免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
藉助基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
mRNA疫苗
除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經測試了基於新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。
四、成像技術/光熱療法/光動力療法
成像技術、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌症免疫治療的其它聯合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內的成像指導方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌症免疫療法的一個主要挑戰是，當應用於大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數情況下優先的治療程序是手術切除原發腫瘤，但直接手術切除並不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術，使用光敏劑產生活性氧，以誘導癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發性腫瘤以及觸發腫瘤抗原（包括新抗原）、內源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據表明，光熱療法和光動力療法誘導的免疫響應可與化療[18]（2018年發表的一項研究顯示，光熱療法聯合化療能夠誘導強大的系統性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經治療的腫瘤）和免疫療法[19]協同。
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
藉助基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
mRNA疫苗
除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經測試了基於新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。
四、成像技術/光熱療法/光動力療法
成像技術、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌症免疫治療的其它聯合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內的成像指導方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌症免疫療法的一個主要挑戰是，當應用於大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數情況下優先的治療程序是手術切除原發腫瘤，但直接手術切除並不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術，使用光敏劑產生活性氧，以誘導癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發性腫瘤以及觸發腫瘤抗原（包括新抗原）、內源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據表明，光熱療法和光動力療法誘導的免疫響應可與化療[18]（2018年發表的一項研究顯示，光熱療法聯合化療能夠誘導強大的系統性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經治療的腫瘤）和免疫療法[19]協同。
聯合化療與光熱療法來清除遠端繼發性腫瘤（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
總結
每一種免疫療法都有其獨特的優勢：1）通過納米顆粒遞送新抗原肽疫苗提供了一種真正的患者特異性治療，可根據個體的腫瘤進行定製；2)利用納米顆粒或多聚物遞送編碼新抗原的RNA的基因療法已顯示出良好的療效；3）包括基因工程T細胞過繼轉移在內的個性化細胞療法能有效促進抗腫瘤免疫力，增強效應細胞功能；4）樹突狀細胞疫苗可將新抗原在體內呈遞給患者的T細胞。目前來說，最重要的是如何將這些策略聯合起來，以促進協同的抗癌作用，從而達到前所未有的治療效果。未來，最理想的目標是，針對癌症患者的個性化免疫療法不僅能根除腫瘤，還能在患者的餘生中保持抗腫瘤免疫。
