耶鲁科学家开发全新免疫疗法，让癌细胞自己“送上门”

免疫疗法的主要类型包括免疫检查点抑制、过继性细胞疗法、人重组细胞因子（非特异性免疫疗法）和癌症疫苗等。这些疗法已经彻底改变了癌症的治疗，特别是靶向细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）和程序性细胞死亡受体1（PD-1）通路的免疫检查点阻断疗法，在广泛的癌症类型中都产生了临床益处。

然而，癌细胞是逃避免疫检测的高手，现有的治疗方法有时无法识别到癌细胞的所有分子伪装，这使得它们的疗效大大降低，只有一小部分患者表现出持久的临床应答促使科学家们寻找新的免疫疗法。

10月14日，耶鲁大学陈斯迪教授课题组在 Nature Immunology 杂志上发表论文称，他们开发出了一种新疗法，能使癌细胞“脱颖而出”，帮助免疫系统发现并消除其他形式免疫疗法可能遗漏的肿瘤。该疗法在三阴性乳腺癌、黑色素瘤和胰腺癌等三种小鼠肿瘤模型中取得了良好的治疗效果，甚至还能消除远离原发肿瘤源的扩散癌细胞[1]。

（图片来源：Nature Immunology. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0500-4）

识别由突变和失调基因表达程序形成的肿瘤相关抗原（TAAs）是癌症免疫治疗的重要步骤。然而，TAAs的表达水平可能不足以引起有效的T细胞介导的免疫应答，且癌细胞通常下调抗原提呈，这些现象加上肿瘤免疫微环境的进一步抑制，很容易导致癌症免疫逃逸。

为了解决这一难题，陈斯迪课题组开发了一种全新的免疫疗法——集成内源基因激活免疫疗法（MultiplexedActivation of Endogenous Genes as Immunotherapy, MAEGI）。MAEGI结合了腺相关病毒（AAVs）基因治疗和CRISPR基因编辑的技术，但它并不是寻找、编辑目标DNA位点并插入新基因，而是靶向特定癌细胞类型的癌症相关基因，然后像导航灯塔一样精确定位、标记并放大信号，以帮助免疫系统攻击标记的癌细胞。

具体来说，MAEGI利用CRISPR激活（CRISPRa）技术，将催化灭活的Cas9（dCas9）与转录激活因子融合，再由sgRNA引导到靶基因的位置，通过直接增强编码潜在免疫原性抗原的内源性基因的表达，来提高免疫系统的识别和杀伤力。该方法将效应T细胞招募到肿瘤中并重塑肿瘤微环境，有效地将“冷”肿瘤转化成了“热”肿瘤。

利用CRISPRa增强TAAs的免疫识别，诱导全身免疫应答的实验设计示意图。（图片来源：Nature Immunology. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0500-4）

而为了使MAEGI能够直接传递给肿瘤，研究人员采用AAVs作为基因载体。AAVs是美国FDA批准的治疗性转基因载体，具有安全性好、免疫源性低，在体内表达外源基因时间长等优点。

接着，考虑到单个肿瘤具有与正常组织不同的独特突变谱，研究人员进一步探索了MAEGI是否可以定制成肿瘤特异性突变基因集。这种方法被称为精准MAEGI（precisionMAEGI, p-MAEGI）。

以三阴性乳腺癌为例，通过全外显子测序，他们找出一个三阴性乳腺癌细胞系（E0771）的所有突变基因，生成了仅靶向1116个E0771突变基因的3839个sgRNAs库，以及相应的AAV-p-MAEGI库。然后通过瘤内注射方式，靶向激活所有可以产生肿瘤新抗原的突变基因。

（图片来源：Nature Immunology. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0500-4）

实验结果显示，在AAV-p-MAEGI治疗后，原位瘤的完全缓解率和近完全缓解率为44%，而未直接接受注射的远端转移肿瘤也显示出良好的疗效。值得注意的是，在初次肿瘤移植3个月后，经过p-MAEGI疗法治愈的小鼠再次接受同种肿瘤的攻击，仍能完全抵御肿瘤的挑战，并保持了6个月以上的完全缓解。这表明p-MAEGI产生的免疫反应具有的全身性、长效性和持久性的特点。

（图片来源：Nature Immunology. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0500-4）

此外，对于黑色素瘤和胰腺癌小鼠肿瘤模型，该疗法也同样显示出显著的疗效。

最后，对肿瘤微环境中的免疫细胞群的分析表明，AAV-p-MAEGI激活抗原呈递后能显著增强肿瘤微环境中的免疫浸润。治疗从第29天起显著增强了肿瘤中CD4+和CD8+T细胞的浸润，MHC-II+抗原提呈细胞（APCs）的比例也明显提高。研究还证明绝大部分肿瘤浸润的免疫细胞是肿瘤抗原特异性的。

（图片来源：Nature Immunology. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0500-4）

总结来说，该研究证明通过CRISPRa直接激活内源性突变基因可以放大肿瘤细胞的“非己”信号，诱导有效的抗肿瘤适应性免疫。与目前的新抗原疫苗不同，AAV-MAEGI是一种直接针对肿瘤细胞和免疫微环境之间相互作用的正交免疫疗法，可诱导长期免疫记忆。此外，有了足够多样的sgRNAs库，MAEGI即使面对持续的肿瘤进化和免疫编辑也可能保持有效。

陈斯迪教授表示：“从理论上讲，这个新系统应该可以有效地治疗多种癌症，包括那些目前对免疫疗法有抗药性的癌症。” 下一步，该研究团队将继续优化MAEGI，为制造生产和患者临床试验做好准备。

小结

领域：癌症

杂志：Nature Immunology

亮点：耶鲁大学陈斯迪教授课题组开发出了一种新疗法MAEGI，即利用CRISPR技术激活多个癌症相关内源基因，使癌细胞“脱颖而出”，从而帮助免疫系统攻击标记的癌细胞。该疗法在三阴性乳腺癌、黑色素瘤和胰腺癌等三种小鼠肿瘤模型中取得了良好的治疗效果，甚至还能消除远离原发肿瘤源的扩散癌细胞。下一步，该研究团队将继续优化MAEGI，为制造生产和患者临床试验做好准备。

相关论文：

[1] Guangchuan Wang, et al. Multiplexed activation of endogenous genes by CRISPRa elicits potent antitumor immunity, Nature Immunology (2019).

参考资料：

1# Marrying CRISPR with immuno-oncology to defeat remote tumors （来源：Fierce Biotech）

2# Yale scientists help immune system find hidden cancer cells （来源：耶鲁大学官网）

新靶点

NKG2A | GARP | CD22 | LIF | CDK2 | WWP1 | VCAM1 | Flower | CD24 | Gingipains | DES1 | GPR139 | DHX37 | CXCL10-CXCR3轴 | 628个靶点 | CA19-9

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