目前，大多数癌症疫苗主要针对肽抗原。但是，由于将肽呈递给T细胞的主要组织相容性复合物(MHC)分子存在巨大的个体差异，因此需要进行个性化治疗。此外，肿瘤经常通过干扰肽呈递的机制逃避T细胞介导的免疫。
近日，美国Dana-Farber癌症研究所的研究团队在国际顶尖学术期刊《Nature》上发表了题为“A vaccine targeting resistant tumours by dual T cell plus NK cell attack”的报道。该研究揭示一种针对肿瘤免疫逃逸机制的新癌症疫苗。
该疫苗针对MICA和MICB(MICA/B)应激蛋白，这些蛋白在多种人类癌症中表达上调，但在健康细胞中的表达水平很低或无法检测到。膜结合的MICA/B与活化NKG2D受体的结合触发了自然杀伤 (NK) 细胞中的细胞毒性程序和CD8+ T细胞中的共刺激信号。然而，许多人类肿瘤通过从细胞表面蛋白水解脱落MICA/B来逃避这一重要的免疫识别途径。据报道，脱落的MICA/B蛋白可诱导NKG2D受体内化并抑制NK细胞功能。
MICA和MICB α3结构域疫苗的设计
新疫苗主要针对MICA/B中高度保守的α3结构域，即蛋白水解脱落位点，旨在通过T细胞和NK细胞诱导肿瘤免疫。研究者故意省略了α1-α2结构域以避免诱导可能阻断NKG2D受体结合的抗体。疫苗抗原的多价性大大增强了免疫原性，因此我们将MICB或MICA的α3结构域与幽门螺杆菌铁蛋白的N端融合，形成由24个亚基组成的颗粒。最近开发的中孔二氧化硅棒(MSR)可生物降解支架用于疫苗递送。
对转移性疾病的疗效
小鼠NKG2D受体与人MICA/B蛋白结合，但小鼠NKG2D配体与人MICA/B的同源性有限。因此，研究者在小鼠癌细胞系中表达人MICB或MICA蛋白用于体内实验。人类MICA/B蛋白由这些小鼠癌细胞系脱落，类似于人类癌细胞。在MICB转基因小鼠中进行疫苗接种实验，其中MICB和荧光素酶报告基因在前列腺特异性probasin (Pbsn)启动子的控制下表达。通过逆转录qPCR证实了前列腺中MICB和荧光素酶mRNA的表达。在没有MSR支架的情况下用MICB-铁蛋白免疫后，MICB转基因小鼠的抗体滴度显着低于野生型(WT)小鼠，表明这些转基因小鼠对MICB产生了部分耐受。包含MSR支架显着增加了两种菌株的抗体滴度，从而能够在部分耐受的MICB转基因小鼠中诱导高滴度抗体。
MICB α3结构域疫苗(MICB-vax)诱导了高滴度抗体，显著标记了B16F10(MICB)肿瘤细胞，但不控制B16F10肿瘤细胞的生长。该疫苗还诱导了针对MICB的CD4+ T细胞和CD8+ T细胞反应。正如预期的那样，MICB α3结构域特异性抗体不干扰人或小鼠NKG2D受体与MICB的结合。来自接种MICB小鼠的少量血清通过抑制MICA/B脱落显著增加人和小鼠癌细胞系的细胞表面MICA/B蛋白水平。在体内，MICB-vax抑制MICB脱落至无法检测的水平，并显着增加B16F10肿瘤上MICB的细胞表面密度。这种疫苗在表达MICB或MICA的皮下B16F10和EL4肿瘤上显示出明显的疗效。接下来，评估了由MICB-vax诱导的免疫记忆。在初始免疫4个月后，用B16F10 (MICB)肿瘤细胞再次攻击小鼠，发现它们受到了疫苗的完全保护。此外，该疫苗对由单个克隆或多个克隆组成的 B16F10 (MICB) 细胞系显示出相似的疗效。