用於個性化癌症免疫療法的不同技術的臨床優勢和障礙
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
藉助基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
mRNA疫苗
除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經測試了基於新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。
四、成像技術/光熱療法/光動力療法
成像技術、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌症免疫治療的其它聯合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內的成像指導方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌症免疫療法的一個主要挑戰是，當應用於大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數情況下優先的治療程序是手術切除原發腫瘤，但直接手術切除並不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術，使用光敏劑產生活性氧，以誘導癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發性腫瘤以及觸發腫瘤抗原（包括新抗原）、內源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據表明，光熱療法和光動力療法誘導的免疫響應可與化療[18]（2018年發表的一項研究顯示，光熱療法聯合化療能夠誘導強大的系統性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經治療的腫瘤）和免疫療法[19]協同。
聯合化療與光熱療法來清除遠端繼發性腫瘤（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
總結
每一種免疫療法都有其獨特的優勢：1）通過納米顆粒遞送新抗原肽疫苗提供了一種真正的患者特異性治療，可根據個體的腫瘤進行定製；2)利用納米顆粒或多聚物遞送編碼新抗原的RNA的基因療法已顯示出良好的療效；3）包括基因工程T細胞過繼轉移在內的個性化細胞療法能有效促進抗腫瘤免疫力，增強效應細胞功能；4）樹突狀細胞疫苗可將新抗原在體內呈遞給患者的T細胞。目前來說，最重要的是如何將這些策略聯合起來，以促進協同的抗癌作用，從而達到前所未有的治療效果。未來，最理想的目標是，針對癌症患者的個性化免疫療法不僅能根除腫瘤，還能在患者的餘生中保持抗腫瘤免疫。
用於個性化癌症免疫療法的不同技術的臨床優勢和障礙
數據來源：Nature Biomedical Engineering
素材來源及相關推薦
以上內容摘編自8月12日發表在Nature Biomedical Engineering上題為“Engineeringpatient-specific cancer immunotherapies”的綜述[20]，由於文章多次提到納米技術在改善癌症免疫療法中可發揮重要作用，在此向感興趣的讀者推薦該綜述的通訊作者、密歇根大學的JamesJ. Moon博士不久前在Nature Reviews Materials上發表的另一篇題為“Cancer nanomedicine for combination cancer immunotherapy”的綜述[21]，作者們深入討論了納米顆粒如何被用於重編程腫瘤微環境以及觸發系統性抗腫瘤免疫力，從而協同免疫療法對抗晚期癌症。
基於納米醫學的聯合癌症免疫療法的臨床前研究
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
藉助基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
mRNA疫苗
除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經測試了基於新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。
四、成像技術/光熱療法/光動力療法
