一、研究背景
1988年，De Plaen研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在小鼠P815腫瘤模型中，來(lái)源于腫瘤體細(xì)胞突變產(chǎn)生的多肽可被T細(xì)胞所識(shí)別，證實(shí)了腫瘤新生抗原（Neoantigen）的存在^[1]。腫瘤新生抗原是一類腫瘤特異性抗原，由腫瘤細(xì)胞基因突變而產(chǎn)生，并且可在細(xì)胞表面表達(dá)、加工和呈現(xiàn)，隨后在主要組織相容性復(fù)合物（major histocomp atibility complex, MHC）分子的作用下被T細(xì)胞識(shí)別，從而激活機(jī)體的免疫系統(tǒng)，引起一系列免疫應(yīng)答反應(yīng)。新生抗原來(lái)自腫瘤細(xì)胞中突變基因的表達(dá)，并不存在于正常的組織細(xì)胞中，因此可以引發(fā)真正的腫瘤特異性T細(xì)胞免疫反應(yīng)，避免對(duì)非腫瘤組織造成“脫靶”損傷。這些特點(diǎn)使得腫瘤新生抗原成為基于T細(xì)胞的腫瘤免疫治療的理想靶點(diǎn)，具有廣泛的治療前景和臨床應(yīng)用價(jià)值。

二、腫瘤新生抗原的來(lái)源
De Plaen及其同事當(dāng)年在小鼠腫瘤模型中所發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)新生抗原，其腫瘤突變基因與正�；�因相比只有一個(gè)核苷酸不同，這個(gè)單核苷酸的突變產(chǎn)生了一個(gè)氨基酸的變化，從而產(chǎn)生可被特異性T細(xì)胞識(shí)別的突變肽。從2012年開(kāi)始，高通量測(cè)序技術(shù)被廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步證明了腫瘤新生抗原可以從各種來(lái)源獲得，目前可分為以下5類：

1.基因組變異
包括單核苷酸變異（single-nucleotide variations, SNVs）和插入/缺失突變（insertions and deletions, Indels）。腫瘤細(xì)胞的遺傳不穩(wěn)定常導(dǎo)致大量突變，非同義突變編碼蛋白產(chǎn)生的變異肽可能通過(guò)MHC分子呈遞到腫瘤細(xì)胞表面，形成腫瘤新生抗原，這種SNVs突變是腫瘤中最常見(jiàn)的基因組水平突變類型。Indels是指處于外顯子區(qū)域的堿基發(fā)生移碼突變，從而形成一個(gè)新的開(kāi)放閱讀框，并可能產(chǎn)生大量與自身高度不同的腫瘤新生抗原。盡管Indels的發(fā)生頻率比SNVs低，但前者產(chǎn)生的新生抗原卻往往更具免疫原性。

2.基因融合
與正常組織細(xì)胞相比，腫瘤細(xì)胞大多數(shù)會(huì)發(fā)生基因組的結(jié)構(gòu)變異，包括倒位、缺失、重復(fù)和易位等。其中由基因組發(fā)生易位導(dǎo)致的基因融合會(huì)改變閱讀框，最終形成腫瘤新生抗原。

3.轉(zhuǎn)錄組選擇性剪接
選擇性剪接也是腫瘤新生抗原的重要來(lái)源。細(xì)胞維持基因組編碼產(chǎn)生蛋白多樣性的一種常見(jiàn)機(jī)制就是轉(zhuǎn)錄組的選擇性剪接，通過(guò)這種方式，基因的特定外顯子可能被排除在成熟的mRNA之外或保留特定內(nèi)含子，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)多樣性增加。

4.RNA編輯
RNA編輯是一種常見(jiàn)的轉(zhuǎn)錄后修飾，可以改變RNA序列中的特定核苷酸，也可以導(dǎo)致非同義替換，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。通過(guò)這種方式，腫瘤蛋白質(zhì)組的多樣性大大提高，從而形成大量的腫瘤新生抗原。

5.轉(zhuǎn)錄組非編碼區(qū)突變
來(lái)自非編碼區(qū)的突變也可成為腫瘤新生抗原的來(lái)源。有研究表明，許多非編碼區(qū)其實(shí)也具有編碼蛋白質(zhì)的能力，突變后產(chǎn)生的多肽可被MHC分子所遞呈，并可被免疫系統(tǒng)所識(shí)別。

三、腫瘤新生抗原的預(yù)測(cè)
腫瘤體細(xì)胞突變的來(lái)源非常廣泛，我們必須對(duì)這些突變序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，篩選出最能夠特異性引起機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)的候選新生抗原，這也是個(gè)性化腫瘤免疫治療中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

