mRNA疫苗：恶性肿瘤免疫治疗的秘密武器

　　提到恶性肿瘤，大家都不陌生。多数恶性肿瘤都可以成为癌症，是人类最可怕的疾病之一，许多人"谈癌色变"。因此，寻找有效治疗肿瘤的方法是全球科学家的首要目标。如今免疫疗法作为一种新兴治疗手段，已成为肿瘤治疗的首选。免疫疗法的机制是利用自身的免疫系统识别并摧毁肿瘤细胞。肿瘤疫苗是一种极具吸引力的替代免疫疗法，具有预防和治疗的潜力。与其他免疫疗法相比，肿瘤疫苗提供了特异性强、安全且耐受性好的治疗方案。

　　肿瘤疫苗共分为四类：基于肿瘤或免疫细胞的疫苗、基于多肽的疫苗、基于病毒载体的疫苗以及基于核酸的疫苗[1]。mRNA疫苗作为一种有吸引力的DNA疫苗替代品，近年来被广泛应用于抗肿瘤治疗。mRNA疫苗的优势包括：①mRNA可在分裂细胞和非分裂细胞内翻译，RNA只需进入胞质即可一步翻译成相关抗原，其蛋白质表达速率和幅度通常高于DNA疫苗。②mRNA疫苗不会整合到基因组序列中，因此不会引发插入突变。目前已有超过20种基于mRNA的免疫疗法进入临床试验，并在实体瘤治疗方面取得了显著成果。

mRNA的免疫原性调节

　　由于其自我佐剂效应，当mRNA作为外源基因载体时，它会表现出类似mRNA病毒的特性。在这种情况下，mRNA会被抗原呈递细胞（APCs）识别，并激活模式识别受体（PRRs），例如Toll样受体3（TLR3）、TLR7和TLR8[2-3]。双链RNA（dsRNA）可以与胞质中的某些视黄酸诱导基因I（RIG-I）受体（RLRs），如RIG-I和黑色素瘤分化相关5（MDA5）结合，从而促进APCs成熟、促炎细胞因子分泌以及I型干扰素（IFN）的分泌[4-5]。这最终导致强烈的抗原特异性体液免疫和细胞免疫反应（图1）。

图1 mRNA疫苗的作用机制

mRNA疫苗的类型及特点

　　免疫治疗，尤其是针对恶性肿瘤的疫苗，是mRNA药物平台的核心领域。mRNA是一种单链大分子，与胞核中DNA的遗传序列相对应，由核糖体读取并在胞质中翻译成蛋白质[6]。mRNA疫苗能够诱导抗体和B细胞介导的CD4+T细胞及CD8+T细胞反应，有助于有效清除恶性细胞。此外，mRNA本身不具备感染性和整合性，因此具有良好的耐受性，不会带来遗传风险。

　　根据RNA结构，mRNA肿瘤疫苗主要分为三类：非复制型mRNA（nrRNA）疫苗、自扩增mRNA（SAM）疫苗以及反式扩增mRNA疫苗。nrRNA疫苗是成熟mRNA的合成类似物，其主要优点是结构简单、体积较小，但这也导致在体内构建的nrRNA疫苗活性和稳定性受限。SAM疫苗由通过基因工程技术，利用正链RNA病毒（如甲病毒、细小核糖核酸病毒、黄病毒）的抗原序列替代其编码结构蛋白的基因制成。与nrRNA相比，SAM疫苗在构建过程中多了一个复制步骤，将mRNA送入目标细胞后进行扩增。因此，SAM疫苗具有更高的抗原表达水平、更低的剂量和更持久的效果，这是其显著优势。反式扩增mRNA疫苗[7]是一种新型疫苗，包含一种能够"反式"扩增RNA的复制酶，使两个基因分别作用于不同RNA。这种结构可缩短RNA长度，降低生产难度，但增加了两种RNA药物的输送和制造复杂性。尽管目前尚未有反式扩增mRNA疫苗用于临床癌症治疗的报道，但其独特结构具有广阔前景，有望通过新策略进一步优化。

mRNA疫苗在肿瘤治疗中的最新应用

　　鼻咽癌（NPC）是一种与EB病毒密切相关的高侵袭性恶性肿瘤，由于缺乏治疗NPC的疫苗，2023年四川大学生物治疗全国重点实验室选择了EB病毒潜伏膜蛋白2（LMP2）作为首选靶向抗原，以开发基于脂质的LMP2-mRNA（mLMP2）疫苗，并最终提供了一种新开发的抗原编码mRNA疫苗LPX-mLMP2，其具有抗NPC的优势，同时还证明了mRNA疫苗是癌症免疫疗法中极具吸引力的候选药物[8]。

　　2024年上海市东方医院一项动物造模实验报告称，使用一种编码串联新抗原的脂质多聚物（LPP）制备的mRNA疫苗作为肿瘤治疗方案时，LPP制成的mRNA疫苗能在CT26、MC38和B16F10三种合成小鼠肿瘤模型中引起强大的新抗原特异性CD8+ T细胞应答，从而抑制肿瘤生长，基于LPP的个性化肿瘤疫苗已在两名肿瘤患者中使用，并诱导了有意义的新抗原特异性T细胞的临床反应，证明了基于LPP的mRNA疫苗可引发机体强烈的抗肿瘤免疫反应，并且结果支持对治疗性mRNA疫苗进行进一步的评估[9]。

