腫瘤的治療方法除了手術(shù)、放療、化療這些傳統(tǒng)方法之外，尤為火熱的方法是腫瘤免疫治療方法，腫瘤免疫治療通過(guò)激活患者自身免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別和殺傷，恢復(fù)機(jī)體正常的抗腫瘤免疫反應(yīng)，從而治療腫瘤的一種治療方法。相較于傳統(tǒng)的腫瘤治療方法，腫瘤免疫治療具有反應(yīng)快，療效好，能有效防止復(fù)發(fā)的顯著優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，研究人員對(duì)免疫系統(tǒng)在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用和認(rèn)識(shí)有了很大進(jìn)展，新的免疫療法也在不斷發(fā)展，引起廣泛關(guān)注的有免疫藥物療法，免疫細(xì)胞療法，個(gè)性化腫瘤疫苗。

個(gè)性化腫瘤疫苗背景介紹

腫瘤疫苗（tumor Vaccine）通過(guò)表達(dá)特異性的、具有免疫原性的腫瘤抗原（如：多肽、DNA 和 RNA 等），激活或加強(qiáng)機(jī)體自身抗腫瘤免疫進(jìn)而清除腫瘤細(xì)胞。2010 年 4 月，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)自體主動(dòng)免疫療法藥及真正的治療性癌癥疫苗——Provenge/ sipuleucel- T 用于治療晚期前列腺癌，但其產(chǎn)品成本和有效性欠佳，原因在于其針對(duì)的抗原是腫瘤相關(guān)抗原（TAA），TAA 只是在癌癥細(xì)胞大量表達(dá)，機(jī)體自身也同時(shí)存在這些蛋白，從而產(chǎn)生了中樞耐受。所以基于 TAA 研發(fā)的腫瘤疫苗副作用大且免疫效果差，這些 TAA 并不是理想的抗原。

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到腫瘤普遍存在異質(zhì)性，每個(gè)人的腫瘤都攜帶不同的特異蛋白，稱(chēng)為腫瘤特異性抗原（TSA）或腫瘤新抗原（Neoantigen）。它們是體細(xì)胞突變而產(chǎn)生的新蛋白，并不存在于正常細(xì)胞中?；谶@類(lèi)突變預(yù)測(cè)新抗原在腫瘤的個(gè)性化免疫治療方向有廣闊的應(yīng)用前景。腫瘤新抗原具有高度的免疫原性。作為新興的腫瘤免疫療法方法之一，針對(duì)它開(kāi)發(fā)的疫苗已用于各種實(shí)體瘤的臨床試驗(yàn)，尤其是在黑色素瘤的治療中有廣泛應(yīng)用。

如何定制個(gè)性化腫瘤疫苗？

2017 年 7 月，Nature 雜志接連發(fā)表了兩篇個(gè)性化腫瘤疫苗成功治療黑色素瘤患者的案例。一篇是德國(guó) Johannes Gutenberg 大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員對(duì) 13 位 III 期和 IV 期患者的試驗(yàn)。接種疫苗后，所有患者均出現(xiàn)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答，8 名在接下來(lái)的 1 - 2 年隨訪期內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)復(fù)發(fā)，其它復(fù)發(fā)患者在接種后出現(xiàn)明顯的腫瘤縮小，或結(jié)合抗 PD- 1 治療后腫瘤完全消退。另一篇是美國(guó) Dana-Farber 癌癥研究所的研究人員公布的，試驗(yàn)?zāi)依?6 名患者，其中 4 位在 2 年時(shí)間內(nèi)無(wú)復(fù)發(fā)，另外兩名復(fù)發(fā)患者結(jié)合抗 PD- 1 治療后腫瘤完全消除。

左圖：Sahin U（2017）研究中，6 例病人注射疫苗 16 周后均有明顯免疫反應(yīng)；右圖：Ott P A（2017）研究中的 10 例患者在接種疫苗后出現(xiàn)明顯免疫反應(yīng)。

