【Science子刊】癌症免疫治疗的“新钥匙”：大规模转录变体揭示关键表位

摘要：精确的新表位发现，对于有效的癌症治疗疫苗至关重要。传统方法很难建立一个具有足够免疫原性表位的疫苗库。研究团队开发了一种工作流程，利用全长核糖体-新生链复合物结合mRNA测序（FL-RNC seq）和基于人工智能的预测模型来准确鉴定新表位，尤其是短线程测序所遗漏

【导读】精确的新表位发现，对于有效的癌症治疗疫苗至关重要。传统方法很难建立一个具有足够免疫原性表位的疫苗库。研究团队开发了一种工作流程，利用全长核糖体-新生链复合物结合mRNA测序（FL-RNC seq）和基于人工智能的预测模型来准确鉴定新表位，尤其是短线程测序所遗漏的大规模转录本变异（LSTV）。

2025年1月31日，南京大学的研究人员在期刊《Science Advances》上发表了题为“Large-scale transcript variants dictate neoepitopes for cancer immunotherapy”的研究论文。在MC38小鼠模型中，团队们发现了由合成的mRNA脂质纳米粒子疫苗编码的22个LSTV衍生新表位。作为一种独立疗法或与抗PD-1免疫疗法联合使用，该疫苗可抑制肿瘤进展，诱导强大的T细胞特异性免疫，并调节肿瘤微环境。

关于新表位疫苗

个性化癌症治疗疫苗在几项正在进行的临床试验中取得了令人鼓舞的结果，可能代表了一种前景广阔的癌症免疫疗法策略。新表位（Neoepitopes）是由肿瘤特异性突变形成的新抗原上的T细胞受体（TCR）识别的免疫原部分，是开发癌症疫苗的关键。它们的特异性源于其肿瘤专属性，降低了对正常组织产生免疫反应的可能性，因此，可以克服传统的免疫耐受障碍。这一独特性使新表位成为T细胞最 “有利 ”的免疫原靶点。基于新表位的个性化癌症疫苗已证明具有良好的安全性和有效性。新表位不仅是潜在的治疗靶点，也是监测和预测免疫疗法疗效的有用生物标志物。

近年来的临床研究表明，精确的新表位识别在诱导患者产生强烈的肿瘤特异性T细胞应答方面具有重要作用，并可获得良好的治疗效果，包括部分应答，甚至完全应答。然而，这些临床研究中的新表位识别方法主要是针对肿瘤突变负荷（TMB）较高的癌症，如黑色素瘤和胰腺导管腺癌（PDAC）。这些方法显然不适合TMB较低的癌症。例如，针对胶质母细胞瘤的新表位疫苗效果不佳，反应率低。传统的短线程测序技术被认为无法在低TMB肿瘤中鉴定出足够的新表位，这在很大程度上限制了多种癌症适应症的有效疫苗开发。因此，建立更强大的新表位发现方法，对于扩大癌症疫苗在低TMB癌症中的应用势在必行。

基于LSTV的治疗性mRNA疫苗与PD-1阻断剂协同用于结直肠癌的免疫疗法

为了进一步揭示联合疗法所产生的免疫反应的复杂性，团队仔细研究了抗原特异性T细胞的免疫表型。ELISpot分析显示，与单独使用疫苗相比，疫苗与PD-1阻断剂联合使用会导致IFN-γ释放量大幅增加，凸显了联合疗法的卓越疗效。通过使用四聚体标记进行精确鉴定的FACS分析，进一步了解了抗原特异性T细胞群。单独使用疫苗可成功诱导抗原特异性T细胞，而与PD-1阻断联合使用时，这种反应会显著增强。也许PD-1阻断诱导了抗原特异性T细胞的克隆扩增，有助于在联合疗法中观察到的改善。总之，这些研究结果肯定了联合策略在促进抗原特异性免疫中的作用，为优化疫苗诱导的免疫反应提供了一条前景广阔的途径。

治疗性mRNA疫苗与PD-1阻断剂协同作用，用于结直肠癌免疫疗法。

总结

1. 提高疫苗疗效的方法：整合更广泛、更精确的癌症特异性新表位，以引起更强的细胞免疫反应，覆盖更大比例的肿瘤细胞，解决肿瘤异质性问题，并降低免疫逃避的风险。

2. LSTV（长结构变异转录本）的重要性：癌细胞的基因组变异（如倒位、易位、缺失和插入）可能产生LSTV，这些LSTV可提供免疫原性新表位，为免疫疗法靶点提供重要来源。LSTV比单核苷酸变异（SNV）提供更多潜在的MHC-I和MHC-II限制表位。

3. 基于FL-RNC序列的免疫原表位鉴定：研究基于FL-RNC（全长转录本测序）序列成功鉴定了来自LSTV的免疫原表位，扩大了癌症中MHC-I和MHC-II限制表位的可用范围。

4. mRNA疫苗的显著疗效：包含这些新表位的mRNA疫苗在单药治疗或与PD-1阻断联合治疗中表现出显著的肿瘤抑制作用，能激发肿瘤特异性T细胞应答，并重塑整个肿瘤微环境。

5. MHC-II类限制新表位的重要性：MHC-II类限制的新表位对抗肿瘤细胞免疫反应至关重要，但准确预测免疫原性MHC-II新表位仍具挑战性。改进的预测算法FIONA2可更准确地预测MHC-I和MHC-II限制表位。

6. 疫苗诱导的T细胞免疫反应：通过单细胞转录组和V(D)J分析，发现T.eff（效应T细胞）和T.ex（耗竭T细胞）细胞群主要对疫苗做出反应，诱导了癌细胞的免疫原性细胞死亡（ICD），激活了肿瘤免疫微环境。

7. 未来展望：基于FL-RNC测序和MHC预测算法，从LSTV中鉴定出的新表位可用于开发治疗性癌症疫苗，适用于TMB较低的癌症。该方法为个性化癌症疫苗的开发铺平了道路，有望应用于更具挑战性的癌症类型（如急性髓性白血病和胶质母细胞瘤）。

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