2025年9月15日发表于Current Medical Science

摘要

癌症仍然是全球主要的健康负担。mRNA 癌症疫苗，凭借其快速开发、制造灵活性以及在对抗传染病方面已证实的效果，已成为癌症免疫治疗中的一种变革性方法。虽然与传统方法相比具有显著优势，但与 mRNA 不稳定性和体内递送效率相关的挑战依然存在。然而，技术进步，特别是在脂质纳米颗粒（LNP）等纳米颗粒制剂方面，已显著缓解了这些问题。本综述全面探讨了 mRNA 疫苗的作用机制，重点关注其编码肿瘤特异性抗原（TSA），特别是新抗原，以及肿瘤相关抗原（TAA）以引发强效抗肿瘤免疫反应的能力。我们批判性地分析了 mRNA 疫苗作为单一疗法以及在更重要的联合疗法中（与免疫检查点抑制剂、化疗、过继性细胞疗法（如 CAR-T）和放疗联合）克服免疫抑制性肿瘤微环境的前景应用。本综述的核心是综合了针对各种癌症（例如黑色素瘤、非小细胞肺癌和前列腺癌）的关键临床试验的令人信服的结果，强调了显著成果，如诱导新抗原特异性 T 细胞反应、提高无复发生存期和实现客观肿瘤消退。我们还讨论了个性化新抗原 mRNA 疫苗的开创性潜力。当前的挑战，包括肿瘤异质性、最佳递送策略、生物标志物识别以及提高治疗效果/安全性，与潜在的解决方案一起被彻底评估。最后，我们探讨了未来方向，强调下一代方法，如先进的纳米疫苗和精细化的个性化平台。本综述旨在对快速发展的 mRNA 癌症疫苗领域进行及时且批判性的分析，强调其彻底改变癌症治疗范式的巨大潜力。

1. 引言

根据世界卫生组织 2022 年报告提供的数据，2020 年约有 1000 万人死于癌症。它是全球死亡率最高的因素。癌症有多种类型：前列腺癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌和直肠癌。2020 年共报告了 226 万例乳腺癌病例，使其成为所有类型中分布最广的。三种最常见的癌症类型是肺癌（221 万例）、结肠癌和直肠癌（193 万例）以及前列腺癌（141 万例）。皮肤癌和胃癌分别为 120 万例和 109 万例。每种类型都有靶向疗法，因此进行准确的癌症诊断至关重要。这将带来更好的预后和相关的护理。手术和放疗是与化疗、生物疗法以及在某些情况下的激素药物一起常用的两种癌症治疗方法。近年来，癌症免疫疗法因其显著进展而获得了相当大的关注和认可。2014 年和 2015 年，FDA 分别批准了检查点阻断调节剂，如 pembrolizumab 和 nivolumab。

CAR-T 细胞免疫疗法如 tisagenlecleucel 和 axicabtagene ciloleucel 也已获得批准。这些是癌症治疗史上的关键时刻。这些疗法增强了免疫系统检测和清除癌细胞的能力，从而为传统癌症疗法提供了更好的替代方案。这些方法的使用和认可凸显了癌症免疫疗法作为一种创新且有效的癌症管理策略的重要性。癌症免疫疗法的目标是增强身体对肿瘤的天然防御能力，同时改变其抑制性环境。该策略旨在阻止肿瘤生长并延长患者生命。通过激活免疫系统，癌症免疫疗法有望引发持续的肿瘤消退期，为癌症患者提供持久的治疗解决方案。此外，与传统癌症治疗相比，免疫疗法可能具有更少的不良反应，潜在地改善患者的整体福祉和生活质量。

地球上数十亿人已从疫苗中受益。许多致命疾病已被根除或遏制，从而延长了人类的平均寿命。随着治疗性癌症疫苗的广泛应用，癌症预防和治疗的成功率大大增加。使用治疗性癌症疫苗可以显著降低与癌症相关的风险。与传统疗法不同，这些疫苗旨在激活免疫系统并特异性靶向肿瘤细胞。这导致更好的反应率，从而改善生活质量。治疗性癌症疫苗可以靶向病毒感染，如 HBV 和 HPV，这些是许多恶性肿瘤的根本原因，或者可以靶向在其表面表达病毒蛋白的癌细胞。总的来说，它们有助于阻止肿瘤生长、复发或转移。免疫肿瘤学研究的最新进展为开发安全有效的疫苗策略开辟了新途径。然而，开发有效的癌症疫苗需要更精密的技术。最初的癌症疫苗基于肿瘤细胞和肿瘤裂解物。科学家后来发现了第一个人类肿瘤抗原，黑色素瘤相关抗原-1。这开启了使用肿瘤抗原的癌症疫苗新阶段。到 2010 年，由于 Sipuleucel-T 在前列腺癌治疗中的成功，基于树突状细胞（DC）的癌症疫苗的使用急剧增加。在过去的几十年里，基于核酸的癌症疫苗，包括编码肿瘤相关抗原或免疫调节分子以诱导肿瘤特异性反应的 DNA 和 RNA 疫苗，已被研究。

