2025年12月8日发表于Cancer Innovation

摘要

新冠疫情期间信使 RNA（mRNA）疫苗的突破性成功显著加速了其在肿瘤学领域的应用。本文全面综述了 mRNA 癌症疫苗研发的最新进展，重点关注三个关键领域：机制创新、临床转化和当前挑战。在技术层面，核苷酸修饰、脂质纳米颗粒（LNP）递送系统以及人工智能驱动的新抗原筛选技术的进步显著提高了疫苗的稳定性、免疫原性和个体化程度。在临床层面，超过 150 项试验已证实 mRNA 疫苗（例如 mRNA-4157/V940、BNT122）与免疫检查点抑制剂（ICIs）联合用药具有协同增效作用，尤其是在黑色素瘤方面，目前已有 III 期临床试验正在进行中。针对患者特异性突变的个体化新抗原疫苗已展现出前所未有的应答率（在某些队列中超过 50%），而针对高发癌症的共享抗原疫苗也正在取得进展。然而，仍存在一些关键挑战：(1)克服免疫抑制性肿瘤微环境 (TME)；(2)解决全身毒性和脂质纳米颗粒 (LNP) 相关的局限性；(3)扩大成本效益高的个性化生产规模；(4)优化靶向递送。未来的研究方向包括自扩增 mRNA 构建体、新型生物材料载体、新佐剂应用以及用于下一代疫苗开发的多组学整合。尽管仍存在转化障碍，但随着快速的产业化和监管框架的不断完善，mRNA 疫苗有望彻底改变精准癌症免疫疗法。

1. 引言

癌症仍然是全球最紧迫的健康挑战之一，其治疗策略在过去几十年中经历了显著的演变。这一演变历程经历了从传统化疗的非特异性细胞毒性到靶向治疗的精准化，以及最近以免疫检查点抑制剂（ICIs）和细胞疗法为代表的免疫治疗时代。这种范式转变——从直接细胞毒性到利用宿主的抗肿瘤免疫反应——代表了治疗理念的根本性变革。它建立了一种旨在克服肿瘤微环境（TME）内免疫耐受的新型治疗框架。

2019 冠状病毒病（COVID-19）大流行标志着信使RNA（mRNA）疫苗技术潜力验证的关键里程碑。采用脂质纳米颗粒（LNP）递送系统的 mRNA 疫苗，例如 BNT162b2 和 mRNA-1273，展现出卓越的临床疗效，保护率超过 95%。其前所未有的研发速度——从序列设计到临床级生产仅需数周——以及强大的免疫原性和模块化生产平台，彻底改变了传染病预防的格局，并为 mRNA 技术在癌症治疗中的应用奠定了坚实的基础。

癌症 mRNA 疫苗的独特价值在于其三大关键特性。首先，其快速开发能力使得在肿瘤测序后 2-4 周内即可完成个性化新抗原疫苗的设计和生产。其次，其分子可编程性允许编码共享的肿瘤相关抗原（TAA），例如 MAGE-A3 和 NY-ESO-1，同时整合免疫调节因子，例如 IL-12 和 OX40L，从而重塑免疫微环境。第三，其多维免疫激活潜力支持树突状细胞（DC）的交叉呈递，从而激活 CD8⁺ 细胞毒性 T 细胞和 CD4⁺ 辅助性 T（Th）细胞，促进表位扩散，并有助于建立持久的免疫记忆。这三大特性使 mRNA 疫苗成为解决肿瘤异质性和免疫逃逸问题的理想平台。

尽管 mRNA 癌症疫苗的抗原设计和递送系统取得了显著进展，但这些疫苗的临床转化仍然面临诸多挑战。主要的科学瓶颈可大致归纳为三个方面：(1)克服免疫抑制性肿瘤微环境（TME），这构成了相当大的障碍；(2)解决递送系统精准性和安全性之间固有的权衡问题；(3)克服个性化疫苗工业化规模化生产面临的重大挑战。解决这些挑战需要跨学科合作和技术创新。

本综述对 mRNA 癌症疫苗领域的关键进展进行了全面系统的分析。它探讨了核苷酸修饰和递送系统的技术创新，对个性化疫苗和联合疗法的临床转化结果进行了深入评估，并研究了该领域的核心挑战，例如克服肿瘤微环境（TME）中的免疫抑制以及优化递送效率。此外，本综述还讨论了工业化规模化的前瞻性展望，包括人工智能（AI）驱动的设计、基于外泌体的递送平台以及室温稳定的制剂。因此，本综述旨在为推进 mRNA 癌症疫苗领域的研究和开发提供重要的参考，从而加速这些疫苗在癌症治疗中的更广泛应用。

2. mRNA 疫苗的作用机制

2.1 mRNA 疫苗的基本结构

mRNA 疫苗的核心结构由四个基本结构元件组成：5′ 端帽、非翻译区（UTR）、开放阅读框（ORF）和 3′ 端多聚腺苷酸尾（Poly-A尾）。帽位于 mRNA 链的 5′ 端，是维持 mRNA 稳定性、促进高效翻译和核糖体募集的关键组成部分。它能保护 mRNA 免受细胞内核酸酶的降解，并辅助募集翻译起始因子。UTR 位于编码序列两侧，通常会进行修饰以增强 mRNA 的稳定性和翻译效率。例如，核糖体的装载效率会受到 5′UTR 结构排列的显著影响。ORF 编码靶抗原的遗传指令，包括肿瘤特异性抗原（TSA）或免疫调节分子，这些抗原在细胞内翻译成功能性蛋白质。位于 mRNA 3′ 端的聚腺苷酸尾有助于维持分子稳定性并延长细胞内滞留时间（图1）。为了进一步保护 mRNA 免受酶降解并提高递送效率，mRNA 疫苗通常被封装在脂质纳米颗粒（LNP）中。每个 LNP 通常封装 1 至 10 条 mRNA 链，具体数量取决于 mRNA 的长度（0.5–15 kb）和 LNP 的配方。对于多抗原疫苗（例如，编码肿瘤特异性抗原和免疫调节抗原），不同的 mRNA 在合成过程中被共同加载到单个 LNP 中。在临床上，这使得在统一的载体系统中同时递送多种抗原有效载荷成为可能。相比之下，使用不同抗原组合的联合疗法（例如，个性化新抗原+共享细胞因子）可能需要同时使用混合的 LNP 配方。这些 LNP 可保护 mRNA 免受降解，促进细胞摄取，并实现细胞内释放，最终提高疫苗的整体疗效。

图1. mRNA 疫苗的基本结构和潜在优化策略。

2.2 靶向递送和细胞摄取

mRNA 疫苗递送系统依赖于聚乙二醇（PEG）功能化的脂质纳米颗粒（LNP），以延长其在血液中的循环时间并增强其在淋巴组织中的积累。LNP 的细胞摄取主要通过网格蛋白介导的内吞作用实现。当 LNP 被内化进入 pH 值低于 6.5 的内体后，可电离脂质（例如 SM-102）发生质子化。这种质子化作用触发内体膜与 LNP 的融合，从而促进 mRNA 高效释放到细胞质中。树突状细胞（DC）作为关键的抗原呈递细胞，其表面表达清道夫受体，这些受体能够选择性地识别并结合 LNP，从而实现高效的纳米颗粒摄取。

2.3 胞质翻译和抗原蛋白合成

mRNA 进入细胞质后，核糖体识别其 5′ 端帽结构并与之结合，启动翻译过程。5′ 端帽与真核翻译起始因子 eIF4E 相互作用，促进核糖体募集并启动翻译。肿瘤特异性抗原（TSA，例如 KRAS G12D 和突变型 p53）和共有肿瘤抗原（例如 MAGE-A3 和 NY-ESO-1）均通过此机制合成。TSA 根据患者的个体突变谱进行定制，因此具有高度特异性，而共有肿瘤抗原由于其在多个患者中的普遍表达而具有广泛的适用性。