NK细胞和T细胞在控制肿瘤转移中都具有关键作用。肿瘤学中最具挑战性的问题之一是，许多患有局部晚期肿瘤的患者已经建立了微转移，尽管成功切除了原发肿瘤，但仍会导致复发。因此，研究者通过在手术切除原发性肿瘤后对小鼠进行免疫来评估MICB-vax的疗效。这些原发性肿瘤具有很高的早期转移传播倾向。该研究使用了两种自发转移模型，B16-BL6 (MICB) 黑色素瘤模型和 4T1 (MICB) 三阴性乳腺癌模型。在手术切除原发性肿瘤后，小鼠接受MICB-vax或Ctrl-vax（铁蛋白）。结果表明，MICB-vax 大大减少了手术后1个多月在两种模型中检测到的肺转移瘤的数量。肺切片的组织学分析进一步表明，与Ctrl-vax相比，MICB-vax组中转移数量和肿瘤大小明显减少。
非人类灵长类动物的免疫原性
接下来，研究者用恒河猴观察了中疫苗的安全性和免疫原性。猕猴的MICA/B α3结构域用于疫苗接种，MICA/B α3结构域显示在铁蛋白上，CpG ODN 2395与纳米颗粒结合，因为MSR支架尚未在非人类灵长类动物中进行评估。所有四只猕猴都在免疫后都产生了抗MICA和抗MICB抗体，并且随着加强免疫，抗体滴度增加了100到1000倍。从接种过疫苗的动物中纯化出来的IgG在转染细胞上显著标记了猕猴MICA和MICB蛋白。免疫后没有临床副作用或血液化学变化，提供了疫苗安全性的初步证据。
T细胞和NK细胞的招募
研究者使用侵袭性B16F10 (MICB) 黑色素瘤模型来研究疫苗功效的机制。与接受Ctrl-vax的小鼠相比，用MICB-vax免疫的小鼠肿瘤中的多效应淋巴细胞群高度富集，CD4+T细胞富集29.3倍，CD8+T细胞富集17.9倍，NK细胞富集38.9倍。相反，在用MICB-vax免疫的小鼠的肿瘤中，FoxP3+调节性T细胞在总CD4+T细胞中的百分比降低。与接受Ctrl vax的小鼠相比，用MICB vax免疫的小鼠肿瘤浸润的CD4+和CD8+T细胞上存在更高的NKG2D和CXCR6受体水平。此外，在用MICB-vax免疫的小鼠中，随着干扰素-γ（IFNγ）+、肿瘤坏死因子-α（TNFα）+和Ki67+细胞百分比的增加，CD4+和CD8+T细胞的功能增强。与接受Ctrl-vax的小鼠相比，用MICB-vax免疫的小鼠的CD8+T细胞上PD-1、CTLA-4、Tim-3、Tigit和Lag3抑制性受体的表达显著降低。与MICB-vax相比，针对α3结构域的抗MICA/B单克隆抗体的给药不会增加肿瘤中的T细胞募集。
单细胞RNA测序分析表明，实验组(MICB-vax + 强力霉素)和三个对照组之间肿瘤浸润免疫细胞的组成存在显著差异。虽然在所有对照组中，骨髓细胞占免疫浸润的主导地位，但在接受MICB-vax+强力霉素治疗的实验组中，大多数CD45+免疫细胞是T细胞和NK细胞。T细胞受体（TCR）序列分析为实验组CD4+和CD8+T细胞群的大量克隆扩增提供了证据。实验组CD4+T细胞活化相关基因表达显著上调，包括Cd69、Cd226、Cd40lg和Klrk1；CD8+T细胞也观察到类似的激活特征。CD4+T细胞也具有强大的辅助性T细胞1型特征，实验组的Tbx21和Ifng表达明显高于对照组。
趋化因子受体及其配体对于T细胞和NK细胞群向肿瘤的募集至关重要。与对照组相比，接受MICB-vax+强力霉素组的CD8+T细胞和NK细胞的Cxcr3趋化因子受体表达增加，CD4+和CD8+T细胞的Cxcr6水平更高。天然淋巴细胞（ILC）有三簇：ILC1s、Xcl1+NK细胞和细胞毒性NK细胞。与对照组相比，实验组中所有三个集群中的细胞均富集，其中Xcl1+NK细胞对应于实验组中的优势集群。XCL1对于招募XCR1+常规DC 1型（cDC1）细胞进入肿瘤非常重要，与对照组相比，实验组NK细胞和双阴性T细胞的相应基因显著上调。这些数据表明，MICB-vax将多效应T细胞和NK细胞群有效地招募到了高度激活状态的肿瘤中。
