2021基于MUC1为靶点的肿瘤疫苗研究进展(全文)

1、2021基于MUC1为靶点的肿瘤疫苗研究进展（全文）黏蛋白1 （mucin-1, MUC1）是一种高度糖基化的跨膜蛋白，它存在于多数呼吸道、泌尿生殖道和消化道的上皮细胞表面。在多种癌症 中，肿瘤相关MUC1的异常表达和糖基化使得其有别于正常细胞中的 MUC1 o MUC1被认为参与肿瘤细胞的形成和转移，它同时提高肿瘤 细胞的免疫原性，因而成为一个潜在的免疫治疗靶点1,2 o长期以来，疫苗接种一直被视为一种潜在的抗肿瘤策略。它通常具有较好的耐受性、价格低廉且可诱导持久的抗肿瘤反应，已经广泛用 于临床试验。靶向MUC1的疫苗可分为 4类：多肽疫苗、多糖疫苗、病毒载体疫苗和树突状细胞疫苗。目前，研究

2、焦点逐渐从简单的多肽 和多糖疫苗转变为通过使用改良的病毒载体、体外合成靶向 MUC1树突状细胞疫苗等方法，以更好地诱导出有效的、适合的抗肿瘤免疫反 应3,4 o1 MUC1 介绍MUC1属于黏蛋白家族的成员之一。黏蛋白是糖基化蛋白质，主要由上皮细胞合成，为其提供保护和和润滑作用。高度0-糖基化串联重复序列区域 (variable number of tandem repeats，VNTR）的存在是黏蛋白的特征性标志。黏蛋白分为2个亚科，分泌型和膜结合型。MUC1属于膜结合型黏蛋白，主要由庞大的细胞外区域（包含VTNR结构域）、跨膜区和细胞质区组成。MUC1细胞外区域的部分可在胞膜的基础上向外延

3、伸 200500 nm，它由大量重复的 20个氨基酸序列 组成，这种序列在跨膜区非常罕见，因而产生了可观的抗原异质性。其在细胞外区域的MUC1-N 端亚基可由上皮细胞脱落，在血浆中形成肿瘤标志物 CA153 o MUC1在正常细胞中有多种作用。它是上皮表面黏膜形成和维持的关键、可以直接防护病原微生物感染，并具有细 胞间黏附及抗黏附的特性。MUC1也是细胞内多条信号转导通路的重要节点，如生长因子受体结合蛋白2、丝裂原活化蛋白激酶、表皮生长因子受体和B连锁蛋白5 o恶性肿瘤相关的MUC1 与正常上皮细胞中常见类型有显著的差异，主要体现在表达水平、分布和糖基化模式方面。MUC1通常为低水平表达，但在

4、肿瘤细胞发展过程中由于失去细胞极性，即在整个细 胞表面和细胞质内均可表达MUC1。这种过度表达和异常定位与肿瘤转移和较差的生存期相关。此外，肿瘤细胞还在MUC1-O-糖基化的程度、部位和组成方面表现出异常。根据上皮细胞类型与生理状态的 不同，糖基化水平为50%80% o但是在癌症中，糖基化水平大大减少，连接的寡糖链更短，这提示MUC1的免疫特异性多肽序列通常被大量的糖基化掩盖。除了暴露的多肽序列外，异常的糖基化也会导致 新的聚糖的产生，这些同样可以作为肿瘤相关抗原。如 sialyl-Tn(S-Tn) 、sialyl-Lewisx 等2,6。MUC1在肿瘤生物学中具有免疫刺激和免疫抑制的双重作用

5、，其复杂且双向的免疫刺激和免疫抑制作用确立了MUC1在癌症中的重要地位。一方面，多种机制介导的免疫抑制以及黏蛋白遮蔽肿瘤相关 表位的空间位阻作用促进了肿瘤进展和扩散；另一方面，肿瘤细胞MUC1异常表达或异常糖基化导致肿瘤特异性B和T细胞抗原表位的产生，为疫苗设计提供可能。此外，在生存期较长的肿瘤患者中可检测到新抗原活性细胞毒性T淋巴细胞克隆的存在，这进一步强调了抗黏蛋白适应性免疫的保护作用。2 基于MUC1的肿瘤疫苗临床研究2.1 多肽疫苗最初MUC1 疫苗以 MUC1-VNTR 多肽序列作为靶点，自MUC1多肽疫苗的临床安全性被确定后I，多项临床试验致力于评估其有效性。早期试验表明抗MUC1