首先在得到患者的腫瘤組織后，可以通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)初步識(shí)別腫瘤體細(xì)胞的突變序列，再借助AI算法和質(zhì)譜技術(shù)預(yù)測(cè)潛在的腫瘤新生抗原，在這一過(guò)程中需要考慮很多因素，包括HLA分型、TCR結(jié)合力、MHC親和力、腫瘤新抗原來(lái)源等；還包括用來(lái)評(píng)估T細(xì)胞反應(yīng)的相關(guān)因素，如T細(xì)胞識(shí)別、TCR分析和免疫細(xì)胞分析等。基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的預(yù)測(cè)算法需要使用驗(yàn)證性數(shù)據(jù)集進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，其中數(shù)據(jù)類型、質(zhì)量和數(shù)量都會(huì)極大地影響算法的精度。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷積累，尤其是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的腫瘤新抗原數(shù)據(jù)，對(duì)于提高算法的準(zhǔn)確性極為關(guān)鍵。

四、腫瘤新生抗原在免疫治療中的應(yīng)用
基于腫瘤新生抗原的免疫活性，其在免疫治療領(lǐng)域的應(yīng)用策略有以下幾種：

1.個(gè)性化新生抗原疫苗
腫瘤新生抗原在免疫治療中最主要的應(yīng)用即開(kāi)發(fā)個(gè)性化的新生抗原疫苗。主要流程為：首先從患者身上獲取腫瘤組織和正常組織樣本，通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)鑒定出腫瘤的突變基因，再利用AI算法同時(shí)結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)分析預(yù)測(cè)出最有可能成為腫瘤新抗原的基因序列，然后經(jīng)濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，最終設(shè)計(jì)出針對(duì)新生抗原的的腫瘤疫苗。疫苗的形式多樣，包括多肽疫苗、核酸（DNA/mRNA）疫苗和樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）疫苗等，每種劑型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
 

圖1 研制個(gè)性化新生抗原疫苗的流程^[2]

2015年，Carreno團(tuán)隊(duì)在其研究中給3名晚期黑色素瘤患者接種了基于樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）的個(gè)性化疫苗，這也是首個(gè)使用新生抗原疫苗的人類臨床試驗(yàn)，其結(jié)果證明DC疫苗激活了患者體內(nèi)的特異性T細(xì)胞，增強(qiáng)了機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)^[2]。隨后nature期刊又報(bào)道了一項(xiàng)用于治療高危黑色素瘤的個(gè)性化多肽新抗原疫苗研究（圖2a），I期臨床試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果顯示，針對(duì)之前未經(jīng)治療的高危黑色素瘤（IIIB/C期和 IVM1a/b期）患者，在手術(shù)切除后進(jìn)行疫苗接種，達(dá)到了治愈的效果（圖2b）。
 

圖2 針對(duì)高危黑色素瘤患者設(shè)計(jì)的個(gè)性化多肽新抗原疫苗^[3]

2.基于新抗原的過(guò)繼細(xì)胞療法
例如在TCR-T療法中，可以對(duì)外周血T細(xì)胞的TCR進(jìn)行基因改造，引導(dǎo)其識(shí)別某些新抗原，以提高靶向腫瘤細(xì)胞的特異性。在基于TIL療法的臨床試驗(yàn)中，通過(guò)在體外擴(kuò)增對(duì)腫瘤新生抗原有特異性反應(yīng)的T細(xì)胞，再回輸?shù)睫D(zhuǎn)移性黑色素瘤患者體內(nèi)，其病情在十多年內(nèi)達(dá)到完全緩解。

3.新抗原與其他藥物聯(lián)合治療
臨床上也在嘗試將腫瘤新生抗原與其他療法如免疫檢查點(diǎn)抑制劑（如PD-1/PD-L1/CTLA-4）聯(lián)合使用，防止免疫逃逸，提高臨床治療療效。此外，放療、化療等傳統(tǒng)治療方法也可以增強(qiáng)新生抗原疫苗的作用。

五、總結(jié)
盡管基于腫瘤新生抗原的免疫療法在臨床試驗(yàn)中已顯示出明顯的治療效果，但其發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，如：尋找更有效的抗原、改進(jìn)預(yù)測(cè)新抗原的篩選方法、開(kāi)發(fā)不同腫瘤疫苗的遞送技術(shù)等等。當(dāng)然，隨著越來(lái)越多基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)的展開(kāi)，我們有理由相信，基于腫瘤新生抗原的療法仍然是癌癥免疫療法中很有前景的領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：
[1]de Plaen E, Lurquin C, van Pel A, et al. Immunogenic (tum-) variants of mouse tumor P815: cloning of the gene of tum- antigen P91A and identification of the tum- mutation[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1988, 85(7): 2274-2278.

[2]Zhang Z, Lu M, Qin Y, et al. Neoantigen: A New Breakthrough in Tumor Immunotherapy. Front Immunol. 2021;12:672356. Published 2021 Apr 16. doi:10.3389/fimmu.2021.672356.

[3]Carreno BM, Magrini V, Becker-Hapak M, et al. Cancer immunotherapy. A dendritic cell vaccine increases the breadth and diversity of melanoma neoantigen-specific T cells. Science. 2015;348(6236):803-808. doi:10.1126/science.aaa3828.