此外，对 mRNA 进行化学修饰——例如引入假尿苷等修饰核苷酸——可以抑制 RIG-I 和 TLR7 等固有免疫受体的激活。这些修饰可以减轻过度炎症反应，例如干扰素风暴，否则这些反应会损害翻译过程。通过减弱固有免疫激活，这些修饰确保了抗原蛋白的高效合成。

2.4 免疫应答的激活与调节

抗原蛋白合成后，必须经过加工和呈递才能引发特异性免疫应答。主要组织相容性复合体I类（MHC-I）途径的特征是胞质抗原经蛋白酶体降解为较小的肽片段。抗原加工相关转运蛋白（TAP）将这些片段转运至内质网，在那里它们与 MHC-I 分子结合形成肽-MHC-I 复合物，随后表达于细胞表面，刺激 CD8⁺ 细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）。相反，主要组织相容性复合体 II 类（MHC-II）途径促进细胞外抗原的加工，树突状细胞（DC）内化这些抗原并在溶酶体中将其加工成肽。这些肽被呈递给 CD4⁺ Th 细胞。

树突状细胞（DC）具有一种独特的交叉呈递能力，能够同时激活 MHC-I 和 MHC-II 通路，从而产生全面而强大的免疫应答。具体而言，CD8⁺ CTL 识别 MHC-I 分子呈递的抗原肽，并被激活分化为效应 T 细胞，这些效应 T 细胞能够直接裂解表达靶抗原的肿瘤细胞。与此同时，CD4⁺ Th1 细胞识别 MHC-II 分子呈递的肽，随后分泌细胞因子，例如干扰素-γ（IFN-γ）和白细胞介素-2（IL-2），这些细胞因子能够增强 CTL 的细胞毒性，促进 B 细胞介导的抗体产生，并支持免疫记忆的建立。

2.5 抗肿瘤效应功能和免疫记忆的动态维持

活化的 CD8⁺ CTL 通过释放穿孔素和颗粒酶直接杀伤肿瘤细胞，从而启动肿瘤细胞凋亡。免疫记忆的形成是 mRNA 疫苗实现持续抗肿瘤疗效的关键机制。中央记忆T细胞（T_CM）在初始免疫应答后持续存在，并积极巡逻外周组织。当肿瘤复发或再次接触相同抗原时，T_CM 迅速增殖和分化，触发快速而强烈的免疫应答，有效抑制肿瘤复发和转移。长寿命浆细胞发挥着补充作用，维持抗体滴度并持续产生肿瘤抗原特异性抗体，这些抗体通过抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和补体依赖性细胞毒性（CDC）促进肿瘤细胞清除。

此外，表位扩散显著增强了 mRNA 疫苗的长期疗效。最初针对主要抗原的免疫应答随后可诱导针对其他相关抗原的二次免疫应答，从而扩展和多样化免疫库。这种机制有效缓解了肿瘤异质性，并降低了抗原突变导致的免疫逃逸风险。

mRNA 疫苗能够实现精准递送和细胞摄取、高效翻译和抗原表达、全面激活免疫反应，并通过形成免疫记忆产生持久的抗肿瘤效应，因此代表了一种变革性的、极具前景的癌症免疫治疗策略（图2）。随着技术的不断进步和临床研究的深入，mRNA 疫苗有望在癌症免疫治疗领域取得重大突破，为患者带来显著的临床获益。

图2. 基于mRNA的肿瘤疫苗的免疫机制是一个涉及细胞免疫和体液免疫途径的连续过程。这些疫苗由包裹在脂质纳米颗粒中的 mRNA 组成，给药后被树突状细胞（DC）内化。在 DC 内部，mRNA 被翻译成抗原蛋白，随后通过 MHC I 或 MHC II 途径呈递给 T 细胞。此外，细胞免疫途径还受到细胞因子（如白细胞介素-1 (IL-1)、白细胞介素-2 (IL-2) 和白细胞介素-12 (IL-12)）协同作用的进一步刺激。重要的是，抗原呈递细胞（APC）释放的抗原可以激活 B 细胞，B 细胞在 CD4⁺ T 细胞的引导下产生中和抗体，从而增强抗肿瘤免疫反应。免疫激活过程分为以下几个阶段：(1) 疫苗通过网格蛋白介导的内吞作用被摄取，其中脂质纳米颗粒（LNP）被抗原呈递细胞（尤其是表达清道夫受体的树突状细胞）内化。(2) pH 敏感的可电离脂质（pH<6.5）触发内体逃逸，促进 mRNA 高效释放到细胞质中，逃逸效率高达 90%。(3) 胞质翻译，核糖体识别 5′ 端帽结构并合成抗原蛋白，修饰的核苷酸可使干扰素反应降低 85%。(4) MHC-I 通过蛋白酶体降解和 TAP 介导的转运呈递抗原，激活 CD8+CTL 直接杀伤肿瘤细胞。(5) MHC-II呈递细胞外抗原，激活 CD4+Th 细胞分泌细胞因子（IFN-γ、IL-2），并增强 B 细胞抗体的产生。 （6）树突状细胞的交叉呈递，独特地实现了 MHC-I 和 MHC-II 通路的同时激活，从而产生全面的免疫应答。（7）效应 T 细胞活化，导致穿孔素-颗粒酶介导的肿瘤细胞凋亡和抗体依赖性细胞毒性。

3. mRNA 癌症疫苗的关键技术突破

3.1 mRNA 分子设计的优化

mRNA 序列的合理设计是疫苗效力的关键决定因素，它包含五个典型的结构元件，这些元件共同调节 mRNA 的稳定性、翻译效率和免疫原性。除了该领域广为人知的典型结构描述之外，指导 mRNA 设计的优化原则还采用了复杂的工程策略，这些策略能够定量地影响 mRNA 的生物学性能。

3.1.1 5′ 端帽和聚腺苷酸尾优化

5′ 端帽（m7GpppN）是 mRNA 稳定性和翻译效率的基石，也是 mRNA 疫苗设计中最关键的优化靶点之一。第三代共转录加帽技术 CleanCap 的加帽效率可达 90%–99%，显著优于痘苗病毒加帽酶（VCE）方法（效率约为 60%–80%）。Cap 1 结构（m7GpppNm）具有双重优势，它既能增强 mRNA 稳定性，又能减弱 RIG-I 的识别，并且与 TLR7 介导的 IFN-α 产生减少高达 85% 相关。这种优化尤为重要，因为它能减少对非自身 RNA 的识别，从而在保持免疫原性平衡的同时，保留翻译能力。

聚腺苷酸尾（poly(A)尾）长度是决定 mRNA 稳定性的另一个关键因素，其最佳长度因细胞类型而异。在树突状细胞（DC）中，约 120-150 个核苷酸的聚腺苷酸尾可提供最大的稳定性和翻译效率，而人类 T 淋巴细胞则受益于超过 300 个核苷酸的尾长。据报道，工程化的聚腺苷酸尾结构（例如 BNT162b2 中使用的 30A+10GCAUAUGACU+70A 构型）以及引入 20% 的胞嘧啶修饰可将 mRNA 的半衰期从 3 小时延长至 18 小时，并使翻译效率提高 3.4 倍。这些定量改进可以转化为更强的抗原呈递和更强的免疫反应，从而凸显了精确的结构优化对疫苗效力的深远影响。

3.1.2 非翻译区（UTR）的合理设计

mRNA 的非翻译区（UTR）是复杂的调控元件，对 mRNA 的稳定性、翻译效率和亚细胞定位起着至关重要的作用。UTR 曾被认为是简单的结构元件，如今已被公认为复杂的调控枢纽，需要合理的设计策略来优化其治疗效果。优化 5′ 和 3′UTR 需要采用既有区别又互补的策略，而近期的研究进展揭示了细胞类型特异性需求和依赖于修饰的设计原则，这些因素能够显著影响疫苗的性能。

