单剂mRNA疫苗治疗人乳头瘤病毒(HPV)引发的癌症

前言：今年３月８日，来自巴西、美国、加拿大、德国的多位研究人员共同在国际专业杂志《Science Translational Medicine（科学－转化医学）》上发表研究论文《 Single immunizations of self-amplifying or non-replicating mRNA-LNP vaccines control HPV-associated tumors in mice（自我扩增或非复制mRNA-LNP疫苗的单次免疫可控制小鼠HPV相关肿瘤）》（见参考文献），这是人类将mRNA疫苗用于治疗人类癌症方面取得的重要进展。以下简要介绍此论文的主要内容。 

有几种高效疫苗可以阻断人乳头瘤病毒(HPVs)的感染，从而预防由这些病毒引起的宫颈癌、肛门生殖器癌和头颈部癌症。然而，这些疫苗都不能有效地治疗 HPV诱导的肿瘤。

COVID-19(新冠病毒病）信使RNA (mRNA)疫苗的成功激励其他人将这种疫苗模式应用于其他各种领域。传统的mRNA疫苗由编码病原体衍生蛋白(即“抗原”)的mRNA分子组成，已知该蛋白可触发免疫反应。在注射到疫苗接受者后，mRNA进入细胞，并由宿主蛋白质合成机制翻译成编码的抗原蛋白，然后促进所需的免疫反应。有些疫苗mRNA是“非复制型”的，因为它们只编码感兴趣的抗原，从mRNA翻译出来的蛋白质数量受限于输入疫苗mRNA的数量。其他有些疫苗 mRNAs是“自我复制型”的，因为它们除了编码感兴趣的抗原外，还编码一种依赖于RNA的RNA聚合酶。一旦mRNA聚合酶编码部分被翻译成蛋白质，产生的聚合酶可以复制任何未翻译的mRNA，从而放大疫苗mRNA的数量。由于这种方法产生的mRNA拷贝多于原始输入量，自我复制的mRNA疫苗可以以比非复制疫苗更小的剂量递送。为了使疫苗在编码的抗原被翻译之前不易被免疫系统检测到，可以有选择地对mRNA进行“修饰”，例如用甲基化版本替换每个尿嘧啶碱基，就像对COVID-19 mRNA疫苗所做的那样。

最近发表在《科学－转化医学》上的一篇文章描述了几种用于治疗 HPV引发的肿瘤的mRNA疫苗。疫苗的组成包括：1)未修饰的非复制mRNA， 2)修饰的非复制mRNA，或3)未修饰的自我复制mRNA。这三种疫苗中的每一种mRNA分子都编码了抗原HPV E7蛋白，该蛋白在所有HPV相关癌症中都存在，并在将正常细胞转化为癌细胞中起着关键作用。该mRNA还具有1型单纯疱疹病毒糖蛋白D的序列，添加该蛋白是为了利用其增强免疫的佐剂特性。翻译这两个相邻的序列，gD和E7，将产生一个“gDE7”融合蛋白。

作者们在患有HPV诱发肿瘤的小鼠身上测试了这些疫苗，看它们是否能减少或抑制肿瘤的生长。小鼠首先被注射表达HPV E7的肿瘤细胞(称为TC-1细胞)来促进肿瘤的发展。三天后，他们分别接种三种编码gDE7 mRNA的疫苗或不含gDE7 mRNA的对照疫苗中的一种。接受对照疫苗的小鼠长出肿瘤，肿瘤逐渐生长，直到小鼠不得不被安乐死。相比之下，在70天的观察期结束时，所有单剂量经修饰的非复制mRNA或未经修饰的自我复制mRNA免疫的小鼠，以及80%经未修饰的非复制mRNA免疫的小鼠都存活下来并完全无肿瘤。为了测试这种效果的持久性，经TC-1注射和免疫的小鼠在初次接种后90天再次注射TC-1细胞。所有经修饰的非复制mRNA或未经修饰的自我复制mRNA免疫的小鼠，以及经未经修饰的非复制mRNA免疫的50-80%的小鼠(取决于疫苗剂量)在第二次TC-1细胞注射后免于发生肿瘤。这些结果表明，单剂量接种三种疫苗中的任何一种，特别是经过修饰的非复制mRNA和未经修饰的自我复制mRNA，都能有效减少或完全抑制HPV诱导的小鼠肿瘤的生长。此外，这些保护作用是持久的，甚至在大多数情况下能防止复发。

辅助T细胞帮助激活细胞毒性T细胞，后者然后直接杀死感染细胞和肿瘤细胞。使用细胞毒性T细胞特异性荧光抗体，作者还确定，与对照组小鼠相比，获得了针对肿瘤的保护的小鼠具有更高水平的细胞毒性T细胞，这表明这些免疫细胞介导了这种保护。为了证实这一观察结果不仅仅是一种相关性，而且细胞毒性T细胞实际上具有积极的功能作用，作者在缺乏细胞毒性T细胞或辅助T细胞的小鼠中重复了上述实验。注射TC-1细胞并接种任何一种gDE7疫苗的细胞毒性T细胞缺陷小鼠在90天的观察期内表现出进行性肿瘤生长，与对照组疫苗的接受者相似，没有存活。用任何一种gDE7疫苗免疫的辅助T细胞缺陷小鼠显示出肿瘤生长的部分抑制和50-70%的存活率，这表明存在一些功能性细胞毒T细胞，这些细胞毒T细胞可能在没有辅助T细胞的帮助下被激活。总的来说，这些结果证实了细胞毒性T细胞介导了小鼠中HPV诱导的肿瘤的消退和抑制。

虽然这些结果令人兴奋，但人们渴望看到它们如何应用于人类。考虑到人们通常不会在肿瘤形成后的几天甚至几周内接受癌症治疗，看看疫苗在肿瘤形成后的更长时间点是否有效将是特别有趣的。幸运的是，使用TC-1肿瘤细胞的小鼠研究可以直接在人类临床试验中进行后续研究，而不需要在非人类灵长类动物中进行实验。用一剂或多剂量的治疗性疫苗治疗HPV诱导的肿瘤将是目前化疗治疗方案的一个非常有吸引力的替代方案。

参考文献：

Bitencourt Rodrigues, K., et al., (2023). Single immunizations of self-amplifying or non-replicating mRNA-LNP vaccines control HPV-associated tumors in mice. Science Translational Medicine. 15(686), 8 MAR 2023, https://doi.org/abn3464.