mRNA疫苗試驗設計啟示

mRNA抗呼吸道合胞病毒疫苗臨床前藥代及安全評價綱要 (IND-Enabling)

LNP-mRNA臨床前藥代及安全評價綱要 (IND-Enabling)

大鼠重復給藥GLP毒性試驗

食蟹猴重復給藥GLP毒性試驗

腫瘤疫苗類型

一般來說根據制備技術，腫瘤疫苗可分為四類：細胞疫苗、肽類疫苗、病毒疫苗、和核酸疫苗。核酸疫苗是指含有由DNA或RNA編碼的抗原的疫苗。核酸疫苗是一個前景廣闊且極具吸引力的疫苗平臺，因為其可在一次免疫中注射多種抗原，并能夠誘導強烈的MHC-I介導的CD8+ T細胞應答。與傳統疫苗相比，核酸疫苗已顯示出諸多優勢，例如安全性、誘導針對目標抗原的免疫應答的特異性、可同時誘導體液和細胞免疫應答、生產成本相對較低以及易于制造。

Different types of cancer vaccine platforms^[1]

mRNA腫瘤疫苗介紹&作用機制

mRNA腫瘤疫苗是一種基于mRNA的免疫療法，能夠編碼腫瘤相關抗原(TAA)或腫瘤特異性抗原(TSA)，通過誘導或增強有效的抗腫瘤免疫反應而起效。mRNA疫苗被抗原呈遞細胞內吞并被轉運到細胞質，由核糖體翻譯產生目標抗原蛋白，經過多種途徑刺激機體免疫反應：

(1) MHC-I呈遞途徑
? 細胞內抗原蛋白被蛋白酶體分解成抗原肽表位，通過I類主要組織相容性復合體 (MHC Class I) 運送到細胞表面呈遞給CD8+ T細胞；活化的CD8+ T細胞具備細胞毒性，可特異性殺傷靶細胞

(2) MHC-II呈遞途徑
? 分泌的抗原蛋白可被細胞內吞并降解，通過MHC-II類蛋白運送至細胞表面呈遞給CD4+ T細胞；CD4+ T細胞通過促炎細胞因子激活吞噬細胞，增強其殺傷和吞噬靶細胞的能力，另一方面CD4+ T細胞可以共激活抗原特異性B細胞并誘導體液免疫反應

mRNA-based vaccine mode of action^[2]

mRNA腫瘤疫苗優勢

mRNA腫瘤疫苗具有多種優勢，如：
? 抗原選擇范圍廣
? 自佐劑：表現更強的免疫原性
? 安全性：不整合到基因組，安全性高于DNA疫苗
? 生物化學合成，生產過程無病毒感染風險
? 不依賴于細胞培養，構建速度快，借助于人工智能、計算生物學、疫苗學等

已有臨床前和臨床研究證明mRNA疫苗具有抗癌的可行性。目前正在開發各種mRNA腫瘤疫苗用于各種癌癥治療。此外，個性化mRNA疫苗為精準癌癥治療開辟了新的方向。隨著個性化腫瘤疫苗研究和臨床試驗的不斷增加，開發針對不同類型腫瘤的mRNA疫苗的可能性日益增加。

The advantages of mRNA vaccines in the context of cancer therapy^[3]

mRNA腫瘤疫苗挑戰

mRNA腫瘤疫苗設計與優化

典型的mRNA由一個兩側為5′非翻譯區 (UTR) 的帽子、3′ 非翻譯區 (UTR)、一個編碼mRNA腫瘤疫苗中癌癥抗原的開放閱讀框 (ORF) 和一個poly(A) 尾組成。mRNA的這些成分可以通過修飾來提高穩定性、翻譯效率和免疫刺激特性。設計和優化方法包括編碼區的設計和優化、非編碼區的設計和優化以及遞送形式的設計和優化。

mRNA structural elements^[1]

mRNA腫瘤疫苗體外評價（質量控制）

原液質控：mRNA鑒定包括外觀、鑒別、pH值、序列長度、序列完整性及準確性、含量、加帽率、加尾結構或長度和純度等指標。

成品質控：成品階段除常規的疫苗外觀、裝量、pH值、安全性和效力項目外，質控項目主要針對mRNA鑒定（鑒別、含量、純度、完整性），遞送系統各組分鑒定（鑒別、含量），制劑特性項目[包封率、納米顆粒粒徑、分散系數（PDI）、Zeta 電位] 以及工藝相關雜質殘留（有機溶劑等）3個部分。

案例分享-FACS分析細胞因子

mRNA腫瘤疫苗臨床前研究

概念驗證測試：mRNA疫苗的臨床前開發需驗證其活性和機制。體外實驗通過共培養T細胞（來自PBMC或全血）與表達TAA的腫瘤細胞系進行。對于靶向TSA的個性化疫苗，因TSA的患者特異性，通常采用多種體外方法，如新抗原的PBMC培養評估，替代商業上難以獲取的合成TSA腫瘤細胞系。

動物模型選擇：動物模型對評估mRNA疫苗的安全性和活性至關重要。通過評估疫苗接種后的抗腫瘤效果、存活率和免疫反應，深入了解作用機制。評估聯合應用mRNA疫苗和檢查點抑制劑的效果，支持未來可能的聯合治療。

體內概念驗證研究：體內概念驗證研究旨在確定活性劑量范圍和最佳給藥方案。通過在小鼠腫瘤模型中評估抗腫瘤作用、存活率、免疫反應或細胞因子誘導，全面了解mRNA疫苗效果，建立免疫原性模型，為臨床試驗提供關鍵信息。

給藥途徑：給藥途徑影響mRNA疫苗的生物分布、持續性、活性持續時間和劑量反應。抗原提呈細胞對mRNA疫苗的攝取、表達和呈遞程度因注射途徑而異，進而影響疫苗的效力和免疫刺激區域。

Different strategies for the administration of mRNA vaccines^[4]

安全性評價：安全性評價是RNA腫瘤疫苗臨床前開發的關鍵環節，采用嚴格的試驗設計，并且符合GLP標準，確保試驗的科學性以及合規性。使用適當的動物模型模擬人體生理和免疫反應，評估mRNA疫苗的潛在毒性，重點關注動物的臨床表現、體溫變化、相關的炎癥反應、，尤其關注疫苗的遞送系統對肝臟，脾臟等免疫系統或組織的影響，以及對免疫相關指標如淋巴細胞表型、細胞因子、急性反應期蛋白水平（α1和α2）等的影響，為后續臨床試驗提供充分參考。

總結

mRNA腫瘤疫苗在癌癥治療領域顯示出巨大的潛力和希望。隨著技術的不斷進步和臨床驗證的深入，mRNA疫苗已成為一種引人注目的治療選擇。盡管mRNA疫苗在實驗室和早期臨床階段顯示出希望，但它們仍面臨一些挑戰，包括穩定性、遞送系統和免疫原性的問題。未來的研究需要解決這些局限性，例如通過優化mRNA序列、改進遞送載體和增強疫苗的穩定性來提高疫苗的效果和安全性。

mRNA技術的靈活性和可擴展性使其在未來的癌癥治療中具有廣闊的應用前景。結合其他治療方法，如免疫檢查點抑制劑，mRNA疫苗可能提供更有效的治療方案。此外，隨著技術的進一步發展和深入了解mRNA疫苗的生物學機制，未來可能會有更多創新疫苗問世，為癌癥患者提供更多治療選擇。

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