重新設計HPV疫苗提升T細胞抗癌效能

在過去十年中，西北大學的研究團隊揭示了疫苗如何發揮作用的基本原理。他們發現，即使同一種成分的排列方式不同，也會對疫苗的效能產生巨大影響。這個觀念經多次驗證後，被應用於針對人類乳突病毒（HPV）驅動腫瘤的治療性癌症疫苗中。研究人員最新的成果顯示，僅通過改變單一癌症靶向肽的方向和位置就能顯著提升免疫系統攻擊腫瘤的能力。

研究小組設計了一種由球形核酸（SNA）構成的疫苗，這是一種自然進入並激活免疫細胞的 DNA 結構。他們將國民帳戶體系內的不同元件重新排布為幾種不同的配置，並在 HPV 陽性癌症的人源化動物模型及頭頸癌患者的腫瘤樣本中進行了評估。結果顯示一種特定配置表現出優異效果：它減少了腫瘤生長，延長了動物的生存時間，並產生了更多高活性抗癌 T 細胞。

此項研究進一步確立了一個新興領域——結構奈米醫學的理念。該領域由西北大學納米技術先驅 Chad A. Merkin 提出，他認為在複雜藥物中存在成千上萬的變量，未來能夠通過精密設計找到效能最大且毒性最小的配置。

研究團隊進一步將此策略應用於黑素瘤、三陰性乳腺癌、結腸癌、前列腺癌和默克爾細胞癌等不同癌症。這些基於 SNA 的疫苗在臨床前研究中顯示出色表現，七種藥物已進入不同疾病的臨床試驗。國民帳戶系統已被整合到超過 1000 種商業產品中。

在此次新研究中，團隊將注意力集中在人類乳突病毒感染引起的癌症上。雖然預防性 HPV 疫苗可以防止感染，但對已經形成的癌症無力回天。為此，研究人員開發了激活 CD8「殺手」T 細胞（免疫系統中最強大的抗癌細胞）的治療性疫苗。每個奈米顆粒均包含一個脂質核心、免疫刺激 DNA 和癌細胞中存在的 HPV 蛋白的一小段。

在三種設計中，一種勝肽藏於奈米顆粒內，另外兩種則附著在表面，前者在 N 端或 C 端呈現抗原。結果顯示，通過 N 端將抗原呈現在附著表面上的版本產生了最強免疫反應，其釋放的乾擾素γ是殺傷性 T 細胞釋放的重要抗癌信號八倍多，對 HPV 陽性癌細胞的破壞作用顯著提升。

在人源化小鼠模型中，腫瘤生長顯著減緩，在感染 HPV 癌症患者的腫瘤樣本中，癌細胞殺死率增加兩到三倍。這一切並非來自新成分或增量，而是因為以更聰明的方式呈現相同成分。

研究人員指出，透過改善抗原與 SNA 的結合方式，免疫細胞可以更有效處理它。未來可利用精確度和人工智能重新設計癌症疫苗，利用機器學習快速分析大量結構組合以確定最有效的配置。

此項名為「E711-19 放置和歸巢決定結構明確的球形 DNA 疫苗中 CD8+ T 細胞反應」的研究獲得美國國家癌症研究所、Lefkowski 家庭基金會及西北大學羅伯特盧裡綜合癌症中心的支持。