mRNA 疫苗在控制 COVID-19 大流行方面的成功值得关注。因此，mRNA 疫苗用于癌症治疗的前景似乎很有希望（图1）。借助治疗性 mRNA 癌症疫苗产生抗肿瘤适应性反应是杀死肿瘤细胞的一种新尝试。这些疫苗通过编码肿瘤特异性抗原、肿瘤相关抗原或免疫调节因子来促进抗肿瘤功能。据报道，mRNA 疫苗能提供相对更强的细胞免疫和体液免疫。mRNA 疫苗平台因其灵活性、成本效益和快速开发而优于其竞争对手。mRNA 平台支持多种抗癌治疗。它涵盖肿瘤抗原、单克隆抗体和免疫调节剂。

此外，基于 mRNA 的癌症疫苗可以定制以提供患者特异性治疗。尽管有这些优势，基于 RNA 的治疗方法（如 mRNA）仍需修饰和制剂。其敏感性和不稳定性限制了其效力，阻碍了其发展。由于基于 mRNA 的癌症疫苗的现状正在以惊人的速度发展，了解基于 mRNA 的癌症治疗领域正在进行的进展至关重要。在这篇综述中，我们不仅讨论了不同类型的基于 mRNA 的癌症疫苗，还旨在阐明接受 mRNA 作为安全有效的癌症疫苗所面临的挑战和机遇。

2. 了解 mRNA 疫苗

2.1 什么是 mRNA 疫苗？

尽管传统免疫策略对健康的影响是巨大的，但 COVID-19 为疫苗的生产、管理和分发带来了新的挑战。截至 2021 年 5 月，该流行病已在超过 218 个国家夺走了 300 万人的生命，全球病例超过 1.6 亿。2020 年春天，当研究团队和制药公司寻找针对新型冠状病毒的可行免疫方案时，一种来自免疫肿瘤学的创新方法突然浮出水面。长期以来，研究人员一直对癌症免疫疗法感兴趣，该疗法涉及修改免疫系统以帮助身体更有效地发现和根除肿瘤，以增强化疗效果。mRNA 疫苗的基础是这样一个理念：在通过各种渠道递送至宿主细胞后，mRNA 作为必须翻译成抗原的信使中介。20 多年来，RNA 分子一直被用作医疗和研究工具。体外转录（IVT）mRNA、小干扰 RNA（siRNA）、RNA 适配体、核糖开关和反义 RNA 被广泛使用。新创建的 mRNA 疫苗是朝着同一方向迈出的一步。免疫疗法可能提供一种安全有效的癌症治疗选择。mRNA 编码肿瘤抗原递送至免疫细胞。它是一种一种重编程身体免疫细胞的具体方法。然后，身体的免疫系统就能识别肿瘤并产生针对它们的抗体。

图1. 通过 mRNA 疫苗靶向各种类型的癌症

图2. mRNA 疫苗背后的工作机制

2.2 mRNA 疫苗如何工作？

该疫苗的独特特征之一是使用细胞翻译机制以及其他细胞质成分，从每个注射的 mRNA 中产生正确折叠和功能齐全的蛋白质（图2）。使用全长 S 蛋白制成的 mRNA 疫苗的翻译结果包括一个跨越 1 至 15 个氨基酸的信号肽，该信号肽允许 S 蛋白转移到质膜或从细胞质分泌。主要组织相容性复合体（MHC）I 类涵盖大部分蛋白质，在被内体衍生的蛋白酶体几乎分解后，分别呈递给 CD8⁺ 和 CD4⁺ T 细胞。II 类 MHC 在被转染了 mRNA 疫苗或其内吞免疫原的 DC 组装后呈递给免疫细胞。然而，B 细胞激活产生体液免疫反应，是 mRNA 疫苗免疫的主要机制。幼稚 B 细胞在 CD40 连接后被激活，并与同源 CD4⁺ T 细胞相互作用。这些细胞随后在淋巴器官中增殖并分化为记忆 B 细胞或抗体分泌浆细胞。这些新激活的 B 细胞具有低亲和力，并分别变为静止的记忆 B 细胞和短命的浆细胞。开发临床适用的 mRNA 的关键步骤是构建带有修饰的 5' 甲基鸟苷三磷酸帽和 3'-多聚腺苷酸尾的 mRNA 构建体。此类转录后修饰至关重要，因为它们确保正确的核糖体结合、稳定性和防止核酸酶介导的降解。通过连接自定义序列，IVT mRNA 可以避开常见的降解因素。这将导致更长的生物利用度，并有助于更有效的翻译。