优化 5′ 非翻译区（5′UTR）序列是翻译效率的关键决定因素，结构修饰可显著提高蛋白质表达量。近期研究表明，通过减少复杂的折叠模式来优化 5′UTR 二级结构，可显著提高核糖体结合位点（RBS）的可及性，从而使枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的 DPEase 活性提高 1.73 倍，mRNA 水平提高 1.98 倍。物理屏障模型进一步阐明了这一机制，表明特定的 5′UTR 结构可以引导核糖体向下游起始密码子移动，从而显著提高翻译效率。这些发现强调了结构优化在 5′UTR 设计中的重要性，使其超越了简单的序列考虑，涵盖了三维结构约束。核苷酸修饰依赖性设计原则的出现，又为 5′UTR 优化增添了新的复杂性。1-甲基假尿苷（m1Ψ）修饰的 mRNA 可能需要定制的 5′ 非翻译区（5′UTR）序列（m1-5′UTR），其最佳设计与未修饰 mRNA 的 5′UTR 序列存在显著差异。这种修饰依赖性的优化表明，核苷化学修饰和UTR结构应进行协同优化，以实现最大的翻译效率。高通量筛选结合机器学习算法推动了 5′UTR 的发现，随机文库和多聚核糖体谱分析表明，UTR 的性能在不同细胞类型中可以保持稳定。此外，深度学习模型已被用于设计 211 个新的 5′UTR 序列，预计翻译效率可提高约 8%，这凸显了计算方法在合理 mRNA 设计中的价值。

3′ 非翻译区（3′UTR）是一个多功能的调控元件，它通过多种机制调节 mRNA 的稳定性、翻译效率和亚细胞定位，包括选择性多聚腺苷酸化（APA）、与 RNA 结合蛋白（RBP）的相互作用以及闭环形成。APA 是一种关键的调控机制，尤其是在 T 细胞活化过程中，较短的 3′UTR 亚型会富集并调节 mRNA 的稳定性、翻译和定位。然而，矛盾的是，含有富含 AU 元件（ARE）的较长 3′UTR 反而会增强 mRNA 的稳定性和翻译效率，例如 H2AFY，它能促进循环肿瘤细胞（CTC）簇的增殖和侵袭。这种双重功能凸显了 3′UTR 调控的上下文依赖性以及精心设计序列的必要性。此外，RNA 结合蛋白（RBP）在 3′UTR 功能中的作用日益受到重视——例如 TIAR 等蛋白能够结合特定的 3′UTR 序列，从而调控 mRNA 的定位和翻译。对草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）中 Nrf2 的研究表明，TIAR 与 3′UTR 序列的结合对于 mRNA 的正确定位至关重要——干扰 TIAR 会导致 mRNA 从翻译机制中解离。策略性地去除促进降解的元件可以部分恢复报告基因的活性，从而证明了特定序列基序的功能重要性。对 3′UTR 进行改造以促进闭环形成是另一种优化策略；串联的 β-珠蛋白 3′UTR 能够增强 eIF4E–eIF4G–PABP 之间的相互作用，形成稳定的闭环，从而将 mRNA 的半衰期延长至 24 小时以上。此外，系统地去除 ARE、富含 GU 的序列和 microRNA (miRNA) 结合位点可以防止衰变途径的激活，同时保留必要的调控功能。

全面优化 UTR 功能需要综合考虑 5′ 和 3′ UTR 元件之间的协同作用。诸如 mRNA designer 之类的全局设计平台已成为 UTR 综合优化的有效工具，它将 5′/3′ UTR 设计与密码子适应指数（CAI）调整和 GC 含量优化相结合，从而提高真核细胞中 mRNA 的稳定性和翻译效率。这些计算方法能够同时优化多个参数，超越单一元件修饰，采用整体的 mRNA 设计策略。整合动态修饰调控——例如，砷致癌过程中 AKT1 mRNA 的 m6A 修饰——阐明了 METTL3 催化和 YTHDF1 识别的标记如何通过 3′ UTR、编码序列和 5′ UTR 的协同变化来增强 mRNA 的稳定性。UTR 优化的临床验证已通过 BNT162b2 疫苗中人 α-珠蛋白 UTR 的应用得到证实，从而支持了细胞类型特异性、高效表达策略的可行性。此外，对病毒来源 UTR 进行高通量筛选已鉴定出 200 多个可用于定制设计的候选序列，扩展了 mRNA 理性工程的工具包。

3.1.3 密码子和开放阅读框优化

密码子优化是 mRNA 治疗设计中一个复杂的方面，它超越了简单的同义替换，涵盖了翻译动力学、蛋白质折叠和生物功能之间复杂的相互作用。密码子使用与蛋白质折叠之间的关系是 mRNA 治疗设计的基本原则，翻译延伸速率是决定蛋白质构象的关键因素。由于核糖体延伸通常滞后于折叠反应，且不同密码子的解码速率也不同，因此密码子选择提供了一种直接调控共翻译折叠的方法。这种关系对于具有复杂折叠途径或动力学陷阱中间体的蛋白质尤为重要，例如 KRAS G12D 抗原，其早期折叠事件可能仅发生一次，因此密码子介导的翻译暂停对于最终构象的形成至关重要。同源基因家族内密码子使用模式的进化保守性表明，选择倾向于优化折叠效率，其中翻译缓慢的区域作为程序性暂停位点，能够实现结构域的逐步折叠。

密码子优化可以通过与宿主高表达密码子偏好相匹配来提高翻译效率，但过度优化会带来蛋白质折叠保真度的风险。通过密码子频率匹配来最大化翻译速度可能会无意中损害蛋白质质量，因为快速延伸可能不足以使结构域正确折叠。实验证据表明，某些蛋白质需要特定的翻译动力学才能达到正确的构象，而快速翻译会导致局部错误折叠或非功能性物质的聚集。现代优化策略应平衡多种因素，包括提高 GC 含量和减少尿苷，同时避免形成高稳定性二级结构。自由能(ΔG)低于 -15 kcal/mol 的发夹环可使核糖体解离速率增加高达 220%，这凸显了在密码子优化中考虑结构因素的重要性。

密码子优化已从简单的频率匹配发展到复杂的多参数设计策略，这些策略整合了翻译动力学、mRNA 结构稳定性、宿主资源限制和折叠能量学等因素。一些高级算法，例如 CUSTOM，超越了频率匹配，纳入了组织特异性的密码子偏好，从而实现了更精细的优化。通过考虑组织特异性的 tRNA 库和细胞资源可用性，计算工具现在可以预测特定治疗应用的最佳密码子使用模式。尽管量化细胞内延伸速率并将其与共翻译折叠联系起来仍然是预测建模的主要限制，但实验技术的进步正在逐步弥补这一不足，从而能够构建更精确的翻译动力学模型和更有效的 mRNA 设计。

3.1.4 核苷酸化学修饰

核苷化学修饰是平衡 mRNA 免疫原性和翻译效率的关键策略，能够解决先天免疫激活和蛋白质表达之间的权衡问题。引入特定的修饰核苷可以显著改变 mRNA 疫苗的生物学特性，不同的修饰赋予其不同的优势。在临床前模型中，引入假尿苷（Ψ）可使 TLR7 结合能降低约 8.2 kcal/mol，并使蛋白质产量提高至多五倍。mRNA -1273 疫苗中使用的 N1-甲基假尿苷（m1Ψ）可使 RIG-I 识别降低高达 90%，并将 mRNA 半衰期延长约 300%，优于单独引入 Ψ 的效果。

