標(biāo)題：Personal Neoantigen Vaccines Induce Persistent Memory T Cell Responses and Epitope Spreading in Patients with Melanoma
期刊：Nat Med
影響因子：53.44
導(dǎo)讀
借助單細(xì)胞測序技術(shù)我們可以對一些腫瘤治療方法的療效進(jìn)行評估，例如個人新抗原疫苗被認(rèn)為是誘導(dǎo)、放大和多樣化抗腫瘤 T 細(xì)胞反應(yīng)的有效方法。8 位曾接受過手術(shù)的黑色素瘤治療的患者疾病復(fù)發(fā)，對他們應(yīng)用疫苗治療并評估其臨床療效與引起的循環(huán)免疫反應(yīng)。這幾位患者接受 Neo Vax 的治療時長中位數(shù)為 4 年，這是一種長肽鏈疫苗，平均為每個病人靶向 20 個針對其自身腫瘤的新抗原。所有患者均存活，其中 6 例無活躍疾病癥狀。實驗人員觀察到疫苗接種后新抗原特異性 T 細(xì)胞反應(yīng)的長期持久性，體外檢測能夠找到記憶表型的新抗原特異性 T 細(xì)胞。隨著時間的推移，新抗原特異性 T 細(xì)胞克隆多樣化，隨之出現(xiàn)多種 T 細(xì)胞受體克隆型，顯示出不同的功能親和性。此外，他們檢測到疫苗接種和抗原表位擴(kuò)散后新抗原特異性 T 細(xì)胞克隆腫瘤浸潤的證據(jù)，提示靶向疫苗誘導(dǎo)腫瘤殺傷。因此，個人新抗原肽疫苗誘導(dǎo)的 T 細(xì)胞應(yīng)答持續(xù)多年并且能拓寬黑色素瘤患者的腫瘤特異性細(xì)胞毒性范圍。
科學(xué)問題
個性化定制的疫苗在持續(xù)數(shù)年的腫瘤治療中效果如何？
實驗設(shè)計
8 位高風(fēng)險黑色素瘤復(fù)發(fā)患者在整個療程中取自不同時間節(jié)點的外周血細(xì)胞。
技術(shù)平臺
10X genomics
1、疫苗誘導(dǎo)的新抗原特異性 CD4+ T 細(xì)胞表現(xiàn)出記憶和細(xì)胞毒性特征
為驗證疫苗的療效機(jī)制，實驗人員首先著手確定在注射后患者體內(nèi)疫苗誘導(dǎo)的新抗原特異性 T 細(xì)胞演化流程。為此他們對每位患者免疫新抗原的 T 細(xì)胞轉(zhuǎn)錄特征進(jìn)行評估，聚焦于新抗原免疫的 CD4+ T 細(xì)胞的分離與辨認(rèn)。被成功分離且在一系列時間節(jié)點上數(shù)據(jù)可用的樣本共有 4 個，實驗證明在這些 PBMC 樣品中 CD4+ T 細(xì)胞能夠在體外被檢測到（從第三周開始接種疫苗，持續(xù)整個療程）（圖 1a，b）。對這 4 名病人中的 3 位進(jìn)行單細(xì)胞測序，在合并所有的細(xì)胞并聚類后，共定義出 4 個細(xì)胞類群（圖 1d）。對每個聚類的顯著基因進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)每個不同的 T 細(xì)胞狀態(tài)都由特定的基因標(biāo)記辨別（圖 1d，e）。為了確定疫苗接種的特定階段是否與不同的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)相關(guān)，實驗人員根據(jù)轉(zhuǎn)錄識別簇評估每個時間點的組成（圖 1d，f）。在接種前樣本中分離出來的 CD4+ T 細(xì)胞主要表現(xiàn)為“幼稚樣”T 細(xì)胞表型（cluster 0）。在開始治療與加強(qiáng)針注射后（8-20 周）分離出來的 T 細(xì)胞主要存在于 cluster1,2 中，揭示了在注射治療過程中 T 細(xì)胞有關(guān)細(xì)胞毒性和淋巴細(xì)胞凋亡樣（AICD）狀態(tài)的轉(zhuǎn)變（圖 1g）。在經(jīng)歷一次加強(qiáng)針注射的 4 周后大多數(shù)被分選出的 T 細(xì)胞表現(xiàn)出記憶樣表型。綜上，實驗結(jié)果闡述了在接種新抗原特異性疫苗后 T 細(xì)胞從幼稚到效應(yīng)，凋亡，到記憶分化狀態(tài)的明顯轉(zhuǎn)變。
圖 1 新抗原特異性 T 細(xì)胞在疫苗接療程中的轉(zhuǎn)錄譜
2、在接種疫苗和抗 PD- 1 治療后，新抗原特異性 TCR 克隆型多樣化