2.3 mRNA 疫苗相较于传统疫苗的优势

已知其他疫苗接种方法可提供针对多种疾病的有效抵抗力。然而，mRNA 疫苗是可靠、高效且安全的基于病原体疫苗的替代品。易于使用和快速生产是 mRNA 疫苗的主要优势。递送编码目标抗原或免疫原的转录本是 mRNA 疫苗接种的基本理念。mRNA 疫苗因其非整合性作用方式而安全。这将所有活动限制在细胞质内。因此，排除了基于 DNA 的疫苗可能出现的基因组破坏和脱靶影响。分子非翻译区（UTR）内的物质也可以促进核糖体结合和蛋白质产物翻译。

由于 mRNA 在核酸水平易于修饰，它降低了非期望的免疫原性，有助于增加有效半衰期，并确保更好的安全性。由于生产过程中不涉及活病毒制剂，mRNA 分子可以在生物反应器中高效生产。在过去的十年中，纳米颗粒技术取得了相当大的进步，这使得基于 mRNA 的疗法在体内更可行，并允许更高水平的细胞摄取和更好的基因表达。根据临床和实验室研究，抗原呈递细胞（APC）可能以与传统免疫方式相当的程度展示 mRNA 蛋白产物。使用含有分离的目标基因的质粒作为 mRNA 链的模板，使得生产 mRNA 疫苗的过程更简单。由于其易于扩展且不依赖危险活病毒或严格监控的细胞培养，这种方法在生产阶段具有很高的安全性。最终产品通过进一步精制和封装到纳米颗粒中获得。获取基因组后，Moderna 可以在四天内提取 COVID-19 刺突蛋白基因。两个月内，他们的初始制剂已准备好进行体内动物研究。这个制造过程相对较快。由于 mRNA 作为蛋白质翻译的生物模板，它具有非常显著的优势。传统疫苗技术依赖于从鸡胚或生物反应器中的哺乳动物细胞生产大量疫苗。然而，mRNA 疫苗仅在患者体内生产一次疫苗。凭借其他辅助优势，mRNA 有效地将人体用作疫苗生产工厂。

3. mRNA 疫苗在癌症治疗中的应用

3.1 利用 mRNA 进行癌症免疫治疗

人体的组织和器官由数百万个以特定方式排列的细胞组成。每个细胞都拥有独特的指令，由排列成基因的一组字符表示。例如，称为人类 DNA 的遗传物质由 30 亿个字母组成，共同构成大约 20000 个基因。这些基因为产生身体生长和生存所需的数千种蛋白质提供了指令。当细胞分裂时，DNA 被复制，在每个后代中留下 DNA 的精确副本。由于遗传或环境因素，例如暴露于某些环境因素，DNA 序列有时会发生改变。

此外，特定的突变可能导致癌症，这是全球第二大死亡原因。小分子和大分子是许多治疗影响人类疾病（包括癌症）的现代疗法的基础。核酸，包括 DNA 和 RNA，是一类可用于控制体内基因表达方式的大分子。然而，基于 RNA 的策略仅在最近几十年才被研究。基于 RNA 的治疗方法越来越受欢迎，由于 RNA 研究和用于合成 RNA 分子（如 mRNA）技术的进步，为以前没有其他可行治疗选择的患者提供了新的希望。

癌症疫苗通过在免疫刺激的背景下递送癌症抗原来发挥作用，这可能诱导可能能够实现肿瘤排斥的肿瘤特异性 T 细胞反应。靶向表面暴露抗原的几种癌症疫苗的另一个目标是肿瘤特异性 B 细胞反应。在大多数癌症疫苗中，肿瘤细胞表达的两种表面抗原被靶向以触发免疫反应：TSA 和 TAA。TSA 不产生免疫耐受，例如病毒和突变的新抗原，不同于 TAA，后者包括分化抗原和过表达抗原。根据其免疫原性，TSA 分为三类：受保护的、受约束的和被忽略的。

由于一些 TAA 也在非恶性组织中表达，将其用作可能的肿瘤疫苗靶点的一个重大限制是，由于自身耐受性，它们无法诱导抗肿瘤免疫反应，或者可能产生脱靶效应，导致自身免疫毒性。因此，能够引发肿瘤特异性 T 细胞反应的 TSA 似乎是作为潜在疫苗靶点的有前景的选择。一旦确定了合适的抗原，其递送可以有多种形式：病毒载体、DNA、肽、mRNA 或任何这些脉冲进入 DC。基于肽的疫苗既用于预防病毒性癌感染，也用作治疗黑色素瘤和胶质母细胞瘤的新抗原疫苗。尽管基于肽的个性化新抗原疫苗具有良好的安全性，但一个显著的局限性在于为大部分目标序列生产临床级新肽的挑战，从而阻碍了针对任何已鉴定新抗原的无偏倚疫苗接种。肽疫苗的另一个缺点是它们倾向于主要引发 CD4⁺ T 细胞，这与可以诱导细胞毒性效应 CD8⁺ T 细胞的 RNA-脂质复合物疫苗形成对比。这些差异是否受到所用疫苗平台、新抗原选择或肿瘤类型的影响仍有待研究。基于 DNA 的新抗原疫苗提供了与 RNA 疫苗相似的可取特性，例如内在的适应性和编码任何新抗原的能力。然而，插入诱变的可能性仍然是一个相关的安全缺陷。

