核酸药物重塑肿瘤免疫微环境

肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）是一个复杂、异质性的环境，由基质细胞、内皮细胞以及被招募的免疫细胞组成。其特征是血管渗漏、特殊的肿瘤特异性细胞外基质(ECM)、细胞因子和生长因子。TME在肿瘤发生、肿瘤进展和转移过程中起着重要作用，支持肿瘤细胞逃避免疫系统和促进化疗耐药。不同的细胞类型，如CAF、TAM（促肿瘤表型）、MDSC和Treg以及耐受性DC有助于免疫抑制肿瘤环境的建立和维持。TME通过各种机制抑制肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)的效应作用，从而破坏了免疫监视。

肿瘤微环境（Signal Transduction and Targeted Therapy (2020) 5:166）

肿瘤组织的进一步特征包括：由Warburg effect 引起的酸性(≈pH6.5)、低氧、不同基质酶如基质金属蛋白酶(MMPs)的表达，以及氧化还原电位以及活性氧(reactive oxygen species , ROS)水平升高。这些特性阻碍抗肿瘤药物递送，现在也有很多药企依此构建肿瘤微环境特异性药物，增加肿瘤靶向。

免疫治疗方法的目的通常是唤起肿瘤组织内从免疫抑制到免疫敏感的转变，然后可以被先天和适应的免疫系统有效地杀灭。

核酸药物重建肿瘤微环境

在免疫抑制TME中，发挥促炎和抗炎特性的可溶性介质（细胞因子和生长因子）比例失衡，从而促进肿瘤免疫逃逸和肿瘤发生。有两种选择可以抵消这种不平衡，一方面，促炎细胞因子的过度表达可以刺激免疫系统。另一方面，通过抑制/中和抗炎信号，可以减少免疫抑制。从而重建肿瘤微环境的抗肿瘤免疫。

细胞因子是免疫细胞交流的关键介质，并参与了免疫反应强度的控制。因此，细胞因子作为癌症免疫治疗方法已经30多年了。然而，在临床研究中，这种细胞因子治疗并没有达到基于临床前研究结果的预期，特别是当作为单药治疗。

基于临床试验中中等有益的抗肿瘤作用，只有IFN-α和IL-2高剂量治疗被批准用于几种癌症的全身治疗。

正在进行的研究重点是通过改进药代动力学开发重组细胞因子（如PEGy化或与靶向抗体融合）、结合其他免疫治疗方法，如免疫检查点抑制剂以及局部或特定靶向给药，来提高治疗效果。

除此之外，细胞因子基因治疗(使用基因编码pDNA或病毒载体)和其他基于核酸的方法(如RNAi或基因编辑)是很有前途的方法。

IL-2

IL-2刺激T淋巴细胞和NK细胞，也控制其激活的持续时间和强度，调节免疫稳态，并平衡Teff/Treg比率。各种IL -2基因修饰肿瘤细胞疫苗已开始临床前和临床研究，研究其在治疗黑色素瘤等晚期和转移性癌症的预防和治疗潜力。

TNF

TNF-α通过诱导肿瘤细胞的凋亡和出血性坏死而表现出杀肿瘤作用。GenVec的TNFerade编码TNF-α的复制缺陷腺病毒载体，通过瘤内注射应用。2010年终止，因为和标准疗法比较，患者未获得明显临床获益，可能是因为腺病毒载体的免疫原性，限制了其反复多次使用。现在，一些非病毒载体的基因治疗方案在开发中，希望能够解决此问题。

IL-12

IL-12能够激活先天和自适应免疫系统，通过诱导IFN-γ而具有抗血管生成特性，进而抑制VEGF和MMPs。然而，在早期的临床试验中，全身应用的IL-12的抗肿瘤活性被发现只有中度，并伴有严重的副作用。IL-12诱导的IFN-γ产生剂量相关和时间依赖的毒性。新的策略重点集中于IL-12的靶向和局部递送，以最大限度地降低全身毒性，并通过将IL-12结合到肿瘤抗原特异性单克隆抗体（即免疫细胞因子）来改善特异性肿瘤的靶向。

最近，各种IL-12基因治疗方法在开发。包括使用不同的递送方法，如病毒载体（如腺载体或逆转录病毒载体）和非病毒技术（如电穿孔或合成载体系统）。

GM-CSF

GM -CSF因为可以刺激DC、巨噬细胞等，被作为疫苗的佐剂。但是也能激活TAM和MDSC，从而支持肿瘤的生长，因此削弱了其临床效果。联合治疗是克服这个问题的一种选择；例如，重组GM-CSF和免疫检查点抑制剂联合治疗延长转移性黑色素瘤患者生存率。现在开发的如基于GVAX技术的CRS-207，溶瘤病毒，还有CAR-T等。