成像技術、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌症免疫治療的其它聯合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內的成像指導方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌症免疫療法的一個主要挑戰是，當應用於大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數情況下優先的治療程序是手術切除原發腫瘤，但直接手術切除並不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術，使用光敏劑產生活性氧，以誘導癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發性腫瘤以及觸發腫瘤抗原（包括新抗原）、內源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據表明，光熱療法和光動力療法誘導的免疫響應可與化療[18]（2018年發表的一項研究顯示，光熱療法聯合化療能夠誘導強大的系統性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經治療的腫瘤）和免疫療法[19]協同。
聯合化療與光熱療法來清除遠端繼發性腫瘤（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
總結
每一種免疫療法都有其獨特的優勢：1）通過納米顆粒遞送新抗原肽疫苗提供了一種真正的患者特異性治療，可根據個體的腫瘤進行定製；2)利用納米顆粒或多聚物遞送編碼新抗原的RNA的基因療法已顯示出良好的療效；3）包括基因工程T細胞過繼轉移在內的個性化細胞療法能有效促進抗腫瘤免疫力，增強效應細胞功能；4）樹突狀細胞疫苗可將新抗原在體內呈遞給患者的T細胞。目前來說，最重要的是如何將這些策略聯合起來，以促進協同的抗癌作用，從而達到前所未有的治療效果。未來，最理想的目標是，針對癌症患者的個性化免疫療法不僅能根除腫瘤，還能在患者的餘生中保持抗腫瘤免疫。
用於個性化癌症免疫療法的不同技術的臨床優勢和障礙
數據來源：Nature Biomedical Engineering
素材來源及相關推薦
以上內容摘編自8月12日發表在Nature Biomedical Engineering上題為“Engineeringpatient-specific cancer immunotherapies”的綜述[20]，由於文章多次提到納米技術在改善癌症免疫療法中可發揮重要作用，在此向感興趣的讀者推薦該綜述的通訊作者、密歇根大學的JamesJ. Moon博士不久前在Nature Reviews Materials上發表的另一篇題為“Cancer nanomedicine for combination cancer immunotherapy”的綜述[21]，作者們深入討論了納米顆粒如何被用於重編程腫瘤微環境以及觸發系統性抗腫瘤免疫力，從而協同免疫療法對抗晚期癌症。
基於納米醫學的聯合癌症免疫療法的臨床前研究
免疫療法被認為是癌症治療的第四大支柱(與手術、放療和化療並列)，通過增強免疫系統靶向和殺傷腫瘤細胞的能力發揮作用，包括1）阻斷抑制性免疫檢查點通路的抗體、2）基於樹突狀細胞和工程化T細胞的細胞療法，以及3）觸發腫瘤中抗原特異性免疫反應的疫苗等。近幾年，阻斷CTLA-4和PD-1這兩個免疫檢查點蛋白的抗體已成為癌症治療遊戲規則的改變者。這些抗體可將T細胞從CTLA-4和PD-1通路介導的免疫抑制中解放出來，已被證明可促進有效、持久的T細胞反應，從而消除腫瘤，導致癌症緩解。不過，遺憾的是，僅10%-30%的癌症患者可獲益於這類免疫檢查點阻斷療法，這使得科學家們對提高患者的響應率產生了濃厚的興趣。實現這一目標的一個策略是，將免疫檢查點阻斷療法與細胞療法或治療性疫苗相結合。
個性化免疫療法的工程化途徑：1）收集癌症患者的腫瘤樣本；2）將腫瘤基因組序列與體細胞基因組序列進行比對，以確定突變，再借助算法預測新抗原；3-4）生產新抗原特異性DNA、RNA和肽疫苗，並製成個性化納米藥物，用於聯合癌症免疫療法；5）新抗原也可用於產生樹突狀細胞疫苗或新抗原特異性T細胞；6）編碼新抗原特異性scFv或TCRs的基因可被轉導至外周血淋巴細胞中，以產生腫瘤反應性T細胞，用於過繼轉移到患者體內。（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
一、過繼T細胞療法