策略性地组合多种核苷修饰可以产生协同效应。在 mRNA-1273 中，m1Ψ 修饰（无论是否伴有 m5C）与更高的基因表达和更低的先天免疫原性相关，而 Ψ 修饰的 mRNA 则不具备这种特性。类似地，将 m5C 引入以 BNT162b2 为代表的平台中可以抑制 OAS/RNase L 通路，从而增强表达的持久性。N6-甲基腺苷（m6A）可以作为环状 RNA 系统中的翻译起始信号，并且在特定情况下可能作为疫苗佐剂。这些修饰的定量影响是显著的：与未修饰的 mRNA 相比，m1Ψ 修饰的 mRNA 的蛋白表达量大约高出三倍，先天免疫激活显著降低，同时保持了与疫苗效力相符的免疫原性。

3.1.5 体外转录（IVT）产品纯化技术

mRNA 疫苗生产的关键最后一步是体外接种（IVT）产品的纯化，因为去除污染物（尤其是双链 RNA (dsRNA)）对于防止过度激活先天免疫至关重要。即使浓度很低，dsRNA 污染物也能激活 2′,5′- 寡腺苷酸合成酶（OAS）途径，导致 RNase L 介导的 mRNA 降解，并显著降低蛋白质表达。为了应对这一挑战，人们开发了高效的纯化策略。例如，与传统方法相比，基于纤维素的吸附法可以去除 90% 以上的 dsRNA，同时降低约 60% 的成本。这种纯化方案利用 dsRNA 在含乙醇缓冲液中与纤维素的选择性结合，具有可扩展性和成本效益。高效液相色谱 (HPLC) 具有高分辨率，纯度可达 99%，但其回收率低（通常低于 50%）且运行成本较高。替代方法包括固相合成法，该方法通过合成约 70 个核苷酸的片段，然后通过酶促连接生成全长 mRNA，从而在很大程度上避免了双链 RNA 的形成。对于环状 RNA 的纯化，将 RNase R 酶切与尺寸排阻色谱相结合，可获得纯度约为 90% 且残留线性 RNA 低于 0.1% 的环状 RNA。这些先进的纯化技术使得生产临床级 mRNA 成为可能，且免疫刺激性污染物含量极低，从而支持开发具有更高安全性和治疗效果的有效 mRNA 疫苗。

这些改进表明，mRNA 设计的优化不仅是理论层面的，更是开发有效疗法的必要实践。上述精妙的工程策略促进了高效 mRNA 疫苗的快速研发，推动了精准医疗和免疫疗法的发展。

3.2 mRNA 疫苗递送系统的创新

开发 mRNA 肿瘤疫苗的关键在于设计高效的递送系统。这些系统必须应对双重挑战：既要保护脆弱的 mRNA 分子免受体内普遍存在的核酸酶的降解，又要确保 mRNA 分子被细胞高效摄取，进而表达蛋白质，从而诱导强烈的免疫反应。近年来，技术的显著进步为 mRNA 肿瘤疫苗的临床应用奠定了坚实的基础。

由于其卓越的效率和与生物系统的良好相容性，脂质纳米颗粒（LNP）是目前 mRNA 疫苗递送领域最前沿的技术。这些纳米颗粒具有诸多关键优势，包括高 mRNA 包封率和优异的生物相容性，能够形成稳定的纳米结构，从而有效保护 mRNA 分子。LNP 主要由可电离脂质、中性辅助脂质、胆固醇和聚乙二醇化脂质组成。

可电离脂质，例如 DLin-MC3-DMA，在酸性环境中带正电荷，从而与带负电荷的 mRNA 分子发生强烈的静电相互作用，形成稳定的复合物并建立保护屏障。胆固醇通过填充脂质双层中的空隙，在维持纳米颗粒的结构完整性方面发挥着关键作用，从而增强纳米颗粒的稳定性并促进膜融合，最终实现 mRNA 进入细胞。中性辅助脂质，例如二硬脂酰磷脂酰胆碱（DSPC），有助于调节纳米颗粒的流动性并优化 mRNA 的释放动力学，确保 mRNA 的精准高效递送，从而最大限度地发挥治疗效果。

尽管脂质纳米颗粒（LNP）在 mRNA 疫苗的研发方面取得了显著进展，尤其是在辉瑞-BioNTech 的 BNT162b2 和 Moderna 的 mRNA-1273 等 COVID-19 疫苗的研发中，但仍存在一些挑战。这些挑战包括靶向特异性欠佳以及在肝脏等器官中意外积累，从而可能导致不良反应。目前的研究重点是开发新型脂质材料以应对这些挑战。Lv 等人引入了一系列酮酯脂质（KEL），并发现 (4S)-KEL12 是一种特别有效且安全的 mRNA 递送可电离脂质。此外，与传统的基于 DLin-MC3-DMA 的 LNP 相比，采用 (4S)-KEL12 配制的 LNP 显著提高了 mRNA 递送效率并降低了毒性。此外，(4S)-KEL12 LNPs 表现出对脾脏的靶向性增强，并最大限度地减少了肝脏积累和肝毒性，从而为实现更有针对性和更安全的 mRNA 疫苗递送提供了一种可行的策略。

除了优化脂质材料外，研究人员还探索了其他递送平台以提高 mRNA 疫苗的疗效。Han 等人引入并广泛评估了一系列具有 1,2-二酰基结构的电离脂质，评估了它们的稳定性、安全性、向肌肉组织递送 mRNA 的效率以及肝脏清除率等，并筛选出与 DLin-MC3-DMA 相比具有更快肝脏清除率、更高稳定性和更低毒性的制剂。这些结果为开发更安全、更有效的 mRNA 疫苗奠定了基础，并推动了 mRNA 治疗领域的发展。

在非脂质递送方法中，Liu 等人探索了 DNA 纳米颗粒作为一种新型递送平台，并全面评估了其细胞摄取效率、稳定性、激活免疫反应的能力以及 GFP mRNA 转录性能。这些纳米颗粒展现出增强 mRNA 递送和疫苗效力的巨大潜力。进一步优化其结构和组成可能有助于构建高效的 mRNA 疫苗载体，并拓宽疫苗在预防和治疗领域的应用。

Zhang 等人开发了一种创新的 mRNA 疫苗递送平台（PSB@Nb1.33C/mRNA），该平台以光合细菌（PSB）为载体。他们发现，PSB 利用其缺氧响应和光驱动特性，能够高效地将 iMXene-WT1 mRNA 递送至肿瘤核心。PSB 与二维 iMXene 材料（Nb1.33C）的协同作用诱导了免疫原性肿瘤细胞死亡，促进了 WT1 mRNA 的释放并增强了免疫反应。这种创新方法为 mRNA 递送提供了一种高效的系统，为癌症疫苗的研发开辟了新的途径，并凸显了其在推进精准医疗方面的巨大潜力。

除了上述递送系统外，其他载体也正在被积极探索。聚合物载体，例如聚乙烯亚胺（PEI）和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA），因其良好的生物相容性和生物降解性而备受关注。然而，它们相对较低的递送效率和较高的细胞毒性是其广泛应用的主要障碍。阳离子肽，例如鱼精蛋白，可通过静电相互作用增强 mRNA 的稳定性和递送效率；然而，它们也面临着细胞毒性和递送性能欠佳等挑战，需要进一步优化。病毒样复制子颗粒（VLPs）模拟病毒感染过程，在提高 mRNA 递送效率方面展现出巨大潜力，但其复杂的生产工艺和高昂的成本给实际应用带来了相当大的挑战。

