受PROTAC啟發(fā)，許巧兵團(tuán)隊(duì)開發(fā)出基于抗原靶向降解的癌癥疫苗

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作者：王聰來(lái)源：生物世界

2024-12-02

產(chǎn)生強(qiáng)大以抗原特異性T細(xì)胞為基礎(chǔ)的細(xì)胞免疫，從而靶向和清除腫瘤細(xì)胞，是開發(fā)有效腫瘤疫苗的理想結(jié)果。

產(chǎn)生強(qiáng)大以抗原特異性T細(xì)胞為基礎(chǔ)的細(xì)胞免疫，從而靶向和清除腫瘤細(xì)胞，是開發(fā)有效腫瘤疫苗的理想結(jié)果。細(xì)胞毒性T細(xì)胞通過識(shí)別抗原呈遞細(xì)胞（APC）表面的肽-MHC-I復(fù)合物來(lái)啟動(dòng)這些免疫應(yīng)答。

腫瘤抗原處理和MHC-I交叉呈遞是產(chǎn)生特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞應(yīng)答的關(guān)鍵步驟。具體來(lái)說，腫瘤疫苗中的抗原必須經(jīng)過三個(gè)步驟：1）被抗原呈遞細(xì)胞內(nèi)吞；2）從內(nèi)吞內(nèi)溶酶體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)；3）通過泛素-蛋白酶體途徑（UPP）降解為短肽（大約8-13個(gè)氨基酸）。然而，由于抗原呈遞效率有限，開發(fā)高效的腫瘤疫苗仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

2024年11月28日，塔夫茨大學(xué)許巧兵教授團(tuán)隊(duì)（趙宇博士為第一作者）在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 上發(fā)表了題為：Antitumour vaccination via the targeted proteolysis of antigens isolated from tumour lysates 的研究論文。

受蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）技術(shù)的啟發(fā)，該研究開發(fā)了一種抗原靶向降解腫瘤疫苗（TAgD-TVac），該腫瘤疫苗由靶向淋巴結(jié)的脂質(zhì)納米顆粒（LNP）組成，LNP封裝了預(yù)先偶聯(lián)了E3泛素連接酶配體的腫瘤抗原，從而利用泛素-蛋白酶體途徑（UPP）來(lái)靶向降解抗原以增強(qiáng)抗原處理和交叉呈遞。

在黑色素瘤、三陰性乳腺癌、肺癌及卵巢癌小鼠模型中，皮下注射該疫苗，均可誘導(dǎo)抗原特異性適應(yīng)性免疫和免疫記憶，并抑制腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，還能與免疫檢查點(diǎn)阻斷療法聯(lián)合，進(jìn)一步改善治療結(jié)局。

Antitumour vaccination via the targeted proteolysis of antigens isolated from tumour lysates

改善內(nèi)吞溶酶體逃逸可以增加腫瘤抗原進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中的量，從而增強(qiáng)MHC-I介導(dǎo)的交叉呈遞，但這可能增加消化酶從內(nèi)吞溶酶體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致細(xì)胞壞死。通過泛素-蛋白酶體途徑（UPP）增加逃逸的腫瘤抗原的加工和呈遞可以改善細(xì)胞毒性T細(xì)胞的反應(yīng)和抗腫瘤活性，但這種方法很少被研究。

在UPP介導(dǎo)的蛋白降解中，一個(gè)限速步驟是將E3泛素連接酶招募到目標(biāo)蛋白上。然而，通過UPP將腫瘤抗原降解為抗原肽并不是一個(gè)有效的過程，因?yàn)樵趽頂D的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中，腫瘤抗原無(wú)法被招募到E3泛素連接酶。

近年來(lái)，隨著化學(xué)生物學(xué)的發(fā)展，一種基于UPP的蛋白質(zhì)靶向降解工具被開發(fā)出來(lái)——蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC），它通過招募E3泛素連接酶來(lái)靶向特定蛋白，從而進(jìn)行泛素化和蛋白酶體降解。

受PROTAC技術(shù)的啟發(fā)，該研究開發(fā)抗原靶向降解腫瘤疫苗（Targeted Antigen Degradation-based Tumour Vaccine，TAgD-TVac），該疫苗使用預(yù)先與腫瘤抗原結(jié)合的配體，該配體可以招募一個(gè)E3泛素連接酶，從而將腫瘤抗原導(dǎo)向泛素-蛋白酶體途徑（UPP），進(jìn)行擴(kuò)增的交叉呈遞和穩(wěn)健的細(xì)胞毒性T細(xì)胞活化。

TAgD-TVac是通過將預(yù)先偶聯(lián)的腫瘤抗原裝載到許巧兵團(tuán)隊(duì)此前開發(fā)的具有優(yōu)越的淋巴結(jié)（LN）靶向能力的佐劑脂質(zhì)納米顆粒（LNP）中構(gòu)建的。淋巴結(jié)是執(zhí)行免疫監(jiān)視和激活的主要器官，含有多種抗原呈遞細(xì)胞和淋巴細(xì)胞。

具體來(lái)說，研究團(tuán)隊(duì)用AHPC（E3泛素連接酶pVHL的配體）對(duì)腫瘤抗原進(jìn)行共價(jià)修飾，以獲得AHPC偶聯(lián)的腫瘤抗原。在皮下注射給藥后，TAgD-TVac能夠在淋巴結(jié)中有效聚集。佐劑LNP首先被抗原呈遞細(xì)胞（包括樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）攝取，然后通過抗原呈遞細(xì)胞歸巢到達(dá)淋巴結(jié)。在抗原呈遞細(xì)胞中，預(yù)先偶聯(lián)的腫瘤抗原從LNP中釋放出來(lái)，并在E3連接酶配體的指導(dǎo)下與E3連接酶結(jié)合，從而進(jìn)行泛素化和蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白降解。降解產(chǎn)生的抗原肽被裝載到MHC-I上，從而誘導(dǎo)強(qiáng)大的細(xì)胞毒性T細(xì)胞交叉啟動(dòng)。

通過將TAgD-TVac與模型抗原卵清蛋白（OVA）配制來(lái)確認(rèn)擴(kuò)增交叉呈遞。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)TAgD-TVac處理的抗原呈遞細(xì)胞在細(xì)胞表面的MHC-I上表現(xiàn)出強(qiáng)烈的OVA衍生肽交叉呈遞。在表達(dá)OVA的黑色素瘤小鼠模型中，TAgD-TVac觸發(fā)了增強(qiáng)的細(xì)胞毒性T細(xì)胞交叉啟動(dòng)和強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。

為了評(píng)估TAgD-TVac的普遍性及其臨床可轉(zhuǎn)化性，研究團(tuán)隊(duì)使用TAgD-TVac對(duì)抗多種類型的實(shí)體瘤，包括三陰性乳腺癌（皮下注射腫瘤模型）、肺癌（體內(nèi)原位腫瘤模型）和卵巢癌（臨床不可手術(shù)腫瘤模型）。利用從腫瘤細(xì)胞中分離的腫瘤裂解蛋白（TLP）制備個(gè)性化的TAgD-TVac，發(fā)現(xiàn)TAgD-TVac能夠抑制這些腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。此外，TAgD-TVac還可以與免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）療法協(xié)同作用，進(jìn)一步改善治療結(jié)局，從而為提高患者應(yīng)答率鋪平了一條有希望的道路。

利用從腫瘤細(xì)胞中分離的腫瘤裂解蛋白（TLP）制備個(gè)性化的TAgD-TVac