從患者血液中分離出來的T細胞能夠被純化以包含特定的T細胞群，這些T細胞群之後可通過基因改造來提高抗腫瘤效果。事實上，除免疫檢查點阻斷外，過繼T細胞療法(ACT)也已成為癌症免疫療法的主流，它包括體外純化和操縱來源於患者的T細胞，以及隨後將工程改造後的T細胞注射回患者體內。腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs，從患者腫瘤活檢中分離出來，並通過IL-2刺激在體外擴增)代表了首類過繼T細胞療法，然而，儘管其在腫瘤特異性方面具有優勢，但療效有限。TCR-T和CAR-T是另外兩種過繼T細胞療法，兩者都是基於外周血T細胞，其中，CAR-T療法已被證明在治療血液學惡性腫瘤方面療效顯著，FDA於2017年批准了兩款這類產品上市（tisagenlecleucel和axicabtagene ciloleucel），用於治療急性淋巴細胞白血病和大B細胞淋巴瘤。
CAR-T等T細胞工程療法成功的一個主要因素是具有抗原特異性，然而，如果靶抗原在癌細胞和正常細胞中都表達，這類T細胞療法可能會造成嚴重的毒性，因此，如何產生儘可能只靶向癌細胞的CAR-T細胞，以最小化毒副作用，增加療效是該領域的研究重點。有研究證實，提高T細胞工程療法腫瘤細胞特異性的一種方法是開發靶向新抗原（neoantigen，腫瘤細胞所表達的突變蛋白，在健康細胞中不存在）的T細胞。
過繼T細胞療法的另一限制是需要在體外產生足夠數量的細胞，而體外T細胞擴增是一個需要專業技能的勞動密集型過程，這就限制了這類療法的可用性。一種可能的解決方案是在外周血T淋巴細胞中原位轉染CAR基因[1]，這可以通過攜帶CD19 CAR基因的CD3定向納米顆粒來實現。另一種解決策略是開發人工抗原提呈細胞，以便在體外增殖過程中更有效地擴增功能性T細胞。
CAR基因向外周血T淋巴細胞的原位靶向遞送（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
當CAR-T等基因改造後的T細胞被回輸到患者體內後，維持這些細胞的生存能力及其腫瘤浸潤特性也是一大挑戰，尤其當利用過繼T細胞療法對抗實體瘤時。確保轉移到患者體內的T細胞增殖以及歸巢到腫瘤中至關重要。為了達到這一目的，有研究[2]在CD8+T細胞表面添加了攜帶IL-15超激動劑和IL-21細胞因子的脂質納米顆粒（實現細胞因子的局部遞送）。這些生物材料能夠使藥物特異性靶向被轉移到患者體內的細胞，避免脫靶免疫調節，從而安全的提高T細胞療法的療效。此外，其它研究顯示，生物聚合物（如海藻酸鹽水凝膠）也能夠支持過繼轉移後T細胞的生存和增殖。
二、樹突狀細胞疫苗
基於來源於患者的、呈遞腫瘤相關抗原（TAAs）的樹突狀細胞（通過外周血單核細胞的體外分化獲得）的細胞療法也可被回輸到患者體內，以增強T細胞活化及腫瘤細胞殺傷。
早在2001年，就有研究[3]顯示，10名兒童轉移性實體瘤（包括神經母細胞瘤、骨肉瘤和腎細胞癌）患者接受每兩週一次的樹突狀細胞疫苗接種後，有5人病情穩定，1人腫瘤明顯消退；之後，陸續有研究證實樹突狀細胞疫苗對抗其它類型癌症（如多形性成膠質細胞瘤[4]、卵巢癌[5]）的潛能。不過，這些前期研究中使用的樹突狀細胞疫苗儘管耐受性良好，且改善了患者的生存結果，但並未使腫瘤完全緩解或消退。基於這一現狀，科學家們開始開發呈遞新抗原的DC疫苗，以期待改善這類疫苗的療效。
2015年，一項涉及3例先前接受過抗CTLA-4療法治療的黑色素瘤患者的I期臨床試驗[6]使用了一種系統的方法來產生攜帶新抗原的DC疫苗。首先，研究者們對患者的腫瘤進行了外顯子組測序，以識別具有錯義突變的新抗原表位（neoepitopes），並利用預測性人類白細胞抗原(HLA)結合親和力工具和基因表達分析對這些新抗原表位進行了篩選；接著，呈遞新抗原的樹突狀細胞被輸注到患者體內。每名患者的治療方案中，一半（3個）的新抗原誘導了顯著的新抗原特異性CD8+T細胞擴增。
儘管一些研究顯示了令人期待的結果，但DC疫苗要想轉化為用於患者的可靠療法具有挑戰性，這部分是因為這種療法需要訓練有素的人員和專門的設備來將外周血單核細胞體外分化為樹突狀細胞，以及將樹突狀細胞與腫瘤抗原或腫瘤裂解液一起孵育。此外，呈遞MHC-肽複合物的樹突狀細胞的產量並不穩定，取決於患者外周血單核細胞的狀況。另一方面，給藥後，僅<4%的樹突狀細胞疫苗可歸巢到淋巴組織。可喜的是，這些侷限性都有望通過新的工程方法來解決，例如使用可注射的海藻酸鹽水凝膠進行原位接種[7-9]（這種方法不需要在體外操縱樹突狀細胞），以啟動局部樹突狀細胞，觸發抗腫瘤免疫反應。
另一種改進樹突狀細胞疫苗的工程解決方案是利用外泌體。有研究[10]證實，在培養樹突狀細胞時加入外泌體能夠通過“包含腫瘤抗原的外泌體與樹突狀細胞之間自然發生的膜交換”促進樹突狀細胞的抗原提呈。
三、基於新抗原的疫苗
除了患者特異性細胞療法，一些科學家團隊證實，基於腫瘤新抗原的疫苗也有望改善癌症免疫治療。
