mRNA 疫苗技术：对抗癌症新利器
2019 年底，新冠病毒席卷全球，疫苗成为全民关注的焦点，各类创新技术纷纷助力疫苗的开发。其中，mRNA 疫苗一鸣惊人，成为新冠疫苗的领跑者，贡献了举足轻重的力量 (详见往期推文：引人关注的核酸产业园 | mRNA 疫苗究竟是？)。但随着疫情的全面放开， 人们不禁开始疑惑，mRNA 疫苗会不会从此销声匿迹了呢？
核酸疫苗的想法其实早在几十年前就已提出，新冠病毒极大地推动了 mRNA 疫苗的发展。2021 年，辉瑞向全球提供了 22 亿剂 mRNA 新冠疫苗，销售额达 367.8 亿美元，占全年收入的 53.44 %。除了对抗 SARS-CoV-2，mRNA 疫苗还有颇多用处，如预防巨细胞病毒 (CMV)、寨卡病毒、呼吸道合胞病毒 (RSV)、流感病毒、狂犬病毒等病原体感染以及开发预防性和治疗性癌症疫苗等[1]。
图 1. mRNA 疫苗开发及临床靶点[1]
图 2. 体外转录 (IVT) mRNA 生产和装配过程[2]
A) 编码目标致病抗原：cDNA 序列用于详细说明转录载体或 PCR 片段，包括完整的 mRNA 信息和上游 T7 RNA 启动子。B) IVT mRNA 产生和加帽：线性化质粒或 PCR 产品使用 T7 RNA 聚合酶进行 IVT-mRNA 生产。在存在 CAP 类似物 (ARCA，Clean-Cap) 的情况下，在转录过程中一步实现 mRNA 加帽，或者在 IVT-mRNA 产生后通过酶促加帽反应分两步实现。C) 纯化步骤：纯化含有 DNA 模板、双链 RNA (dsRNA) 以及加帽和未加帽的单链 RNA (ssRNA) 的反应产物。在纯化过程中，用 DNase 处理去除 DNA 模板，将 5' ppp 未加帽的 RNA 去磷酸化为 5' OH RNA，通过 HPLC 纯化丢弃 dsRNA，以获得目标 mRNA 的纯均质溶液。
D) mRNA 纳米复合物形成：
用于高效的细胞递送和转录本的翻译。其中 mRNA 被包裹在脂质纳米颗粒核心的内部液滴中，既能防止 RNase，又能有效输送到胞质溶胶。编码肿瘤相关或肿瘤特异性抗原的合成 mRNA 可通过体外 mRNA 改造的自体树突细胞、或通过配制或非配制的 mRNA 进行注射递送。一些基于 mRNA 的癌症疫苗治疗研究正在进行[3]。
2023 年 4 月，发表在 Cancer Discov 一篇题为“mRNA Vaccine Slows Melanoma Recurrence”的文章揭示了黑色素瘤疫苗——mRNA-4157 的重磅研究进展。mRNA-4157 的临床 2b 期试验 (KEYNOTE-942) 发现联合治疗可将黑色素瘤患者在肿瘤完全切除后的复发或死亡风险显著降低 (44%)。该疫苗已经于 2023 年 2 月被美国食品药品管理局 (FDA) 授予突破性疗法认定，用于完全切除后的高危黑色素瘤患者的辅助治疗[4]。
同年 5 月 ，发表在 Nature 杂志上的一项研究表明，个性化 mRNA 疫苗 Cevumeran 与其他疗法 (Atezolizumab 和 mFOLFIRINOX (化疗药物)) 联合使用时，可显著诱导免疫响应，并可能延迟胰腺癌患者的复发[5]。
图 3. 个体化 mRNA 新抗原疫苗的试验设计图
此外，Huang 等人的研究发现了开发抗胰腺癌 (PAAD) mRNA 疫苗中的 6 种有效抗原WNT7A、ADAM9、MET、EFNB2、TPX2 和 TMOD3[6]。同时，CV9201，一种基于 RNActive® 的癌症免疫疗法，编码 5 种 NSCLC 抗原。其在临床 I/IIa 期剂量递增实验中对局部晚期或转移性 NSCLC 患者表现耐受性良好，治疗后可观察到免疫应答[7]。
表 1. mRNA 疫苗在各种癌症中的临床试验及其结果综述[8]
[2] Linares-Fernández S, et al. Tailoring mRNA Vaccine to Balance Innate/Adaptive Immune Response. Trends Mol Med. 2020;26(3):311-323.
[3] Lorentzen CL, et al. Clinical advances and ongoing trials on mRNA vaccines for cancer treatment [published correction appears in Lancet Oncol. 2022 Nov;23(11):e492]. Lancet Oncol. 2022;23(10):e450-e458.
[4] mRNA Vaccine Slows Melanoma Recurrence. Cancer Discov. 2023;13(6):1278.
[5] Rojas LA, et al. Personalized RNA neoantigen vaccines stimulate T cells in pancreatic cancer. Nature. 2023;618(7963):144-150.
[6] Huang X., et al. Identification of tumor antigens and immune subtypes of pancreatic adenocarcinoma for mRNA vaccine development. Mol Cancer. 2021;20:44.
[7] Sebastian Martin, Schröder Andreas, Scheel Birgit, et al. A phase I/IIa study of the mRNA-based cancer immunotherapy CV9201 in patients with stage IIIB/IV non-small cell lung cancer. Cancer Immunol Immunother. 2019;68(5):799–812.
[8] Wei J, Hui AM. The paradigm shift in treatment from Covid-19 to oncology with mRNA vaccines. Cancer Treat Rev. 2022 Jun;107:102405.