抗耐药肿瘤免疫
CD4+T细胞对MICB疫苗的效力至关重要；CD8+T细胞或NK细胞的缺失以及NKG2D受体阻断也降低了MICB-vax所赋予的生存优势。干扰素γ的中和消除了MICB疫苗对B16F10（MICB）肿瘤的保护作用。因此，多个效应细胞群和效应机制在很大程度上有助于提高MICB疫苗的效力。
对当前免疫疗法的抗性通常是由MHC-I抗原呈递或IFNγ信号通路中基因的失活突变（或下调）介导的，这极大地损害了CD8+ T细胞介导的肿瘤免疫。研究者推测MICB-vax可能对这种耐药性肿瘤有效，因为它诱导了多种效应细胞群的募集，包括大量NK细胞。事实上，MICB-vax对MHC-I、MHC-II或IFNγ受体的B16F10（MICB）肿瘤依然有效，50–75%的小鼠在100天后仍保持无瘤状态。当给予CD4+ T细胞消耗性单克隆抗体时，这些小鼠已经具有高滴度的抗MICB抗体，并且抗体滴度不受CD4+ T 细胞消耗的影响。与接受Ctrl-vax的小鼠相比，在用MICB-vax免疫的小鼠中，NK细胞（包括IFNγ+和Ki67+细胞）的积累显著增加。这些数据表明，MICB疫苗对耐药肿瘤的疗效是由NK细胞和CD4 T细胞介导的，并且CD4 T细胞在NK细胞募集到肿瘤中起重要作用。
NK细胞募集机制
cDCs（cDC1和cDC2）在将肿瘤抗原转运到肿瘤引流淋巴结（tdLNs）中发挥重要作用。cDC1细胞对于用细胞相关抗原启动CD8+和CD4+T细胞特别重要。在多西环素诱导的肿瘤细胞上表达MICB后48小时，与接受Ctrl-vax的小鼠相比，用MICB-vax免疫的小鼠的tdLNs中迁移cDC1和cDC2细胞的数量显著增加。这种迁移cDCs的增加被CD4+ T细胞耗竭或CD40配体(CD40L)阻断所消除。从tdLN分选出迁移DCs的RNA-seq分析显示与接受Ctrl-vax的小鼠相比，用MICB-vax免疫的小鼠的干扰素反应基因（Isg15、Ifi47和Irf7）、淋巴细胞趋化性基因（Cxcl9、Cxcl10和Ccl4）以及与淋巴细胞活化相关的基因（Cd80、Cd86和Il18）显著上调。与对照小鼠相比，在用MICB-vax免疫的小鼠的肿瘤中也观察到cDC1细胞数量增加，但巨噬细胞数量没有差异。
许多研究都强调了cDC1细胞对CD8+T细胞向肿瘤募集的重要性。研究者使用Xcr1DTR小鼠评估了cDC1细胞对NK细胞募集至肿瘤的贡献，在该小鼠中，cDC1细胞可通过白喉毒素（DT）给药特异性耗竭。在用MICB-vax免疫的小鼠中，cDC1缺失显著减少了肿瘤内NK细胞、CD8+T细胞和CD4+T细胞的数量。同样，在用MICB-vax免疫的小鼠中，cDC1耗尽后，肿瘤浸润IFNγ+NK细胞、CD8+T细胞和CD4+T细胞的百分比显著降低。因此，MICB-vax通过CD4+T细胞依赖机制诱导cDC1向tdLNs迁移，而cDC1细胞是用MICB-vax免疫的小鼠肿瘤中NK细胞和CD8+T细胞聚集所必需的。
总而言之，新疫苗设计能够通过多种效应细胞群实现肿瘤免疫，包括多种T细胞和NK细胞群。疫苗诱导的抗体抑制了肿瘤细胞的蛋白水解MICA/B脱落，增强了NK细胞的细胞毒性功能，并增加了cDC1介导的肿瘤抗原向CD8+ T细胞的交叉呈递。多个效应细胞群的参与能够诱导针对具有常见逃逸机制的肿瘤的保护性免疫，包括肿瘤细胞丧失MHC-I表达或IFNγ受体信号传导。
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