目前，脂质纳米颗粒（LNP）在 mRNA 疫苗递送领域占据主导地位，这反映了其广泛的临床成功。然而，病毒载体和聚合物载体等其他递送系统在特定情况下仍具有价值，例如需要长期表达或经济高效生产的应用。表1对 LNP 和非 LNP 平台在关键性能指标（包括可扩展性、靶向效率和临床适用性）方面进行了全面比较。目前，LNP 在大规模生产方面具有明显的优势，成熟的生产工艺已支持超过 130 亿剂新冠疫苗的生产。标准化的生产流程、相对较低的单剂成本以及完善的质量控制体系，使得 LNP 成为全球疫苗部署的首选平台。相比之下，非 LNP 平台在可扩展性方面面临显著挑战；聚合物合成通常需要定制的生产方案和质量控制程序，这增加了复杂性和成本。就靶向效率而言，尽管脂质纳米颗粒（LNP）在全身递送方面表现良好，但其显著的肝脏趋向性（约 80%–90% 的积累）限制了其对其他组织的靶向作用。这种肝脏积累是由载脂蛋白 E（ApoE）结合和低密度脂蛋白（LDL）受体摄取介导的，这可能导致肝毒性并降低目标靶点的治疗效果。非 LNP 平台提供了更大的靶向灵活性；基于聚合物的系统可以增强肿瘤渗透性并降低肝脏积累。通过配体偶联修饰聚合物表面化学性质可以实现细胞类型特异性递送，而这对于标准 LNP 制剂而言难以实现。基于 LNP 的 COVID-19 疫苗的临床成功为其他递送系统树立了很高的标杆。然而，非 LNP 平台在特定应用中的独特优势值得继续开发。基于聚合物的系统在需要延长循环时间、增强肿瘤渗透性或降低免疫原性的应用方面展现出良好的前景。开发聚合物-脂质混合系统是一个很有前景的研究方向，它结合了脂质纳米颗粒（LNP）的可扩展性和聚合物平台的靶向灵活性。研究应优先开发通过表面修饰和微环境响应设计来降低肝脏趋向性并增强肿瘤靶向性的 LNP 制剂。对于非 LNP 平台而言，生产流程的标准化和成本降低仍然是临床转化面临的关键挑战。探索联合策略，包括 LNP-聚合物混合系统和序贯给药方案，可能提供能够充分利用不同平台互补优势的最佳解决方案。

表1. mRNA 递送平台的比较分析。

3.3 基于人工智能的新抗原预测和多组学整合

计算生物学与人工智能的深度融合正在重塑 mRNA 疫苗新抗原预测的范式。新抗原预测通常涉及关键的计算步骤，例如人类白细胞抗原（HLA）分型、RNA 测序（RNA-seq）转录本定量、体细胞突变检测、肽-MHC 复合物（pMHC）呈递预测以及 pMHC-T 细胞受体（TCR）识别预测。免疫信息学工具被系统地应用于这些过程中，而基于人工智能的模型正逐渐成为发现免疫原性新抗原的主要方法。值得注意的是，深度学习模型显著提高了 pMHC 和 pMHC-TCR 结合预测的准确性。与传统方法相比，人工智能模型（例如深度卷积神经网络）能够通过整合多组学数据更准确地识别肿瘤特异性新抗原，从而显著降低假阳性率。例如，NAPCNB 平台整合了 RNA 测序数据，用于评估肿瘤中新抗原的相对表达水平，实验验证表明，预测的新抗原能够有效诱导保护性抗肿瘤免疫反应。此外，生成式人工智能在优化 mRNA 疫苗的核苷酸修饰模式和非翻译区（UTR）序列方面具有显著优势。计算工具能够促进 mRNA 疫苗分子工程的优化，包括密码子优化、核苷酸修饰和 UTR 设计。人工智能预测模型可以优化 mRNA 序列的稳定性和翻译效率，并预测疫苗的稳定性，从而缩短研发周期。例如，通过计算模拟可以将 β-防御素蛋白序列作为佐剂整合到疫苗设计中。诸如 AlphaFold2 之类的工具能够预测原子级蛋白质结构（例如 GPCR），为新抗原的构象表位设计提供结构基础。结构生物学见解与人工智能预测的结合有助于更准确地识别免疫原性表位。鉴于新抗原的患者特异性，整合全外显子组测序 (WES)、RNA 测序和 HLA 分型数据的人工智能驱动工作流程有助于实现真正个性化的疫苗设计。mRNA 技术的快速发展特性使其成为个性化新抗原免疫疗法的理想平台。上述技术突破不仅将新抗原鉴定周期从数周缩短至数小时，而且还能够通过“抗原库”等工业平台对高频突变抗原进行预筛选，从而为更合理地设计 mRNA 疫苗铺平了道路。

4. mRNA 癌症疫苗的临床研究进展

迄今为止，大多数已注册的 mRNA 肿瘤疫苗临床试验仍处于 I 期或 II 期，主要集中于评估疫苗的安全性、耐受性和有效性。早期临床试验大多针对肿瘤相关抗原（TAA）。多项黑色素瘤研究表明，mRNA 疫苗与其他免疫疗法联合使用可以增强抗原特异性免疫反应并改善临床疗效。然而，在黑色素瘤和前列腺癌的研究中，与 DC 疫苗单药治疗相比，联合疗法并未产生更强的肿瘤特异性 T 细胞反应或更好的临床疗效。这些发现凸显了确定联合疗法是否能持续增强抗肿瘤作用的难度，因为疗效受多种因素影响，例如疾病类型、患者分期和其他临床变量。因此，亟需扩大入组受试者群体，并标准化干预方案和疗效指标，以便更客观地评估联合疗法和不同递送平台的疗效。

截至 2024 年 12 月，对临床试验注册库的全面分析显示，共有 99 项已注册的临床试验正在研究针对 15 种不同癌症类型的 mRNA 癌症疫苗（表2）。临床研发领域在治疗靶点和技术方法方面均展现出显著的多样性。表2系统地汇总了正在进行和已完成的临床试验，并按疾病类型进行分类，以便于分析不断发展的 mRNA 癌症疫苗领域。这些试验涵盖了广泛的恶性肿瘤，从常见的实体瘤（如胃肠道肿瘤和黑色素瘤）到罕见疾病（如脑肿瘤和血液系统恶性肿瘤）。临床试验领域的主要观察结果包括：疾病分布：胃肠道肿瘤是最大的类别（28 项试验），其次是黑色素瘤（15 项试验）和肺癌（12 项试验），这既反映了这些癌症的患病率，也反映了相关抗原的免疫原性潜力。研发阶段：该研发管线在各个研发阶段分布均衡，其中 45% 为 I 期临床试验，32% 为 I/II 期临床试验，23% 为 II/III 期临床试验，表明其正稳步迈向后期研发阶段。主要终点：安全性仍然是研究的重点，89% 的临床试验将剂量限制性毒性（DLT）和不良事件（AE）作为主要终点。疗效终点因疾病和试验阶段而异，包括客观缓解率（ORR）、无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）。联合治疗策略：67% 的临床试验采用联合治疗方案，最常与免疫检查点抑制剂（ICIs，如 PD-1/PD-L1 抑制剂）联合使用，这体现了 mRNA 疫苗与现有免疫疗法的协同增效潜力。 

表2. 已完成的基于 mRNA 的癌症疫苗临床试验。

这项综合分析表明，mRNA 癌症疫苗领域已相当成熟，拥有涵盖多种癌症类型和多个研发阶段的强大研发管线。与免疫检查点抑制剂（ICIs）联合用药策略的盛行反映了人们对协同机制日益深入的理解，而稳步推进后期临床试验则表明该领域已具备获得监管部门批准和临床应用的条件。靶向恶性肿瘤和治疗方法的多样性使 mRNA 癌症疫苗成为个性化肿瘤治疗领域一项变革性的疗法。