CXCL12/CXCR4

CXCL12/CXCR4轴在肿瘤发生、转移和化疗耐药中起着至关重要的作用，因此是癌症免疫治疗的理想靶点。然而，使用小分子CXCL4抑制剂如AMD3100和针对CXCL12抗体治疗，治疗引起的毒性是一个严重的问题。

使用瞬时转染，肿瘤局部表达抗体样Trap蛋白（可以结合和中和CXCL12），再结合纳米颗粒递送系统，是一个有前途的方法。

VEGF

VEGF促进新血管生成，对肿瘤进展和转移至关重要，并有助于在TME内的免疫抑制环境形成。因此，一些anti-VEGF疗法已经获得临床批准。另一个有效的策略是RNAi，敲除VEGF或VEGFR，这在许多临床前研究中显示了良好的抗肿瘤结果。

TGF-β

TGF-β在细胞增殖、分化、迁移和细胞凋亡方面表现出多种功能。在TME中观察到TGF-β的过表达，促进了EMT、免疫抑制和转移。然而，TGF-β的这些肿瘤促进作用只发生在晚期肿瘤中，而在早期阶段，其抗肿瘤活性更为明显。因此，抗TGF-β治疗方法旨在治疗晚期癌症。在基于核酸的策略领域已经进行了大量的临床前和临床研究，包括siRNA和反义寡核苷酸(ASO)。Belagenpneumatucel-L是一种抗TGF-β异种肿瘤细胞疫苗，基于非小细胞肺癌细胞，经过基因工程，以表达针对TGF-β的ASO。在III期临床试验中，与安慰剂治疗相比，平均总体生存率没有显著增加，但对既往放疗治疗的患者，有阳性结果。因此，有必要对临床试验进行进一步的研究。

最新进展

专注于核酸药物的企业，如BioNTech等，开始进行细胞因子RNA药物开发。

BNT131/SAR441000

RNA编码IL-12sc, IL-15sushi, IFNα和GM-CSF，由BioNTech开发，赛诺菲以SAR441000注册了临床研究（NCT03871348），单药治疗或者联合Cemiplimab治疗晚期实体瘤。

BNT151

BNT151编码人IL-2改良变体。正在治疗实体肿瘤的临床前研究。BNT151被设计用于刺激T细胞，而不触发肿瘤微环境中的免疫抑制。

BNT152, BNT153

BNT152和BNT153 RiboCytokines，编码IL-7和IL-2。该项目目前正在临床前开发中。

BNT411

BNT411是一种TLR7激动剂，它被设计为通过TLR7途径激活适应性和先天免疫系统。这种活性引起细胞因子和趋化因子的释放，导致抗原特异性CD8+T细胞、B细胞和先天免疫细胞，如NK细胞和巨噬细胞的有效刺激活化。

小编总结

肿瘤微环境是肿瘤产生并维护其生存、增殖、转移的环境，对于效应免疫细胞是不友好的。通过细胞因子等可溶性介质，重塑肿瘤免疫微环境，是克服肿瘤免疫耐受的重要策略。经典细胞因子，疗效微弱，毒性强限制了其临床使用。近年来核酸药物，包括mRNA疫苗等取得了很大的发展，同样细胞因子核酸药物，也重新获得各大药企的重视，尤其像BioNTech等专注核酸药物的企业，开始广泛布局细胞因子核酸药物，并于赛诺菲、Genentech等广泛合作。

主要参考

1.Simone Hager et al，Nucleic Acid-Based Approaches for Tumor Therapy，Cells 2020, 9, 2061; doi:10.3390/cells9092061

2.Dörrie, J.; Schaft, N.; Schuler, G.; Schuler-Thurner, B. Therapeutic Cancer Vaccination with Ex Vivo RNA-Transfected Dendritic Cells-An Update. Pharmaceutics 2020, 12, 92.

3.Ko, H.L.; Park, H.J.; Kim, J.; Kim, H.; Youn, H.; Nam, J.H. Development of an RNA Expression Platform Controlled by Viral Internal Ribosome Entry Sites. J. Microbiol. Biotechnol. 2019, 29, 127–140.