恶性黑色素瘤细胞 恶性黑色素瘤细胞。学分:Sidi A. Bencherif,哈佛大学Thomas Ferrante / Wyss研究所。NIH资金来源:国家牙科和颅面研究所(NIDCR)
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癌症疫苗的研究:我们都做错了吗?

近250年来,科学家们一直试图消除世界上最普遍、最可怕的癌症之一。而且,至少在过去150年中,人们一直在反复努力创造一种可能预防、治疗甚至治愈艾滋病的疫苗。我们现在有各种各样的疫苗,包括以前难以捉摸的mRNA疫苗。那么,为什么我们没有癌症疫苗呢?

目前的方法只是战斗的一半

许多原因为什么癌症疫苗尚未像病毒或细菌疫苗那样成功。其中两个关键问题包括存在与癌症相关的免疫功能障碍和对癌症抗原已有的耐受性。

传统上,研究人员依赖于识别癌症从其体征和症状出发,采用基于抗体的检测策略。已知某些抗体指示某些癌症类型。一些科学家还试图解释癌症、癌症不同阶段和非恶性肿瘤之间的分子差异。研究结果已经确定了许多驱动癌症进展的基因。

虽然这些方法使比较和对比不同临床癌症组成为可能,但它们不一定有助于我们理解疾病生物学。但与癌症相关的特异性蛋白质可能会。多伦多大学科学家报道去年,多个研究表明,mRNA表达与蛋白质表达弱相关,从而引起临床蛋白质组学研究的支持。

蛋白质组学是研究生物体所有蛋白质的总和。蛋白质是由基因表达的生物分子。因为它们直接执行大多数生物过程,一些科学家认为它们是疾病进展的理想预测因子。蛋白质是大多数癌症治疗的活性靶点,包括免疫治疗的发展领域。第一个可以称为蛋白质组学开始于1975年。今天,临床蛋白质组学是一个不断发展的分子临床研究领域,也是将研究结果应用于病人护理的一个途径。

Biobopemia,波士顿的一家生物技术公司发表了一份研究于2021年2月进行癌症详细说明为什么现代医学可能没有成功研制出癌症疫苗。现在,该公司正致力于利用蛋白质组学和一种称为抗原精华技术的新型抗癌疫苗抗原成分开发一种新型癌症疫苗。

为什么我们没有癌症疫苗?

对于生物波希米亚来说,答案在于癌细胞的表面。像许多细胞一样,癌细胞生长,“进食”,产生能量,然后繁殖。数千种不同的分子参与执行这些重要功能。就像一种“工厂”,这些分子支持细胞的生命,并构成细胞内容物的99%。

使用癌细胞进行癌症疫苗接种的尝试往往会产生副作用和自身免疫反应,而不是针对癌细胞。这是因为在细胞内或“工厂成分”中发现的许多分子主要与基本细胞功能有关,如生物合成和细胞分裂。这可能会对治疗产生负面影响。

免疫系统释放的抗体和其他细胞只识别癌细胞表面的抗原,而癌细胞的个性是在那里表达的。Biobohemia的科学家们意识到,通过绕过癌细胞的内部工厂,而将注意力集中在细胞表面,接种疫苗是可能的。研究小组去除了不必要的“工厂”成分,获得了一种被公司称为抗原性精华的物质。

细胞的示意图

其中独特蛋白质由不同数表示的细胞的示意图和这些蛋白质的量由每个数量的尺寸表示。电池表面显示各种数字,而电池内部包含更大的数量的数量。通过分离细胞表面的内容物来获得细胞特异性抗原精华。图片:Biobopemia

“多种环境因素,包括与附近细胞的接触、与周围结构的接触以及各种受体的存在,促成了每种细胞类型的独特‘面孔’。因此,我们意识到,为了有效地接种癌症疫苗,我们需要收集癌细胞的‘面孔’。”该公司的联合创始人、首席执行官和CSO Petr Lokhov博士说。