6、的适应性免疫可能是可诱导出来的，但临床反应性较为少见，这可能与非最佳免疫原性、受试者处于疾病晚期、过于简单的疫苗研究方案等有关3,8。尽管面临上述挑战，非糖基化多肽疫苗L-BLP25最终进入大型川期试验阶段9。L-BLP25(tecemotide ，Stimuvax)是一种靶向 MUC1 的脂质体疫苗， 它由25氨基酸MUC1-VNTR 序列、BL25脂肽、TLR4 受体激动剂单磷酰基脂质A和3种脂质佐剂组成。U b期临床试验在171例经治的川B期和W期NSCLC患者中评估 L-BLP25的安全性及 对生存期的影响，88例被分配到L-BLP25联合最佳支持性治疗 (best supportiv

7、e care ，BSC)，另外83例仅接受BSC。结果显示，疫苗相 比BSC组的平均生存期延长4.4个月口0,11】。随后更新数据显示，疫苗组平均生存时间为17.2个月，而 BSC组为13.0个月(HR = 0.745，95% CI: 0.5331.042)，2组的3年生存率分别为 31%比17% ( P =0.035) 12基于这些结果，一项川期随机临床试验在接受放化疗后未进展的不可切除川期NSCLC患者中进一步检测L-BLP25 对比安慰剂的疗效(START试验)9。1 513例患者按2 : 1随机分配到 L-BLP25组或安慰 剂组。L-BLP25组患者提前3 d接受低剂量环磷酰胺治疗以

8、减少抑制性T细胞的活性。 L-BLP25 组患者的中位总生存期 (overall survival ， OS)是25.8个月，安慰剂组为 22.4个月(HR = 0.89，95% CI: 0.771.03，P = 0.111)。该试验中2组OS比较差异无统计学意义，但对于 其中538例同时接受 L-BLP25和放化疗的患者，其中位总生存期相比安慰剂组显著延长 (29.4 个月比20.8个月，HR = 0.81 ,95% Cl: 0.680.98，P= 0.026) 13 o基于这一发现，一项川期临床试验(START2试验)评估L-BLP25联合放化疗对 OS的影响，但因一项在日本幵展的设 计相

9、似临床试验结果显示患者不能从中获益，HR近似1，START2试验提前终止14 o2.2 多糖疫苗肿瘤细胞上MUC1的异常糖基化也是重要的抗原表位。S-Tn碳水化合物是由MUC1表达重要多糖抗原之一， 临床前研究提示针对 S-Tn 抗原的疫苗可抑制肿瘤生长、延长生存期，早期临床试验提示 STn-KLH-Detox-B 疫苗耐受性较好，可能有一定临床疗效 3。但一项 纳入1 028例转移性乳腺癌的川期临床试验中，患者并未能从该疫苗中获益，2组的OS和疾病进展时间(time to progress ，TTP)比较差 异无统计学意义15一些早期研究尝试使用多价疫苗以克服肿瘤的异质性,如一项I期临床试验

10、在30例晚期前列腺癌患者中使用一种 KLH连接的六价疫苗（由 MUC1-32mer 、Globo H、GM2 Lewis、TN 和 TF 组成），患者体内可检测到一定水平的抗体，但各抗原反应程度不一，且抗体水平低于单一抗原诱导水平，该疫苗并没有明显的临床疗效16。随后一项I期试验在11例晚期卵巢上皮癌患者使用七价疫苗（添加S-Tn）,患者体内可检测到一定程度的免疫反应，该七价疫苗的疗效仍需进一步临床评估17 o2.3 病毒载体疫苗TG4010（MVA-MUC1-IL-2）是一种以减毒的安卡拉痘苗病毒为载体的肿瘤疫苗，它是由编码人MUC1抗原和IL-2的重组修饰牛痘病毒悬浊液组成。MVA感染的细