3.2 用 mRNA 疫苗靶向肿瘤特异性抗原

TSA 是由肿瘤细胞基因组中的非同义突变产生的新抗原，代表了大多数抗原。这些抗原在正常细胞中不产生，具有极好的肿瘤特异性、免疫原性和弱中枢耐受性。几项研究已证明 TSA 与抗癌免疫反应之间存在联系。通过对来自十八种实体瘤的数千个 RNA 序列进行分析，这些数据来自癌症基因组图谱。结果显示，T 细胞毒性活性相关基因的表达与每个肿瘤中新抗原的数量之间存在强关联。根据对来自癌症基因组图谱六个地点的 515 名患者的 RNA-seq 数据的分析，免疫原性突变表位浓度越高，患者生存率越高。CTLA4、PD-1 和 CD8A 在具有高免疫原性突变水平的肿瘤中更为普遍。 

抗肿瘤 T 细胞是预期介导这些疫苗治疗益处的主要效应细胞，也是抗肿瘤 T 细胞产生和发挥作用的机制。DC 在疫苗接种部位吸收 mRNA，翻译它，并将其转化为抗原-MHC I/II 复合物。然后它将复合物呈现在细胞表面。这些激活的 DC 随后迁移到引流淋巴结，在那里抗原-MHC I/II 复合物与 CD8⁺/CD4⁺ T 细胞表面的 T 细胞受体（TCR）结合。这是淋巴结中导致 T 细胞激活和增殖的第一个信号。共刺激信号分子，如 CD80/CD86 和 OX40 配体（OX40L），通过结合 T 细胞上的受体（如 CD28 和 OX40）以及细胞因子（如干扰素（IFN）I、白细胞介素 12（IL-12）和 IL-1）结合 T 细胞细胞因子受体（第三个信号）参与此过程。 

此外，CD4⁺ T 细胞释放的 IL-2 可以刺激 CD8⁺ T 细胞增殖。肿瘤坏死因子（TNF）、穿孔素、颗粒酶和 IFN-γ 是活化 T 细胞用来最大化其趋化因子抗肿瘤作用的分泌效应物的例子，趋化因子包括 CC 趋化因子受体 7、CC 趋化因子配体（CCL）5 和 CXC 趋化因子配体 9/10。虽然 MHC-II 分子主要呈递外源性抗原来激活辅助性 CD4⁺ T 细胞，但内源性抗原主要由 MHC-I 分子呈递以激活细胞毒性 CD8⁺ T 细胞。癌症疫苗旨在产生细胞毒性 CD8⁺ T 细胞，这些细胞是主要的效应细胞。这些细胞已知对靶细胞的清除有显著影响。

图3. mRNA 癌症疫苗的工作机制。mRNA 癌症疫苗的作用机制涉及疫苗在细胞内的内化，编码序列的 mRNA 翻译是主要效应细胞。选定的靶点、递送至免疫细胞、刺激免疫系统以及促进肿瘤细胞杀伤，导致癌细胞被清除。

3.3 增强针对癌细胞的免疫反应

随着我们对免疫细胞功能和肿瘤生物学的理解增加，现在认识到有效的免疫反应在癌症预防和治疗中起着至关重要的作用。最近在免疫缺陷小鼠上进行的动物研究为肿瘤的免疫监视以根除它们提供了强有力的支持。因此，宿主的免疫系统可以被 mRNA 疫苗刺激/触发，这有助于识别和破坏癌细胞。免疫系统的精密监管机制产生了一系列过程，其中针对癌细胞的 mRNA 疫苗接种遵循以下步骤。第一步是识别区分癌细胞和正常细胞的抗原。研究人员可以选择由癌细胞突变产生的新抗原，以及 TAA。然后必须生产编码这些抗原的相应 mRNA 片段。当 mRNA 分子被施用，无论是直接进入体内还是特异性递送至免疫细胞，这些细胞都会吸收它们。mRNA 在 DC 中翻译成抗原蛋白，导致 APC 的发育。之后，APC 迁移到附近的淋巴结。触发免疫反应的一个有意义的方法是将 T 细胞暴露于源自癌症的抗原。