“癌细胞只是我们自己身体的细胞改变了,”Lokhov说。由于其基因中的突变,细胞在大多数情况下成为癌细胞。通常,在细胞成为癌细胞之前将发生许多突变。这些突变可能影响不同的基因,控制细胞如何生长和分裂。

例如,黑色素瘤可以是皮肤癌、肺癌或结直肠癌的一种,可以表达150种或更少的突变。其他癌症的发病率低于此。“从这些和其他数据中,我们知道癌细胞的分子组成与正常细胞的分子组成非常接近,”Lokhov说。“对细菌和病毒有效的疫苗接种原理——你想要开发预防疫苗——对人类癌细胞无效,因为结果将是身体自我攻击。”

为了防止身体的免疫系统攻击健康细胞,有必要诱导一种非常选择性的免疫反应,只针对癌细胞。人类通过看对方的脸来识别对方。同样,免疫细胞通过观察目标细胞表面的分子来识别目标细胞。

可能的解决方案可以使用仅由突变基因表达的新抗原或抗原。但是,癌症的约99%的突变对癌症的生存并不重要,因此瞄准它们不一定会杀死癌症,解释道霍夫。

开发用于癌症治疗的新型疫苗递送系统

开发用于癌症治疗的新型疫苗递送系统。此图像是纳米技术图像库收藏。

“在我们看来,在使用单独的癌症抗原的疫苗接种中也可以发现类似的局限性,包括Car-T细胞技术[一种患者的免疫T细胞以攻击癌细胞的一种治疗方法]和信使核糖核酸疫苗. 从理论上讲,通过一种或几种抗原触发免疫系统来破坏癌细胞库是可能的,”Lokhov说。从本质上讲,针对癌细胞的基因变异可能不一定会杀死癌细胞。

尽管对人们进行癌症免疫的可能性似乎是新的,特别是考虑到创纪录的COVID-19 mRNA疫苗,一些癌症疫苗已经问世几十年了。但是现有的疫苗能够成功治疗的癌症种类非常有限。

根据国家癌症研究所(NCI),研究人员首先联系了一种病毒 - 在这种情况下,Epstein-Barr病毒(EBV) - 在1964年。2006年,FDA批准了人乳头瘤病毒(HPV)疫苗,Gardasil,预防宫颈癌。最近,在2010年,FDA批准了第一批人类癌症治疗疫苗,Sipueucel-T,它使用患者的免疫系统细胞治疗转移性前列腺癌。

经过几十年的研究和缓慢而稳定的进展,科学家们现在希望要么使癌症疫苗普及,要么使其针对每一位患者或每一种癌症进行个性化。

Covid Pandemice给予癌症疫苗的增强剂

新冠病毒-19大流行可能导致正在进行的战胜癌症的斗争死灰复燃。辉瑞(Pfizer)和摩德纳(Moderna)两家公司于2020年向世界展示了第一批广泛使用的新冠病毒-19疫苗,目前都在进行试验mRNA-based疫苗对于其他疾病,包括癌症。

Özlem Türeci博士与丈夫Uğur Şahin博士共同创立了德国新一代免疫疗法公司BioNTech,该公司成立于2008年,旨在开发癌症和其他严重疾病的新疗法。该公司与辉瑞公司合作开发新冠疫苗。现在这两家公司正在合作研发一种癌症疫苗。

Sahin说他想象的一天根据肿瘤的基因特征,定制的、可重复的癌症疗法将为患者提供且价格合理。他说他希望改变全世界癌症患者的治疗模式。迄今为止,BioNTech及其合作者已经开发了20多种候选肿瘤产品,其中8种正在进行临床试验。

Stéphane Bancel告诉记者,法国亿万富翁、商人兼Moderna首席执行官《福布斯》三月版他的最终目标是通过注射来治疗癌症。在疫情期间,Moderna成了家喻户晓的名字。但该公司也有五种处于不同开发阶段的治疗性癌症疫苗。