伯豪生物整合了已有分析資源，推出了新抗原預(yù)測(cè)解決方案。使用 全外顯子組（ 人全外顯子組測(cè)序只需 888 元 / 樣本 ） 和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法，計(jì)算出體細(xì)胞突變和相關(guān)基因的表達(dá)量。通過(guò) NetMHC 軟件預(yù)測(cè)與 MHC 分子具有結(jié)合能力的突變肽；并通過(guò)腫瘤克隆結(jié)構(gòu)分析推斷這些突變所在的克隆，以衡量抗原選擇的主次關(guān)系。

此外，全外測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序聯(lián)合也可以應(yīng)用于腫瘤免疫檢查點(diǎn)抑制劑 PD- 1 耐藥性的機(jī)理研究。接下來(lái)分享一篇 Hugo W 等發(fā)表于《Cell》的 Genomic and Transcriptomic Features of Response to Anti-PD-1 Therapy in Metastatic Melanoma 研究。

研究背景

PD- 1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑（PD-1 immune checkpoint blockade）治療黑色素瘤（melanoma）具有顯著的臨床效果，但腫瘤耐藥現(xiàn)象也很突出（60-70%）。具體來(lái)說(shuō)，有些病人的腫瘤組織對(duì) PD- 1 療法很敏感，治療后腫瘤會(huì)得到有效的控制（reponsing）；而有些病人卻未能得到控制（non-responsing），即存在腫瘤先天性 PD- 1 免疫治療耐藥性（IPRES，innate anti-PD-1 resistance）。從全外顯子測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)入手，有助于探討這種耐藥性（IPRES）背后的機(jī)理。

技術(shù)路線

研究結(jié)果

1、通過(guò)全外顯子測(cè)序分析體細(xì)胞突變

結(jié)果顯示，細(xì)胞突變量（overall mutation load）和患者的存活率顯著相關(guān)（p=0.005），非同義突變多的患者存活率也高。PD- 1 響應(yīng)組中 DNA 修復(fù)基因 BRCA2 的突變頻率高，突變頻率為 28%（6/21），但在 PD- 1 無(wú)響應(yīng)組中只有一例發(fā)生突變（6%，1/17）。

2、通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析基因表達(dá)

基因差異表達(dá)分析（DSGs）找到一個(gè)包含間充質(zhì)細(xì)胞和 T 細(xì)胞抑制炎性或血管瘤的表型。進(jìn)一步分析這一表型對(duì)應(yīng)的生物學(xué)過(guò)程，PD- 1 響應(yīng)組的 GO 分析未能找到顯著富集的結(jié)果，但 PD- 1 無(wú)響應(yīng)組找到了一個(gè)與細(xì)胞粘附、間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、創(chuàng)傷愈合以及血管生成有關(guān)的過(guò)程，進(jìn)而找到一個(gè)包含了 26 個(gè)基因的集合（IPRES，先天性 PD- 1 抵抗特性），與間質(zhì)轉(zhuǎn)移、血管生成、缺氧和創(chuàng)面愈合相關(guān)，對(duì) PD- 1 的療效有負(fù)影響作用。特別值得注意的是，MAPK 靶向療法能夠在黑色素瘤中誘導(dǎo)類(lèi)似的轉(zhuǎn)錄特征出現(xiàn)，這也就意味著 MAPK 抑制劑療法可能與 anti-PD- 1 療法存在交叉抵抗的情況。利用 TCGA 數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)其他 3 個(gè)黑色素瘤研究中 IPRES 特征基因也具有顯著的表達(dá)差異；同時(shí)包括胰腺癌 PAAD、腎小球透明細(xì)胞癌 KIRC、結(jié)腸腺癌 COAD、肺腺癌 LUAD 和皮膚皮膚黑色素瘤 SKCM 其他的腫瘤中也存在顯著差異。

參考文獻(xiàn)：

[1] Sahin U, Derhovanessian E, Miller M, et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer.[J]. Nature, 2017, 547(7662):222-226.

[2] Ott P A, Hu Z, Keskin D B, et al. An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma[J]. Nature, 2017, 547(7662):217

[3] FDA News Release. FDA approval brings first gene therapy to the United States. 2017.

[4] Ledford H. Personalized cancer vaccines show glimmers of success. Nature News & Comment, 2017.

[5] Hugo W, Zaretsky J M, Sun L, et al. Genomic and Transcriptomic Features of Response to Anti-PD-1 Therapy in Metastatic Melanoma.[J]. Cell, 2016, 165(1):35-44.

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