T 细胞协调免疫系统对癌细胞的攻击至关重要。在与 APC 呈递的抗原复合物物理接触后，T 细胞被激活，进而导致克隆性增殖。这表明 T 细胞如何快速增殖以产生大量效应 T 细胞。由此产生的效应 T 细胞可以识别并结合癌细胞上的抗原。然后它们产生导致凋亡的细胞毒性化学物质，如颗粒酶和穿孔素。为了根除癌细胞，效应 T 细胞还会产生凋亡加速剂颗粒溶素，并触发死亡受体通路。此外，mRNA 疫苗可能诱导 B 细胞产生针对癌细胞的肿瘤特异性抗体。通过建立免疫记忆来防止癌细胞再激活，增强了疫苗的长期效力。至关重要的是，由于疫苗的特异性，抗原识别与癌症相关的蛋白质，以防止脱靶效应并确保健康细胞不会受到严重伤害。由于 mRNA 治疗性疫苗有可能通过免疫反应改变治疗结果，因此需要对这些疫苗进行进一步研究。

3.4 mRNA 疫苗与其他疗法联合使用

将治疗性 mRNA 癌症疫苗与其他免疫治疗方式（如过继性细胞疗法、溶瘤病毒和免疫检查点抑制剂）相结合，可增加其成功的可能性。接受这些联合治疗的不同癌症诊断患者具有良好的临床治疗结果。具有轻微毒性的 mRNA 癌症疫苗是新型治疗组合的有利伙伴。它旨在提高反应率并限制癌细胞的进展，而不会引起明显的副作用。目前，许多研究正在评估 mRNA 疫苗与检查点抑制剂的联合使用。Moderna（美国马萨诸塞州）已在其日益增长的疫苗研究项目中增加了 mRNA-4359，这是一种新型的靶向检查点的癌症疫苗。

FixVac mRNA 脂质复合物疫苗目前正在许多正在进行的临床研究中进行评估。编码五种 TAA 的癌症疫苗 BNT112，正在一项 1/2 期、四臂扩展试验（NCT04382898）中，对转移性去势抵抗性前列腺癌患者进行单独或与其他疗法联合评估。在一项 1 期研究（NCT04163094）中，卵巢癌患者接受了 FixVac BNT115（编码三种卵巢特异性 TAA）治疗，分别在辅助和新辅助化疗之前以及与之联合使用。

基于 mRNA 的 CAR-T 细胞生成：大多数研究采用可扩展且实用的 mRNA CAR 电穿孔技术，该技术可实现超过 90% 的淋巴细胞转染率，且不影响所得细胞产物的存活率。mRNA 电穿孔后约 7 天，T 细胞在其表面产生 CAR；遇到靶细胞时内化的 CAR 不会恢复。CAR 构建体的表达程度和持续时间可能受其分子结构（例如共刺激结构域）影响。尽管 CAR 表达的程度和持续时间与杀伤能力正相关，但高 CAR 表达和高 mRNA 输入量可能影响存活率。与传统 CAR-T 细胞（组成型表达 CAR）相比，mRNA CAR-T 细胞需要重复给药。因此，大量生产 mRNA CAR-T 细胞，然后进行冷冻保存，可解冻用于每个治疗周期。

4. 临床试验与成功案例

4.1 mRNA 疫苗试验的积极结果
为了寻找治疗性抗癌方法，对 mRNA 疫苗进行了数十年的研究。这些发现有助于为 COVID-19 疫苗的快速研究和生产奠定基础。目前，已有超过 20 种基于 mRNA 的免疫疗法进入临床试验，并在治疗实体瘤方面显示出令人鼓舞的结果。作为 1 期临床试验（NCT02035956）的一部分，13 名 III 期或 IV 期疾病稳定的黑色素瘤患者接受了非配制的 mRNA 疫苗结内注射。这是一种新表位靶向疫苗，编码独特且个性化的肿瘤突变，为每位患者提供十个特别选择的新表位。40%（2/5）的 IV 期黑色素瘤患者出现了疫苗相关反应，而所有患者均表现出针对多个新表位的 T 细胞反应（表1）。

