Cell–單細胞TCR測序揭示腫瘤新抗原疫苗引發高特異性且持久的腫瘤殺傷T細胞反應
01.研究背景
腫瘤新生抗原，由每個患者腫瘤中獨特的突變產生。由於其極強的腫瘤細胞特異性，是腫瘤靶向免疫治療的關鍵靶點。先前已有臨床試驗(Carreno et al.,2015;Hilf et al.,2019;Keskin et al.,2019;Ott et al.,2017;Sahin et al.,2017)證明個性化腫瘤新抗原疫苗在患者體內的可行性、安全性和免疫原性。另一方面，免疫檢查點抑制劑(ICI)雖然已被應用到多種腫瘤的治療中，但臨床上只有一部分患者能夠長期獲益。與其他方法聯合治療是提高ICI藥效的有效手段。本臨床試驗首次將個性化腫瘤新抗原疫苗(NEO-PV-01)與PD-1抑制劑聯合應用在高TMB、轉移性腫瘤的治療中，並通過單細胞TCR測序分析，揭示腫瘤新抗原疫苗特異性T細胞的克隆型動態變化，對T細胞反應進行精準詳細的表徵，從細胞層面證明腫瘤新抗原疫苗引發的T細胞免疫反應有高特異性和有效性。
02.方法流程
Figure 1.NEO-PV-01疫苗的製備和臨床患者取樣時間點
03.研究結果
01.NEO-PV-01疫苗聯合anti-PD-1治療引發腫瘤新抗原表位特異性且持久的T細胞反應。
在三種癌症患者的外周血樣本中檢測到疫苗引發的免疫反應，發現T細胞反應是由疫苗特異性引發，而非接種前就存在的。所檢測到的免疫反應CD4+和CD8+T細胞對腫瘤新抗原表位有著高特異性。在治療開始後第29週和53週的外周血樣本中均能檢測到CD4+和CD8+T細胞的免疫反應，說明腫瘤新抗原疫苗引發了持久的免疫反應。
Figure 2.腫瘤新抗原表位引發特異性且持久的T細胞反應
02.NEO-PV-01疫苗特異性T細胞具有細胞毒性潛能，可以遷移至腫瘤並殺傷癌細胞。
在新抗原特異性的T細胞中活化的有效記憶表型。在接種NEO-PV-01疫苗的病人外周血中，通過T細胞脫粒的marker基因CD107a，58%的病人樣本中尋找到了在抗原刺激下展示出細胞毒性表型的T細胞。
為了進一步闡釋疫苗引發的細胞毒性T細胞反應的抗癌功能，從3例接種NEO-PV-01疫苗後取得9個月及以上無進展生存期的病人外周血和腫瘤樣本，通過單細胞TCR測序，檢測抗原特異性T細胞的TCR序列信息。在其中一例患者的轉移性腫瘤攜帶RICTOR基因突變，在外周血中發現特異性識別RICTOR基因突變新抗原的CD8+T細胞。單細胞TCR測序識別出了3種CD8+T細胞的主要克隆型。其中一種克隆型在NEO-PV-01治療前腫瘤活檢中缺失，在治療後腫瘤中富集，並在體外細胞殺傷驗證實驗中有針對性的只對帶有RICTOR基因突變的腫瘤細胞系進行殺傷。另一例患者的外周血中發現了溶細胞性外周CD4+T細胞，這些細胞特異性識別免疫肽IM07並分泌多種細胞因子。通過單細胞TCR測序，識別出了這些CD4+T細胞含有多種克隆型，其中2個克隆型僅在NEO-PV-01治療後的腫瘤活檢樣本中被發現。通過T細胞克隆型的分析比對，發現外周血中的新抗原特異性CD4+和CD8+T細胞可以遷徙到腫瘤中去。在腫瘤樣本中同時發現，記憶和溶細胞性T細胞對腫瘤細胞進行殺傷時，會引發抗原決定簇擴散，從而引發更廣泛的免疫反應。使用多例患者的數據進行評估，發現抗原決定簇擴散的引發與較長的無進展生存期相關聯。
Figure 3.NEO-PV-01聯合anti-PD-1治療引發細胞毒性T，可以遷移到轉移性腫瘤並誘導抗原決定簇擴散
04.結論
單細胞TCR測序精細區分T細胞亞群的克隆型，並通過時間和空間上的變化關係揭示：
．NEO-PV-01疫苗引發T細胞反應的特異性和持久性；
．NEO-PV-01特異性的細胞毒性T細胞可以從外周血遷移到腫瘤中發揮作用。
參考文獻
1.Carreno,Beatriz Met al.「Cancer immunotherapy.A dendritic cell vaccine increases the breadth and diversity of melanoma neoantigen-specific Tcells.」Science(New York,N.Y.)vol.348,6236(2015):803-8.doi:10.1126/science.aaa3828
2.Hilf,Norbert et al.「Actively personalized vaccination trial for newly diagnosed glioblastoma.」Nature vol.565,7738(2019):240-245.doi:10.1038/s41586-018-0810-y
3.Keskin,Derin Bet al.「Neoantigen vaccine generates intratumoral Tcell responses in phase Ib glioblastoma trial.」Nature vol.565,7738(2019):234-239.doi:10.1038/s41586-018-0792-9
4.Ott,Patrick Aet al.「Corrigendum:An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients with melanoma.」Nature vol.555,7696(2018):402.doi:10.1038/nature25145
5.Ott,Patrick Aet al.「A Phase Ib Trial of Personalized Neoantigen Therapy Plus Anti-PD-1 in Patients with Advanced Melanoma,Non-small Cell Lung Cancer,or Bladder Cancer.」Cell vol.183,2(2020):347-362.e24.doi:10.1016/j.cell.2020.08.053
6.Sahin,Ugur et al.「Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer.」Nature vol.547,7662(2017):222-226.doi:10.1038/nature23003
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