11、胞可表达MUC1全长蛋白从而提供肿瘤相关MUC1抗原表位，诱导细胞内的免疫反应。TG4010可同时编码IL-2，其在细胞和体液免疫反应中均有重要作用。一项TG4010的I期临床试验纳入13例肺癌、乳腺癌、肾癌等晚期实体瘤患者，这部分患者肿瘤组织的MUC1免疫组织化学染色均为阳性（H23抗体染色阳性率大于 50%的肿瘤细胞）。安全性评估显示该 疫苗具有较好的耐受性，不良事件主要包括注射部位局部反应及流感 样症状。其中4例患者获得长达 69个月的稳定期，1例肺癌患者在 注射疫苗后起初表现为疾病进展，但在终止治疗后6个月表现为病灶明显缩小且维持 14个月18 o多项U期临床试验进一步评估了TG401

12、0用于前列腺癌、肾癌及肺癌中的疗效。Dreicer等19纳入40例经手术或放疗后仅前列腺特异 抗原(prostate specific antigen，PSA)出现升高而尚无复发证据的前列腺癌患者，皮下注射TG4010，预设终点指标为 PSA相比基线水平下降50%，尽管该试验并未达到终点指标，但有30%的患者PSA倍增时间显著延长。丫 -干扰素ELISpot法用于检测 MUC1 CD8 +特异性 反应，53%的患者在基线水平(接种疫苗前)显示出MUC1特异性反应， 7例患者在接种疫苗后表现出MUC1特异性反应，其中 6例的PSA倍增时间高于平均水平。另一项U期临床试验评估了TG4010 用于M

13、UC1阳性的转移性肾透明细胞癌患者一线治疗的疗效和耐受性，患 者接受TG4010 或是TG4010 联合IFNa2a、IL-2，但没有1例患者 表现出客观缓解，TG4010组仅5/27例，TG4010联合细胞因子组仅6/20例维持大于 6个月的疾病稳定期。该试验中患者的总生存期为 19个月，其中TG4010联合细胞因子组为 22个月。在这项研究中进 一步检测了血浆样本中抗MVA抗体，所有患者均显示出MVA抗体反应。有趣的是，对于基线抗MVA 抗体低于平均水平的患者，可表现出轻微的生存优势。这可能反映这部分患者中和抗体的缺乏。MUC1和MVA特异性CD4 + T细胞反应进一步通过增殖试验被评估。

14、在外周血单个核细胞中没有检测到基线MUC1 CD4 + T活性，而在5例接种疫苗后的患者中检测到MUC1特异性CD4 + T细胞增殖，但仅为短暂的，且与临床结局没有相关性。MVA特异性CD4 + T细胞反应存在于2例基线水平患者和16例疫苗接种患者，但均与临床结局没有相关性。MHC1结合多肽ELIspot用于检测CD8 + T细胞反应。MUC1特异性CD8 + T细胞反应在3例患者的基线水平和4例疫苗接种患者中被检测到。同样的，CD8 + T细胞反应均为短暂的，但是这些体内存在CD8 + T细胞反应患者的 OS相比总体中位 OS显著延长 如o尽管以上 有关前列腺癌和肾癌的两项研究并没有达到预设

15、的终点指标，但在部 分患者中可以检测 MUC1或MVA特异性T细胞反应，且免疫反应的 存在提示这部分患者可能从中获益。TG4010 在肺癌患者中表现一定的疗效。一项U期临床试验纳入65例MUC1阳性的晚期 NSCLC患者，TG4010联合顺铂及长春瑞滨 作为一线治疗方案，其中44例同时接受疫苗和化疗(组1)，21例接受先疫苗后化疗贯序疗法(组2)。组1中13例患者达到部分缓解，中位OS 12.7个月，1年生存率53% ;组2中仅2例接种疫苗后获得6个月以上稳定期，其中后续化疗后1例完全缓解，另1例部分缓解，中位无进展生存期(progression free survival ， PFS)14.