4.1 交付平台的技术进步和机制突破

4.1.1 基于数据中心的运营商平台

树突状细胞（DC）由于其固有的抗原捕获、加工和呈递能力，被广泛认为是基于 mRNA 的癌症疫苗研发中最充分验证的细胞载体。自 21 世纪初以来，众多 I/II 期临床试验已采用自体单核细胞来源的 DC（mo-DC），通过电穿孔将编码肿瘤抗原或免疫调节的 mRNA 导入这些细胞。这些经过基因工程改造的 DC 随后通过皮内或静脉注射途径重新注入患者体内，能够有效诱导抗原特异性 T 细胞应答。基于 DC 的疫苗的主要优势在于其能够精确调控抗原呈递途径。

一方面，通过将 mRNA 的开放阅读框与其 N 端溶酶体相关膜蛋白 1 (LAMP-1) 信号肽融合，可以优化抗原呈递过程。这种靶向作用促进了翻译后的外源抗原主动转运至溶酶体-内体系统，从而显著增强了 MHC II 类限制性 CD4+T 细胞的活化。这种方法已在急性髓系白血病(AML)患者中取得了显著的长期缓解效果。例如，在一项I期临床试验 (NCT00965224) 中，19 名处于首次或第二次缓解期的 AML 患者接受了负载 hTERT-LAMP mRNA 的 DC 疫苗治疗。经过 7 年的中位随访期，11 名患者仍处于分子缓解期，5 年累积复发率仅为 42%，明显低于历史对照组（复发率超过 70%）。

另一方面，传统树突状细胞（DC）疫苗最大的局限性在于其输注后向引流淋巴结的迁移效率有限，仅有不到 5% 的注射细胞能够成功归巢至这些关键的免疫激活部位。近期机制研究发现了一种很有前景的策略，即在疫苗接种前用破伤风-白喉类毒素（Td）预处理注射部位。这种预处理可触发记忆性 T 细胞快速分泌趋化因子，例如 CCL3，从而将负载 mRNA 的 DC 的淋巴结归巢效率提高至 15%–20%。该方法的临床可行性已在胶质母细胞瘤（GBM）患者中得到验证。在一项 II 期临床试验（NCT02366728）中，56 名新诊断的 GBM 患者被随机分配至不同的治疗组。接受 Td 预处理联合 CMV-pp65-LAMP mRNA 负载的 DC 疫苗治疗的组，3 年总生存率为 34%（95% CI：19%–63%），而单独接受 DC 疫苗治疗的组，3 年总生存率仅为 6%（95% CI：1%–42%），差异具有统计学意义。

尽管有令人信服的机制和临床数据支持基于树突状细胞（DC）的治疗平台，但其广泛应用受到制造工艺复杂性和高成本的显著限制。该工艺首先通过白细胞分离术采集约 1×10⁹ 个外周血单核细胞（PBMC），然后进行贴壁培养以分离单核细胞，并在 GM-CSF 和 IL-4 刺激下进行 5-7 天的体外分化。随后利用电穿孔（通常使用 200-400 V、5 ms 持续时间的方波脉冲）将 mRNA 导入细胞，然后将细胞冷冻保存，解冻后再输注回患者体内。每剂的总成本在 5 万至 10 万美元之间，且 CD83⁺ 成熟 DC 的比例批次间差异可达 25%-40%，这导致治疗效果存在差异。此外，接受化疗或放疗的患者外周血单核细胞的数量和功能通常会受损，从而加剧生产方面的挑战。虽然基于树突状细胞（DC）的平台已获得可靠的机制验证，并常被认为是“教科书级”的，但研究重点已逐渐转向更易于获取和规模化的纳米颗粒递送系统。

4.1.2 纳米颗粒递送系统的创新

以脂质纳米颗粒（LNP）为代表的纳米颗粒平台在过去五年中取得了显著进展，从概念验证研究过渡到广泛的临床应用。由 BioNTech 公司牵头的一项关键性I期临床试验（NCT02410733）采用 NY-ESO-1 RNA-脂质复合物（RNA-LPX）治疗转移性黑色素瘤，75% 的受试者产生了抗原特异性 CD8+T 细胞应答，其中一名受试者实现了持续超过 3 年的持久完全缓解。此外，PET-CT 成像显示，接种疫苗后 4 小时脾脏 F-FDG 摄取显著增加，表明 RNA-LPX 在体内成功靶向淋巴系统。

与此同时，多层脂质颗粒聚集体（RNA-LPA）作为一种新一代平台脱颖而出，其显著特点是具有结晶脂质核心结构，与传统脂质纳米颗粒（LNP）相比，该结构可使 mRNA 负载能力提高五倍（每个颗粒 ≥50 μg），同时保持粒径小于 200 nm。在 RNA-LPA 治疗胶质母细胞瘤（GBM）的首次人体试验（NCT04573140）中，静脉注射个性化新抗原 RNA-LPA（25–100 μg）在所有四名受试者中均诱导了突变特异性 T 细胞扩增，其中两名受试者的循环肿瘤 DNA（ctDNA）水平降低了 50% 以上，从而提供了支持其治疗潜力的有力初步证据。

给药途径的创新同样具有变革性意义。传统的肌肉注射（IM）主要在注射部位诱导局部免疫反应，这通常不足以实现全身免疫激活。相比之下，静脉注射（IV）能够快速、全面地将药物分布到淋巴器官，这一特性对于治疗胰腺导管腺癌（PDAC）等“冷肿瘤”尤为重要。Moderna 和 Merck 合作开展的 BNT122（mRNA-LNP）I 期临床试验（NCT04161755）评估了静脉注射疫苗（编码 20 种个体化新抗原）在 PDAC 切除术后患者中的疗效。在 16 名受试者中，8 名（50%）产生了疫苗特异性 T 细胞反应，且应答者在 18 个月时达到了令人瞩目的 100% 无复发生存率（RFS）。相比之下，无反应者的中位 RFS 仅为 13.4 个月，这凸显了基于 IV LNP 的递送在规避 PDAC 典型的免疫抑制性 TME 方面的前景。

4.2 抗原策略的免疫原性优化

4.2.1 非突变抗原的临床应用

肿瘤相关抗原（TAA）的特征是其在多种恶性肿瘤中高表达，是最早接受临床评估的抗原类别之一。BioNTech 公司的 FixVac 平台通过 BNT111 验证了这一方法，BNT111 编码四种广泛表达的黑色素瘤特异性 TAA：NY-ESO-1、MAGE-A3、酪氨酸酶和 TPTE。在一项纳入 89 例对免疫检查点抑制剂（ICI）治疗耐药的晚期黑色素瘤患者的I期剂量递增试验（NCT02410733）中，肌注 30-400 μg 的 BNT111 联合 PD-1 抑制剂 cemiplimab。该方案在超过 90% 的患者中诱导了新的或增强的 T 细胞反应，ELISPOT 检测反应性提高了 4.3 倍。此外，一项独立的放射学评估报告显示，客观缓解率 (ORR) 为 23%，疾病控制率 (DCR) 为 63%，中位无进展生存期 (PFS) 为 6.8 个月。

然而，由于肿瘤相关抗原（TAA）代表的是未突变的自身抗原，其免疫原性从根本上受到中枢免疫耐受机制的限制。此外，对正常组织产生脱靶反应的风险仍然是一个值得关注的重要问题。在病毒肿瘤抗原领域，靶向 HPV16 E6/E7 的治疗性 mRNA 疫苗已展现出强大的临床前疗效。例如，在接种了 TC-1 肿瘤细胞的 C57BL/6 小鼠中，mHTV 疫苗诱导的 E7 特异性 CD8+T 细胞反应超过每 10⁶ 个脾细胞 10⁴ 个斑点形成细胞（SFC），导致所有接受治疗的小鼠肿瘤完全消退，且缓解期持续超过 60 天。相反，由于 Epstein-Barr 病毒 (EBV) 的潜伏表达谱和 LMP1 介导的 MHC I 类分子下调，与 EBV 相关的恶性肿瘤仍然具有挑战性，这严重限制了临床转化，并将正在进行的努力限制在临床前研究。