表1. 已完成的 mRNA 癌症疫苗试验及其结果列表

在另一项 1 期临床试验（NCT03394937）中，20 名切除黑色素瘤的患者接受了结内注射的 mRNA 疫苗。该 mRNA（ECI-006）疫苗编码三种 DC 激活分子和五种 TAA。同一种疫苗（ECI-006）也与标准抗 PD-1 疗法联合用于转移性黑色素瘤患者。这项研究的结果尚未公布。另一种编码四种黑色素瘤 TAA 的 mRNA 疫苗（BNT111），已在晚期黑色素瘤患者中完成了一项 1 期试验（NCT02410733）。超过 75% 的患者针对一种或多种 TAA 诱导了 CD4⁺ 和 CD8⁺ T 细胞反应。仅接受 BNT111 的患者中，分别有 12% 和 28% 达到了部分缓解和疾病稳定。当给予 BNT111 和抗 PD-1 联合治疗时，分别有 35% 和 12% 的患者达到部分缓解和疾病稳定。另一项正在进行的 1/2 期试验（NCT04503278）正在研究 CARVac，一种编码 CLDN6 的 mRNA 脂质复合物疫苗，用于复发或难治性 CLDN6 阳性晚期实体瘤患者。在该试验中，还静脉内给予了 CARVac 与 CAR-T 细胞疗法的联合治疗。在 6 周评估时，接受联合治疗的患者有 57% 的部分缓解率，而 14% 的患者疾病稳定。在一项针对胃肠道癌症的 1/2 期研究（NCT03480152）中测试的一种 LNP 配方的、新抗原特异性的 mRNA 疫苗显示，75% 的患者产生了 CD4⁺ 和 CD8⁺ T 细胞反应。两种基于 LNP 的编码多种新抗原的 mRNA 疫苗（mRNA-4157）正在研究，与辅助性 pembrolizumab 联合用于完全切除的高危皮肤黑色素瘤患者。同一种疫苗正在作为单一疗法进行试验在完全切除实体瘤的患者中（NCT03313778），而对于不可切除实体瘤的患者，该疫苗与帕博利珠单抗联合使用（表2）。

表2. 正在进行/已终止的 mRNA 癌症疫苗试验列表

4.2 案例研究：mRNA 疫苗用于癌症治疗的成功应用

Moderna 与 Merck Sharp & Dohme 合作，评估了 mRNA-4157 疫苗联合帕博利珠单抗治疗与帕博利珠单抗单药治疗在完全切除的黑色素瘤（IIIb–IV 期）患者中的效果。这是一项开放标签、随机的 IIb 期试验（NCT03897881），其结果已公布并发表（表1）。他们报告称，接受联合治疗的患者在 18 个月后无复发生存期更长，达到 79%，而接受单药治疗的患者为 62%。大多数治疗相关副作用为 1-2 级，而联合治疗组中 25% 的患者和单药治疗组中 18% 的患者经历了 3 级副作用。这些结果表明，与帕博利珠单抗单药治疗相比，mRNA-4157 联合帕博利珠单抗辅助治疗延长了已切除高危及肢端黑色素瘤患者的无复发生存期，同时保持了可耐受的安全性。这些发现表明，在给予辅助治疗时，基于 mRNA 的个性化新抗原疗法可能具有优势。由于这些令人鼓舞的结果，目前正在进行一项 3 期试验，以进一步评估 mRNA 联合帕博利珠单抗辅助治疗 II–IV 期高危黑色素瘤患者的效果（NCT05933577）（表2）。

5. 当前挑战

5.1 克服疫苗递送中的挑战

许多临床试验正在开展或正在进行中，以确定 mRNA 疫苗用于癌症治疗的有效性和安全性。然而，尽管结果令人鼓舞，但 mRNA 疫苗在临床实践中的应用仍受到若干挑战的阻碍，即肿瘤异质性、免疫抑制性肿瘤微环境（TME）、给药途径以及追踪治疗反应的生物标志物的识别。mRNA 固有的不稳定性、对有效且靶向递送机制的需求，以及免疫耐受和肿瘤细胞逃逸的可能性是其中的其他困难。这些挑战构成了重大障碍，是正在进行的研究课题。

肿瘤异质性分为时间和空间异质性，增加了治疗选择的复杂性。空间异质性意味着肿瘤由具有不同遗传背景的亚克隆组成，而时间异质性则描述了肿瘤进展过程中基因的动态演变。这种异质性被认为是导致同一肿瘤亚型恶性肿瘤患者疾病进展和治疗失败的主要原因，因为它对这些患者产生不同的治疗反应。肿瘤组织的多点采样是应对肿瘤空间异质性的策略之一。这种方法检测不同肿瘤部位之间的差异，并指导定制化 mRNA 疫苗的开发。此外，这些疫苗旨在靶向在不同肿瘤位置表达的多种抗原。