　　2024年，厦门大学国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心设计了一种不易诱导病毒中和抗体的溶瘤病毒（rVSV-LCMVG），将其与过继转移的T细胞结合，通过将免疫抑制性肿瘤微环境转变为免疫敏感性肿瘤微环境，在B16肿瘤小鼠动物模型中，这种联合疗法显示出的抗肿瘤效果比单一疗法要更加优越，直接瘤内给药或是静脉注射溶瘤病毒均可，表明溶瘤病毒和mRNA疫苗的联合治疗可增强抗肿瘤作用，还能减少肿瘤负荷和延长生存期，从协同疗效和机制方面提出了一种合理的溶瘤病毒与mRNA疫苗的联合疗法[10]。

　　2024年，金沙集团1862cc化学研究所开发了一种新型mRNA疫苗，通过使用脂质纳米颗粒（LNP）共同递送全反式维甲酸（ATRA）和mRNA，刺激肠道黏膜免疫反应，疫苗经肌肉注射后，ATRA佐剂mRNA-LNP能显著增加抗原特异性细胞毒性T细胞在肠道固有层、肠系膜淋巴结和正位结直肠肿瘤中的浸润，与不含ATRA的传统mRNA-LNP相比，显著改善肿瘤抑制效果并延长存活时间，为提高mRNA疫苗对结直肠肿瘤的疗效提供了一种可行的方法[11]。

展望

　　mRNA疫苗是一个广泛应用、功能强大的平台。其成功开发和临床转化将显著提升我们对抗肿瘤的能力，并极大丰富临床治疗手段，特别是通过激发自身免疫反应。关于mRNA的胞外转运、胞内逃逸和基因表达机制的研究仍需深入。未来研究应重点关注利用mRNA的天然免疫特性，设计高效且耐受的递送系统，提高抗原表达和递送效率，以及改造mRNA结构以延长和控制表达时间。使用mRNA肿瘤疫苗的目的是在提高疗效的同时还要尽量减少不良反应等副作用（详情请点击阅读原文）。尽管mRNA疫苗具有许多优势，但目前还需进一步优化生产工艺，并深入理解各种mRNA疫苗的作用机制。

　　参考文献

　　[1] Faghfuri E,Pourfarzi F,Faghfouri A H,et al. Recent developments of RNA-based vaccines in cancer immunotherapy. Expert Opin Biol Ther,2021,21(2):201-218

　　[2] Kowalski P S,Rudra A,Miao L,et al. Delivering the messenger: advances in technologies for therapeutic mRNA delivery. Mol Ther,2019,27(4):710-728

　　[3] Kallen K J,Heidenreich R,Schnee M,et al. A novel,disruptive vaccination technology: self-adjuvanted RNActive(?) vaccines. Hum Vaccin Immunother,2013,9(10):2263-2276

　　[4] De Beuckelaer A,Grooten J,De Koker S. Type I interferons modulate CD8 + T cell immunity to mRNA vaccines. Trends Mol Med,2017,23(3):216-226

　　[5] Bourquin C,Schmidt L,Hornung V,et al. Immunostimulatory RNA oligonucleotides trigger an antigen-specific cytotoxic T-cell and IgG2a response. Blood,2007,109(7):2953-2960

　　[6] Cobb M. Who discovered messenger RNA?. Curr Biol,2015,25(13):R526-R532

　　[7] Beissert T,Perkovic M,Vogel A,et al. A trans-amplifying RNA vaccine strategy for induction of potent protective immunity. Mol Ther,2020,28(1):119-128

　　[8] Guo M,Duan X,Peng X,et al. A lipid-based LMP2-mRNA vaccine to treat nasopharyngeal carcinoma. Nano Res,2023,16(4):5357-5367

　　[9] Fan T,Xu C,Wu J,et al. Lipopolyplex-formulated mRNA cancer vaccine elicits strong neoantigen-specific T cell responses and antitumor activity. Sci Adv,2024,10(41):eadn9961

　　[10] Fu R,Qi R,Xiong H,et al. Combination therapy with oncolytic virus and T cells or mRNA vaccine amplifies antitumor effects. Signal Transduct Target Ther,2024,9(1):118

　　[11] Li W,Li Y,Li J,et al. All-trans-retinoic acid-adjuvanted mRNA vaccine induces mucosal anti-tumor immune responses for treating colorectal cancer. Adv Sci (Weinh),2024,11(22):e2309770

　　作者简介

　　杨元超：内蒙古民族大学基础医学院硕士研究生，研究方向为抗感染免疫。

　　翟景波：内蒙古民族大学基础医学院教授，研究领域为人兽共患病防控关键技术研究。

（作者：杨元超、翟景波）

（本文来源于公众号：生物化学与生物物理进展）