4.2.2 新抗原疫苗的个性化进展

源自体细胞突变的肿瘤特异性新抗原能够完全绕过中枢免疫耐受机制，使其成为个性化 mRNA 疫苗策略的基石。该流程包括：平均测序深度超过 100×的肿瘤-正常组织配对全外显子组测序（WES）、肽-MHC 结合亲和力的计算机预测（NetMHCpan EL%rank <0.5）、体外 T 细胞验证以及 GMP 级 mRNA 合成。Moderna 和 Merck 的合作成果是 mRNA-4157，这是一种 LNP 递送的疫苗，能够编码多达 34 种个性化新抗原。在针对高危可切除黑色素瘤的 IIb 期临床试验（KEYNOTE-942，NCT03897881，n=157）中，mRNA-4157 与帕博利珠单抗联合用药进行了评估，联合用药组的 18 个月无复发生存率 (RFS) 达到 78.6%，显著优于帕博利珠单抗单药治疗组的 62.2%。此外，远处转移风险降低了 62%，而治疗相关毒性仍保持在可接受的范围内（≥3 级治疗相关不良事件：25% vs. 18%）。

BioNTech 公司的 BNT122（RO7198457）利用包裹在脂质纳米颗粒（LNP）内的尿苷修饰 mRNA 编码多达 20 种 HLA I/II 类限制性新抗原。在一项针对胰腺导管腺癌（PDAC）切除术后患者辅助治疗的 I 期临床试验中，50% 的受试者观察到了疫苗特异性 T 细胞反应。多组学分析显示，应答者肿瘤内 CD8+T 细胞的克隆扩增高达 1000 倍，且与循环肿瘤 DNA（ctDNA）的减少呈正相关。这些发现不仅验证了新抗原疫苗的生物学可行性，也为将该方法纳入实体瘤的标准治疗方案奠定了基础。

4.3 增强免疫调节的策略

4.3.1 分子佐剂共递送系统

克服免疫抑制性肿瘤微环境（TME）需要精确地重新设计共刺激信号以增强免疫激活。TriMix 佐剂平台包含编码 CD40L、CD70 和组成型活性 TLR4（caTLR4）的 mRNA，利用协同的“三位一体”策略来增强树突状细胞（DC）的激活（图3A）。具体而言，CD40L-CD40 相互作用提供二级信号，通过 CD70-CD27 轴抑制调节性 T 细胞（Tregs），同时促进记忆性 T 细胞的形成，并通过 caTLR4 持续激活 MyD88-NF-κB 信号通路。在布鲁塞尔大学医院开展的一项 II 期临床试验（NCT01302496）中，研究人员评估了 TriMix 联合 gp100 抗原 mRNA-DC 疗法治疗 III/IV 期黑色素瘤患者的疗效。结果显示，外周血中 IFN-γ+CD8+T 细胞的频率较基线水平增加了 3.1 倍（通过 ELISPOT 检测），中位总生存期达到 24.1 个月，显著高于历史对照组的 11.0 个月。

图3. 基于 mRNA 的癌症免疫疗法的关键策略。(A) 分子佐剂共递送（TriMix平台）：TriMix 平台的示意图，该平台共递送编码 CD40L、CD70 和组成型活性 TLR4 (caTLR4) 的三种 mRNA 分子。这种协同组合通过同时提供成熟信号 (CD40L)、共刺激信号 (CD70) 和固有免疫激活 (caTLR4) 来增强 DC 活化，从而实现强大的T细胞启动。(B) 增强靶向性和交叉呈递：内质网(ER)靶向递送系统的示意图，例如与 ER 转运肽偶联的阳离子脂质体（例如，OVA@lipoT）。这些纳米载体将抗原引导至内质网-MHC-I加工途径，显著提高 MHC-I 的负载量，增强 CD8⁺ T 细胞活化，并促进长期记忆 T 细胞的形成。(C) 肿瘤微环境重塑：图示为瘤内注射编码免疫调节细胞因子（例如 OX40L、IL-23、IL-36γ）的 mRNA，以 mRNA-2752 平台为例。该策略通过促进免疫细胞浸润和活化，将免疫抑制的“冷”肿瘤转化为免疫活跃的“热”肿瘤。(D) 协同联合免疫疗法：概念图以“抗原广播器”（mRNA 疫苗）和“突破者”（例如免疫检查点抑制剂、化疗等）为比喻，展示了 mRNA 疫苗如何与其他疗法产生协同作用。这种组合有助于克服免疫抑制，增强抗原呈递，并建立持久的抗癌免疫监视。

除了转录共刺激之外，近期的研究进展开创了克服内质网（ER）靶向抗原交叉呈递这一关键瓶颈的策略，这对于有效的 CD8⁺ T 细胞启动至关重要。专门设计用于 ER 靶向递送的纳米载体系统，例如与ER转运肽偶联的阳离子脂质体（例如 OVA@lipoT），通过将抗原引导至 ER-MHC-I 加工途径，显著增强 MHC-I 的加载，从而改善 CD8⁺ T 细胞的活化和记忆形成（图3B）。类似地，共递送抗原和 STING 激动剂的纳米乳剂可以协同激活 STING 通路，增强 ER 内的抗原交叉呈递，并诱导持久的 CD8⁺ T 细胞记忆。通过调节内质网-溶酶体融合动力学，可以进一步优化这一过程。其中，锰螯合脂质纳米颗粒（Mn@LNP）激活 cGAS-STING 轴，促进吞噬体-内质网融合，从而显著提高交叉呈递效率。当经典的 TAP 依赖性内质网呈递受损时（例如在病毒逃逸的肿瘤中观察到的情况），树突状细胞（DC）通过 Sec. 22b 介导的囊泡运输，经由内质网-高尔基体中间区室（ERGIC）维持 CD8⁺ T 细胞的启动。这些创新与 IRE1α 等内质网应激传感器相辅相成，后者能够独立于未折叠蛋白反应增强交叉呈递，共同优化抗原加工的空间精确性，标志着佐剂设计从转录靶向向细胞器靶向的范式转变。

同样，Moderna 公司的 mRNA-2752 平台采用瘤内递送策略，编码 OX40L、IL-23 和 IL-36γ，将“冷肿瘤”转化为免疫活性表型（图3C）。在一项 I 期非随机临床试验中，为提高耐受性，与帕博利珠单抗联合用药时，mRNA-2752 的剂量从 4 mg 降至 1 mg。最终推荐的联合用药剂量为帕博利珠单抗 4 mg 联合 mRNA-2752 1 mg，表明其安全性良好。试验结果表明，瘤内联合治疗可能诱导肿瘤快速消退；未报告严重安全问题。23 例患者（53%）的肿瘤活检显示 CD8+T 细胞浸润增加超过 5 倍。RNA 测序证实，炎症基因（如 IFN-γ 和颗粒酶 B）的表达增加了 8-12 倍。值得注意的是，一名头颈部鳞状细胞癌患者的靶病灶缩小了52%，且这种缩小效果持续了 6 个月以上。这些发现强调了局部细胞因子风暴诱导全身抗肿瘤免疫反应的能力。

4.3.2 联合免疫疗法：协同整合与临床验证

基于 mRNA 的癌症疫苗已从独立应用发展成为更广泛的联合免疫疗法策略中不可或缺的组成部分。其核心原理在于它们互补的作用机制：疫苗作为“抗原广播器”，有效扩增肿瘤特异性T细胞群；而辅助疗法，例如免疫检查点抑制剂（ICIs）、化疗或放疗，则作为“突破者”，缓解肿瘤微环境（TME）介导的抑制或暴露原位抗原。这种协同作用旨在将短暂的免疫反应转化为持续的免疫监视（图3D）。