在Biobohemia,该公司还在酝酿其他一些东西。Lokhov说:“我们相信,一套基于抗原成分的疫苗将在不久的将来问世。”他表示,该公司的抗原精华技术平台正在被用于开发癌症疫苗的四个潜在候选者,商标名为SANTAVAC。洛霍夫希望这些潜在的疫苗能够普及,这意味着它们“可以针对几乎任何实体癌进行调整。”

蛋白质研究如何指向癌症新疗法

Biobohemia的初始工作不是在癌症免疫疗法领域,而是对蛋白质或蛋白质组学的大规模研究。Lokhov表示,这使该公司的科学家能够采取无偏见的癌症疫苗并部署蛋白质组学技术来寻找新方法。

Lokhov Petr.

Petr Lokhov,联合创始人,CEO,Biobopemia首席科学官。图片:Biobopemia

蛋白质组学使用基于高性能质谱法的各种方法来研究蛋白质结构,组装和巨大化学结构中的相互作用,例如病毒和人体细胞。其中一个蛋白质组学方法,蛋白质组学足迹,引导抗原精华的创造。

细胞中的大部分特定分子是蛋白质。从细胞表面分裂蛋白质,科学家用蛋白酶处理活细胞,一种分裂蛋白质的酶。蛋白酶很大,所以它们不会穿透细胞,而是仅将蛋白质分开在表面上。

然而,有许多蛋白酶。生物波希米亚研究人员必须找出如何选择正确的。他们不仅要尽可能多地收集细胞的“脸”,还要避免破坏它。他们发现,胰蛋白酶完全切割或分裂表面蛋白质,同时也保持它们的细胞特异性,或抗体可以有效的物质的特定范围。“[我们称之为]收集的细胞‘脸’抗原精华。就像一把锁的钥匙,[它]与采集的癌细胞完全吻合,”Lokhov说。

洛霍夫报告说,在该公司的实验中,几乎所有的癌细胞都被抗原精华杀死。结果令人震惊,起初,洛霍夫担心实验失败,因为数据似乎不可能。但是,洛霍夫说,结果符合模型。洛霍夫说:“这一发现从根本上改变了我们对抗癌疫苗接种的理解。我们现在相信抗原精华是癌症疫苗接种的理想成分。”。

为什么直到现在还没有使用抗原性精华?

Lokhov说:“尽管在临床试验中多次失败,人们还是一次又一次地尝试用灭活的癌细胞制造疫苗。”“这种方法仍在使用。为科学家辩护,我们可以说基于抗原本质的疫苗不可能更早出现。尽管它们看起来很简单,但它们需要最前沿的蛋白质组学科学。”

Lokhov说他的公司抗原精华技术这使得更新许多已经开发的细胞疫苗以及寻找新疫苗成为可能。这项技术可能为抗癌疫苗研究引入一个新的方向。

Biobohemia完成临床试验并适用于其批准四名潜在候选人在通用癌症疫苗方面,该公司还希望利用其抗原精华技术对细胞癌症疫苗进行大规模升级。Lokhov说,该公司的下一步将是邀请个别科学家、团体和研究机构,通过投资和风险资金支持来巩固学术科学。目前还不清楚抗原精华技术最终是否会成功。但在寻找通用癌症疫苗150年后,是时候寻找新方法了。

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3.

罗宾西顿杰斐逊

罗宾·西顿·杰斐逊(Robin Seaton Jefferson)是一名驻圣路易斯的记者,拥有30年的报道科学和医疗技术进步以及人类兴趣故事、金融、商业、政治和硬新闻的经验。最近,她在《福布斯》上报道了老龄化、医疗保健和老年人的财务状况。她曾通过前线医疗通讯为爱思唯尔科学公司撰写文章,担任一般任务报告员和圣路易斯邮政署圣查尔斯局的健康和高级报告员。她拥有密苏里堪萨斯大学圣路易斯分校传播学学士学位,未成年人写作和刑事司法。

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