16、9 个月，中位 OS 14.9个月，1年生存率60% 21。值得注意的是， CD8 + T细胞反 应在10例患者基线水平和10例接种后患者中被检测到，尽管这些反应均为微弱、瞬时的，但 CD8 + T细胞反应的存在提示更好的临床结 局。随后一项U b期临床试验纳入 148例MUC1阳性(阳性率大于25% 的肿瘤细胞)的川B期和W期 NSCLC患者，按 1 : 1随机分配接受 TG4010 +顺铂/吉西他滨或单用顺铂 /吉西他滨。TG4010组相比对照 组的6个月PFS为43.2% 比35.1%( P = 0.307)，客观缓解率为 41.9% 比28.4%( P = 0.082)。此外，该试验提

17、示外周血单个核细胞中活化的自然杀伤细胞 (natural killer cell，NK，CD16 + CD56 + CD69 + 细胞)可能是预测 TG4010疗效的生物标志物。在基线水平，26.8%的患者相比健康对照组有更高比例的活化NK细胞。对于 NK细胞比例正常的患者，疫苗组比单独化疗组临床结局更佳，客观缓解率为54.2%比28.3%，中位TTP为6.3个月比4.7个月。而对于 NK细胞比例较高 的患者，疫苗组相比单独化疗组临床结局则较差，OS为5.3个月比10.5 个月(P= 0.041) 22 o以上试验结果进一步推动了一项n b/ m期临床试验(TIME)的展 幵。TIME试验n

18、b期招募222例MUC1阳性的初治W期NSCLC患者，按1 : 1分配到TG4010 +化疗和安慰剂+化疗组。该试验同时评 估了 CD45阳性淋巴细胞中CD16 + CD56 + CD69 +三阳性细胞(TrPAL)比例的预测价值。 结果显示，TG4010相比安慰剂组显著改善PFS(5.9个月比 5.1 个月，HR = 0.74，P = 0.019) o TG4010 在 TrPAL 基线值 较低、非鳞癌患者中优势更为明显，PFS为6.0个月比4.9个月(HR=0.59，P= 0.003 3) ，OS 为 15.1 个月比 10.3 个月(HR = 0.59，P = 0.007 2) o此外，

19、肿瘤浸润淋巴细胞中PD-L1表达可能与疫苗获益相关，研究者在72%的患者中评估了肿瘤细胞中PD-L1的表达，在62%患者中评估了肿瘤浸润免疫细胞中PD-L1表达。对于肿瘤浸润淋巴细胞中PD-L1低表达的患者，可从TG4010获益 24】。2.4 树突状细胞疫苗树突状细胞(dendriticcells ， DCs)作为强力的抗原提呈细胞(ancigenpresentingcells，APCs)，可连接固有和适应性免疫。早期临床前和临床研究使用 DCs负载肿瘤抗原以提高 T细胞免疫反应。 DCs以3种方式负载抗原：多肽脉冲、肿瘤细胞融合及RNA转染。多项I / U期试验提示 DC疫苗可成功传递抗原

20、，诱导特异性细胞毒性 T淋巴细胞，显示出一定临床疗效 I4】oCvacTM 是一种使用 MUC1甘露聚糖多肽抗原的自体DCs疫苗，其在I /U期临床试验中表现出较好耐受性，可诱导有效T细胞反应，有望改善卵巢癌患者的PFS25。一项I / U期临床试验在 20例转移性肾细胞癌患者中评估DC-MUC1-PADRE疫苗的作用，其中PADRE可作为T辅助细胞表位以提高细胞毒性作用，3例患者达到客观缓解，11例患者中可检测到 MUC1特异性细胞毒性 T淋巴细胞反应26。基 于MUC1 RNA转染的疫苗在一项 30例转移性肾细胞癌患者的I/ II期试验显示出一定疗效，患者接种裸 mRNA（编码MUC1、CEA、HER2、端粒酶、survin和MAGE-1） ，1例患者达到部分缓解，15例达疾病稳定期【27】。尽管上述早期试验提示 DCs疫苗有望提高MUC1特异性的T细胞 反应，使患者获得临床受益。但在一项卵巢癌的川期临床试验中，接 种DCs疫苗的患者并未获益，与多肽疫苗类似，早期临床试验预见的 临床受益在进一步大型临床试验中并未得以验证，这提示我们需要进 一步探寻有效促进 DCs体内激活的方法3 o此外，近年来逐渐兴起一些新技术用于基于MUC1的免疫治疗，包括D