肿瘤与其周围微环境之间的相互作用在肿瘤的发展、生长和维持中起着关键作用。TME 由肿瘤周围细胞、信号化学物质和细胞外基质组成。免疫抑制性 TME 可能通过阻止对破坏癌细胞至关重要的 T 细胞的激活和功能来降低免疫疗法的效果。在临床试验中，mRNA 疫苗与放疗联合显示出克服免疫抑制性 TME 的积极结果。

mRNA 癌症疫苗的体内分布和靶蛋白翻译效率都受 mRNA 疫苗给药途径的显著影响。许多递送方法，如皮下、肌内、结内、皮内和鼻内疫苗接种，正在被仔细研究以确定最佳给药方法。通过仔细权衡每种递送方法的利弊并减少脱靶效应，可以确定最有望有效靶向癌细胞的免疫疗法给药方法。此外，通过使用尖端技术追踪和评估疫苗在体内的移动，我们可以获得关于决定疫苗生物活性和功效的关键见解。一些用于追踪治疗反应的生物标志物包括免疫监测方法，如通过流式细胞术分析细胞群形态、功能和激活状态。此外，通过 ELISA 进行外周细胞因子谱分析以评估先天免疫反应，并使用酶联免疫斑点（ELISPOT）测定法检测抗原特异性免疫反应后产生的细胞因子。

5.2 提高 mRNA 疫苗的有效性和安全性
疫苗接种计划的成功依赖于可靠的安全性和有效性数据以及广泛的公众支持和免疫。通过调整和优化 mRNA 序列，可以增加 APC 在遇到疫苗时内化 mRNA 的效率。正在对 mRNA 的 5' 帽区、非翻译区（UTR）、5'UTR 和 3'UTR 进行修饰，同时进行密码子优化以提高功效。为了提高 mRNA 疫苗成功递送的功效，正在开发创新的制剂策略，包括 LNP、电荷改变可释放转运体（CART）和细胞穿透肽（CPP）。尽管 LNP 最初是为 siRNA 递送而研究的，但现在是最高级的 mRNA 疫苗递送方法。LNP 的基本组成包括一个水性核心，周围环绕着由阳离子脂质以及聚乙二醇、辅助脂质和胆固醇组成的脂质双层壳，这些有助于稳定颗粒。LNP 介导的 mRNA 疫苗递送可以产生持久、保护性的免疫反应，对抗多种传染病，包括寨卡病毒和流感，并在对抗癌症方面取得了有希望的结果。CART 是一种新型的含脂质聚合物，已被研究其有效运输 mRNA 分子的能力。CART 将 mRNA 分子和人工 Toll 样受体 9 激动剂 CpG 封装到纳米颗粒组合物中，之后可以将抗原编码的 mRNA 安全地递送至 APC。CPP 作为一种新型递送方法，可以通过影响 mRNA 从内体释放，从而允许 mRNA 在 DC 细胞质内表达，来增加 DC 蛋白表达、控制先天免疫反应并刺激人类癌细胞中的 T 细胞免疫反应。通过实施上述修改，可以实现 mRNA 疫苗安全性的提高。

5.3 精准医学疫苗

这种基于每个人自身基因组成的创新治疗方法，即精准或个性化医学，已产生用于识别个体特定疾病风险的基因组足迹，并开启了癌症预防和护理的新时代。与基于 TAA 的癌症疫苗相比，基于新抗原的疫苗在个性化治疗方面显示出更好的肿瘤特异性和免疫原性潜力。新的投资和创新目前正在进行中，同时快速增长的精密治疗性癌症疫苗（TCV）系统也在不断增加。与传统 TCV 相比，具有选择性定制抗原和增强针对共享抗原免疫活性的创新组合策略的个性化新抗原 TCV 是其中的最新进展。截至 2019 年，在全球药物开发管道中，有超过 799 种 TCV 的 400 多项活跃临床研究。其中，至少有 23 种是个性化疫苗接种策略，非常适合作为定制化药物在患者中进行治疗性探索。

6. 未来方向

6.1 mRNA 癌症疫苗是有效的下一代疫苗

基于 mRNA 的癌症疫苗正成为有前景的解决方案，提供了多功能性、效力、可扩展性、精准性、成本效益以及不依赖于冷链要求的优势。mRNA 癌症疫苗的关键优势之一是其多功能性。与传统疫苗通常靶向病毒或细菌等传染源不同，mRNA 疫苗可以设计为靶向多种癌症类型。这种多功能性在癌症背景下尤其宝贵，因为癌症可以以不同形式和不同分子谱表现出来。此外，mRNA 疫苗可以轻松修改以包含多种抗原或靶向肿瘤内的特定突变，使其高度适应每位患者癌症的个体特征。mRNA 癌症疫苗的另一个基本特征是其诱导强健免疫反应的能力。给药后，mRNA 被体内细胞摄取，在那里被翻译成蛋白质（抗原）。这些抗原随后在细胞表面展示，触发免疫反应，涉及 T 细胞、B 细胞和免疫系统其他成分的激活。这种免疫反应对于有效靶向和杀死全身癌细胞是必要的。