在 IIb 期 KEYNOTE-942 试验中，157 例高危 III-IV 期可切除黑色素瘤患者按 2:1 的比例随机分组，分别接受 mRNA-4157（1 mg 肌注，每 3 周一次，共 9 个周期）联合帕博利珠单抗治疗或帕博利珠单抗单药治疗。中位随访 23 个月后，联合治疗组的 18 个月无复发生存率 (RFS) 为 78.6%，而单药治疗组为 62.2%，绝对改善率为 16.4%，相当于复发或死亡风险降低了 44%（HR 0.56，95% CI：0.31-0.99）。值得注意的是，观察到的获益不仅限于具有传统上预后良好的生物标志物（例如高肿瘤突变负荷 (TMB) 或 PD-L1 阳性）的患者。在 41 例 PD-L1 联合阳性评分 (CPS) <1 的患者中，联合治疗组仍达到了 73% 的 18 个月 RFS 率，从而凸显了新抗原疫苗绕过 PD-L1 介导的免疫逃逸途径的能力。

单细胞测序获得的机制性见解表明，联合治疗组中 PD-1+TCF-1+干细胞样 CD8+T 细胞的比例较单药治疗组升高了 2.8 倍。这些细胞表现出增强的多功能性（IFN-γ+TNF-α+IL-2+），并且其高表达 CXCR5 和 BCL-6 为维持免疫记忆提供了细胞基础。基于这些发现，一项全球多中心 III 期临床试验（V940-001，NCT05933577）已启动，计划招募 1089 名患者，主要终点分析预计将于 2029 年完成。如果该试验结果为阳性，mRNA-4157 有望成为首个获批的实体瘤个性化癌症疫苗。

替莫唑胺 (TMZ) 通过 O6-甲基鸟嘌呤介导的 DNA 损伤诱导免疫原性细胞死亡 (ICD) ，并伴随 HMGB1、ATP 和钙网蛋白 (CRT) 的胞外释放。这些信号能够放大“危险信号”和抗原库，从而形成免疫激活的双环增强。利用这一机制，杜克大学的研究人员开发了一种针对胶质母细胞瘤 (GBM) 的同步治疗策略。新诊断的 GBM 患者在接受标准放化疗期间，于第 1、3 和 5 个疗程中，于 TMZ 给药前 72 小时接受静脉注射 CMV-pp65-LAMP mRNA-DC（NCT02366728）。II 期临床试验结果显示出显著疗效：在 56 例患者中，同步治疗组（n=28）的中位无进展生存期（PFS）达到 25.3 个月，显著优于既往 8-10 个月的基准。3 年总生存率（OS）达到 34%，而对照组为 6%，风险比为 0.41（95% CI：0.21-0.79）。机制上，ELISA 检测证实肿瘤内 HMGB1 水平较基线升高 4.1 倍，且 pp65 特异性 CD8+T 细胞浸润密度与 PFS 呈正相关（ρ=0.72；p<0.001）。重要的是，替莫唑胺（TMZ）诱导的淋巴细胞耗竭并未影响疫苗效力：外周血 CD8+T 细胞计数在第 3 周期降至最低值 0.1×10⁹/L，但在 8 周内恢复至基线水平的 150%，表明记忆性 T 细胞能够有效重建。该策略已被纳入 2024 年 NCCN 指南，作为术后胶质母细胞瘤（GBM）治疗的“考虑因素”，并计划开展III期验证性试验。

总之，基于 mRNA 的癌症疫苗已从初步的机制验证发展到针对特定疾病的临床应用。递送平台、抗原精准性和免疫调节策略的进步协同加速了这一快速发展领域的进展。未来五年，多项 III 期临床试验的结果有望在决定 mRNA 疫苗能否成为实体瘤治疗的变革性标准方面发挥关键作用。

5. 挑战与未来展望

尽管抗原设计和递送系统取得了显著进展，但基于 mRNA 的肿瘤疫苗的临床转化仍然面临诸多挑战。这些挑战主要集中在三个关键领域。首先，肿瘤微环境（TME）的免疫抑制特性构成了一道巨大的障碍。在 TME 中，免疫抑制细胞群，例如调节性 T 细胞（Treg）和髓源性抑制细胞（MDSC），会分泌细胞因子，例如 IL-10 和 TGF-β，从而损害 T 细胞功能并削弱抗肿瘤免疫反应。此外，肿瘤抗原的异质性会驱动肿瘤细胞的克隆进化并促进免疫逃逸，从而降低疫苗诱导免疫反应的精确性和有效性。其次，递送系统的精确性和安全性之间存在着根本性的权衡。现有的脂质纳米颗粒（LNP）载体具有明显的肝脏蓄积倾向，仅有不到 5% 的载体能有效靶向淋巴结。此外，这些载体的内体逃逸效率仍然不理想，低于 30%，显著限制了抗原的有效释放和呈递。尤其令人担忧的是聚乙二醇化脂质可能引发超敏反应。尽管发生率相对较低（<0.1%），但后果可能很严重。虽然新型脾脏靶向载体（例如 Mn@LNP）的出现已将淋巴结递送率提高到约 20%，但细胞内抗原释放的难题仍然悬而未决。第三，个性化疫苗的工业化规模化生产面临着诸多挑战。尽管 NetMHC 和 DeepNeo 等新抗原预测算法正在不断进步，但其阳性预测值仍然只有约 85%，这可能导致假阳性结果，从而误导疫苗的设计和应用。此外，个性化配方的高昂成本（每剂超过 10 万美元）和漫长的生产周期（4-8 周）大大限制了其在临床实践中的可及性，使得许多患者无法获得这些药物。

尽管如此，只要优先考虑跨学科合作创新，基于 mRNA 的肿瘤疫苗前景依然光明。在递送技术创新方面，开发新型载体，例如基于外泌体的载体和仿生纳米颗粒，有望克服血脑屏障，从而实现更精准的抗原递送至肿瘤部位。此外，采用自扩增 RNA（saRNA）技术可以将抗原表达延长至数周，同时将剂量需求降低至传统制剂的 1/64，从而显著提高疗效和安全性。在临床策略优化方面，探索新辅助治疗方案——例如肺癌患者的术前疫苗接种——可以预先激活免疫系统，为手术干预创造更有利的环境。此外，联合疗法，例如 mRNA 疫苗与溶瘤病毒（如 T-VEC 或 CAR-T 细胞疗法）联用，有望重塑免疫抑制性肿瘤微环境（TME）并实现协同抗肿瘤效应。在转化医学加速方面，利用自动化平台（例如 BioNTech 的“抗原仓库”）预先储存高频突变抗原（例如 KRAS G12D），可以将生产周期缩短至最短 2 周，显著提高个性化疫苗的规模化生产能力。此外，冻干脂质纳米颗粒（LNP）制剂（例如 CureVac 的 CVnCoV）的开发可以减轻对冷链的依赖性，而实施 FDA 2024 年发布的个性化疗法指南可以简化监管流程，为基于 mRNA 的肿瘤疫苗的临床应用提供强有力的支持。

基于 mRNA 的肿瘤疫苗凭借其快速适应性和无与伦比的灵活性，已在肿瘤学领域展现出独特的潜力。然而，弥合“技术可行性”与“临床可及性”之间的鸿沟，需要在三个关键维度上持续努力：靶向递送、肿瘤微环境调控和产业化规模化。唯有通过生物信息学、材料科学和免疫学的深度融合——打破学科壁垒，促进合作创新——才能开启精准免疫疗法的新时代。如此一来，基于 mRNA 的肿瘤疫苗最终有望成为癌症患者的变革性解决方案，为人类对抗恶性肿瘤的持久斗争做出重大贡献。