為確定在整個疫苗療程中新抗原特異性 T 細(xì)胞的克隆組成轉(zhuǎn)變，研究人員也對這 3 位病人的 TCR 圖譜進(jìn)行了評估。在接受疫苗注射（3，8，12 周）后和加強(qiáng)針注射（16，20，24 周）后能夠觀察到新克隆型的多種 T 細(xì)胞迅速出現(xiàn)（圖 2）。他們也評估了 2 和 6 號病人在注射疫苗并進(jìn)行派姆單抗治療后的新抗原特異性 T 細(xì)胞圖譜多樣性。對于這兩名患者，經(jīng)歷疫苗注射和派姆單抗治療后在第 16 周經(jīng)過一輪體外刺激，可以檢測到靶向新抗原的 CD4+ T 細(xì)胞群（圖 3a）。2 號病人的 TCR 克隆型分析顯示，在 16 周檢測到的 99 個（25%)mut-adm2 特異性 TCR 克隆型中，25 個（25%) 在派姆單抗治療啟動后大約一年后的 89 周仍然存在；值得注意的是，15 個克隆型中有 13 個（87%) 被證實為抗原反應(yīng)型（圖 3b）。在第 16 周出現(xiàn)的 10 個主要克隆型中，有 5 個仍然存在于派姆單抗治療一年后觀察到的 10 個主要克隆型中，在派姆單抗啟動一年后 10 個主要的克隆型中有 9 個在第 16 周中就已經(jīng)存在（圖 3C）。在第 16 周時，10 個主要的克隆型中有 9 個仍然在派姆單抗啟動一年后觀察到的 10 個主要克隆型中，所有出現(xiàn)在派姆單抗處理一年后的 10 個主要的克隆在第 16 周就已經(jīng)存在（圖 3C）。總之，這些種群動態(tài)表明，在抗 PD- 1 治療后，TCR 克隆型會呈現(xiàn)出大量維持以及新克隆型的出現(xiàn)會使 TCR 庫發(fā)生轉(zhuǎn)變。
圖 2 新抗原特異性 T 細(xì)胞的 TCR 圖譜動力學(xué)
圖 3 在疫苗注射和 PD- 1 抑制后新型抗原特異性 TCR 動力學(xué)
3、個人新抗原疫苗誘導(dǎo)產(chǎn)生持續(xù)數(shù)年的記憶 T 細(xì)胞反應(yīng)和 TCR 克隆型
為了評估疫苗誘導(dǎo)的新抗原特異性 T 細(xì)胞的長期持久性，實驗人員使用開始接種疫苗后 28 至 55 個月收集的 PBMC 樣本檢測 T 細(xì)胞應(yīng)答情況。結(jié)果表明，在疫苗注射的 4.5 年后 T 細(xì)胞對曾經(jīng)免疫處理過的大多數(shù)多肽仍能做出響應(yīng)（圖 4a）。在長時間節(jié)點上都保留有可利用的 bulk TCR 測序數(shù)據(jù)的樣本中，他們檢測到了 7 個同樣被單細(xì)胞 TCR 測序在治療初期和強(qiáng)化針注射階段找到的 TCRα/ β 對（圖 4c），在克隆水平上證明了疫苗誘導(dǎo)的 T 細(xì)胞在接種疫苗后還能存活數(shù)年。
圖 4 疫苗誘導(dǎo)的新抗原特異性 T 細(xì)胞能夠存活數(shù)年
4、個人新抗原疫苗誘導(dǎo) T 細(xì)胞反應(yīng)的表位擴(kuò)散，提示腫瘤細(xì)胞溶解
由于無法對患者直接評估疫苗介導(dǎo)的抗腫瘤效果，考慮到腫瘤的破壞會釋放出新的腫瘤相關(guān)抗原（TAA），因此實驗人員針對這些擴(kuò)散開的額外抗原進(jìn)行檢測（圖 5a）。對于 3 號病人他們共檢測出 2 個非疫苗來源的新抗原（mut-EYA3 和 mut-P2RY4）（圖 5b）。對于 2 號和 6 號病人，他們在 2 號病人體內(nèi)檢測出了 mut-AGAP3c，MAGEF，mut-AGAP3b 和 MAGED 4 個抗原（圖 5c），而 6 號病人體內(nèi)未觀察到非疫苗肽的應(yīng)答。對于 2,3 號病人，他們分別觀察到 CD4+ T 細(xì)胞對已識別的非疫苗新抗原的持續(xù)應(yīng)答持續(xù)到接種疫苗后 4.5 年和 4 年（圖 5d）。總之，上述數(shù)據(jù)顯示，在接種疫苗后早期可檢測到表位擴(kuò)散，在抗 PD - 1 治療后可擴(kuò)展到其他靶點，并持續(xù)數(shù)年。
圖 5 疫苗誘導(dǎo)的 T 細(xì)胞反應(yīng)擴(kuò)散到非疫苗新抗原和 TAA 表位
參考文獻(xiàn)：
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