基于 mRNA 的癌症疫苗代表了一种有希望的治疗癌症的新方法，并有可能彻底改变肿瘤学领域。最近癌症治疗临床试验的激增反映了公司对将基于 mRNA 的癌症疫苗推向市场的兴趣日益增长。然而，它们的成功部署取决于克服三个重大挑战：不稳定性、先天免疫原性和体内 mRNA 递送效率低下。尽管存在这些障碍和担忧，癌症研究的不断进步将有助于释放 mRNA 癌症疫苗的全部潜力，并为与这种毁灭性疾病作斗争的患者带来新的希望。

mRNA 癌症疫苗正迅速成为革命性的预防工具，可产生针对传染病和癌症的精确免疫反应。然而，mRNA 分子的不稳定性和易降解性对高效和靶向递送提出了重大挑战。在这种情况下，纳米技术为克服与递送相关的障碍提供了创新解决方案，从而增加了 mRNA 疫苗的效力。与 DNA 相比，阳性调节 mRNA 在免疫细胞中表现出更一致的蛋白质表达动力学和更高的转染效率。然而，裸 mRNA 是不稳定的，因为它会被核酸酶降解且半衰期较短。使用纳米颗粒可以稳定 mRNA，实现靶向递送机制。这些纳米颗粒通过封装 mRNA 来发挥作用，从而防止宿主免疫系统的降解和清除。纳米疫苗有助于 RNA 在宿主体内靶位点的渗透，特别是在肿瘤部位的靶向癌细胞中。此外，据报道，纳米疫苗还可以改善 DC 对 mRNA 的捕获并放大效应 T 细胞的活化。用于此目的的各种纳米颗粒包括基于脂质的纳米结构、无机纳米颗粒和基于聚合物的纳米颗粒。据报道，mRNA@脂质复合物纳米疫苗可在黑色素瘤和结肠癌小鼠模型中阻止肿瘤进展，诱导强烈的抗肿瘤免疫。其使用还能产生长期的抗肿瘤记忆。因此，使用纳米颗粒有助于维持 mRNA 的稳定性，有效地将其递送至特定部位，并产生抗肿瘤免疫和记忆。此外，采用这种策略后，不良副作用也有所减少。用于各种癌症的纳米疫苗可以通过将肿瘤抗原正确递送至 APC，导致这些细胞的成熟和活化，并增加抗肿瘤 CD8⁺ T 细胞的浸润，从而有效治疗癌症。

6.3 个性化 mRNA 疫苗

个性化 mRNA 疫苗涉及递送根据个体患者需求定制的 mRNA 序列。其目的是预防癌症的进一步复发，而不仅仅是预防。基因组学研究的进步，加上对数据科学和癌症免疫疗法的进一步理解，使得能够快速绘制基因组内的突变图谱。因此，现在可以准确选择疫苗靶点，并根据个体肿瘤定制按需治疗。个性化癌症 mRNA 疫苗在临床试验中显示出巨大潜力。结果证明了其可行性、安全性和免疫治疗性。这可以视为癌症治疗的突破。癌症的特征是突变的积累，产生癌症特异性新表位，这些新表位被自体 T 细胞识别为外源物质，因此构成癌症疫苗的理想靶点。每个肿瘤都有特定的突变组成，只有极小部分突变是患者之间共有的。因此，针对个体患者独特突变组的个性化 mRNA 疫苗将为患者带来深远的临床益处。一个例子是个性化 mRNA 癌症疫苗，由 Moderna 和 Merck & Co. 联合开发（NCT03897881）。该疫苗在一项随机 2 期临床试验中显示出令人鼓舞的结果。在一年内，它已被证明可将癌症复发或死亡的风险降低 44%。该疫苗已在黑色素瘤（最严重的皮肤癌）患者中进行了测试，这些患者的肿瘤已被切除，但复发几率更高。

新抗原仅由癌细胞表达，引发肿瘤特异性 T 细胞反应。预计疫苗会考虑此类新抗原，以防止对非恶性组织的“脱靶”损伤。基于新抗原的个性化 mRNA 疫苗可增强肿瘤特异性免疫反应和免疫疗法，特别是针对肿瘤。此外，这些个性化 mRNA 疫苗增强的新抗原特异性 T 细胞反应提供了治疗后免疫记忆，赋予了对复发的长期保护。这种方法有可能为患者带来深远的临床益处，证实了个性化 mRNA 癌症疫苗的理念。基于 mRNA 的治疗性癌症疫苗将彻底改变癌症治疗。这种量身定制的方法有几个局限性，包括与个性化疫苗制造相关的高成本和时间延迟、最佳新抗原发现平台的不确定性，以及关于合适疫苗部署平台缺乏共识。

7. 结论

根据世界卫生组织（2022）的数据，癌症仍然是全球主要的死亡原因，2020 年导致约 1000 万人死亡。因此，更多了解 mRNA 癌症疫苗背后的工作机制及其积极开发将使我们能够减少与这种疾病相关的死亡人数。