個性化疫苗的製備過程（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
肽疫苗
2012年至今，大量證據[11-13]表明，新抗原肽疫苗能夠釋放新抗原特異性T細胞的殺傷潛能（尤其在與免疫檢查點阻斷聯合時），並以有限的副作用發揮殺傷腫瘤的作用。相關試驗還顯示，新抗原疫苗可作為一種治療策略，用於防止腫瘤復發和轉移。不過，開發出安全有效的抗腫瘤新抗原療法非常具有挑戰，因為新抗原的氨基酸組成對其等電性質有重要影響，會使新抗原肽疫苗在非目標組織中積累，或者並不有限靶向淋巴組織而通過系統循環傳播。這種遞送障礙會導致僅有一小部分被注射到體內的疫苗到達靶組織，降低疫苗的效力，因此，需要有效的遞送策略來增強新抗原及其佐劑分子向淋巴結的轉運。一些研究已經證實，基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤[14]、DNA-RNA納米膠囊[15]、PC7A納米顆粒[16]等技術可在提高新抗原肽疫苗靶向性方面提供幫助。這些納米疫苗為基於新抗原的疫苗接種提供了令人興奮的概念驗證結果。
藉助基於合成高密度脂蛋白(sHDL)的納米圓盤進行個體化新抗原疫苗接種（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
mRNA疫苗
除了肽疫苗，一些早期臨床試驗[17]和臨床前研究已經測試了基於新抗原的mRNA疫苗的安全性和免疫原性。此外，有證據表明，mRNA新抗原疫苗與免疫檢查點阻斷的協同為促進T細胞存活以及增強抗腫瘤免疫反應的強度和效力提供了一種臨床適用的途徑。
四、成像技術/光熱療法/光動力療法
成像技術、光熱療法(PTTs)和光動力療法(PDT)是有望改善癌症免疫治療的其它聯合途徑。包括磁共振成像(MRI)、PET–CT在內的成像指導方法（image-guided methods）有望通過精確控制藥物釋放的時間和位置限制聯合免疫療法的脫靶毒性[124-129]。光熱療法使用可在近紅外光照射下產生熱量的光熱劑或金納米顆粒(GNPs)，當光熱劑或金納米顆粒被遞送到腫瘤中時，可通過紅外光照射使腫瘤消融（癌症免疫療法的一個主要挑戰是，當應用於大型腫瘤時，療效通常有限。雖然在大多數情況下優先的治療程序是手術切除原發腫瘤，但直接手術切除並不總是可行的。在這種情況下，光熱療法可能會提供另一種選擇）。光動力療法是一種類似的技術，使用光敏劑產生活性氧，以誘導癌細胞細胞凋亡。已有一些研究成果支持使用光熱療法和光動力療法來消除原發性腫瘤以及觸發腫瘤抗原（包括新抗原）、內源性危險信號和促炎細胞因子的釋放。另有證據表明，光熱療法和光動力療法誘導的免疫響應可與化療[18]（2018年發表的一項研究顯示，光熱療法聯合化療能夠誘導強大的系統性抗腫瘤免疫來對抗擴散且未經治療的腫瘤）和免疫療法[19]協同。
聯合化療與光熱療法來清除遠端繼發性腫瘤（圖片來源：Nature Biomedical Engineering）
總結
每一種免疫療法都有其獨特的優勢：1）通過納米顆粒遞送新抗原肽疫苗提供了一種真正的患者特異性治療，可根據個體的腫瘤進行定製；2)利用納米顆粒或多聚物遞送編碼新抗原的RNA的基因療法已顯示出良好的療效；3）包括基因工程T細胞過繼轉移在內的個性化細胞療法能有效促進抗腫瘤免疫力，增強效應細胞功能；4）樹突狀細胞疫苗可將新抗原在體內呈遞給患者的T細胞。目前來說，最重要的是如何將這些策略聯合起來，以促進協同的抗癌作用，從而達到前所未有的治療效果。未來，最理想的目標是，針對癌症患者的個性化免疫療法不僅能根除腫瘤，還能在患者的餘生中保持抗腫瘤免疫。
用於個性化癌症免疫療法的不同技術的臨床優勢和障礙
數據來源：Nature Biomedical Engineering
素材來源及相關推薦
以上內容摘編自8月12日發表在Nature Biomedical Engineering上題為“Engineeringpatient-specific cancer immunotherapies”的綜述[20]，由於文章多次提到納米技術在改善癌症免疫療法中可發揮重要作用，在此向感興趣的讀者推薦該綜述的通訊作者、密歇根大學的JamesJ. Moon博士不久前在Nature Reviews Materials上發表的另一篇題為“Cancer nanomedicine for combination cancer immunotherapy”的綜述[21]，作者們深入討論了納米顆粒如何被用於重編程腫瘤微環境以及觸發系統性抗腫瘤免疫力，從而協同免疫療法對抗晚期癌症。
基於納米醫學的聯合癌症免疫療法的臨床前研究
數據來源：Nature Reviews Materials