時收集組織進行流式細胞術(shù)、免疫熒光、TCR測序、ELISPOT等分析。所有動物實驗均遵循相關(guān)倫理指南。