预防性癌症疫苗的诞生，是癌症预防领域的重大突破，其核心原理在于通过诱导人体免疫系统产生对特定致癌因素的抵抗力，从而在源头上降低癌症的发生风险。因在产生长期记忆和保护性免疫反应方面具有无可比拟的作用，已被提议作为癌症预防的主要手段，以减少癌前病变和肿瘤的发生 。

预防性癌症疫苗的研发通常涉及肿瘤相关抗原、肿瘤特异性抗原和新抗原组合的筛选。此研究聚焦于开发一种新型的预防性癌症疫苗，从肿瘤细胞膜（TM）和诱导多能干细胞膜（iPM）有大量共享抗原的表位切入，证明了来自诱导多能干细胞的膜可以作为肿瘤抗原库，并且由这种膜包裹的自组装商用佐剂组成的纳米颗粒疫苗能够强有力地刺激先天免疫，逃避抗原特异性耐受并激活 B细胞和 T细胞反应，由此利用这类共享抗原或有助于研发通用癌症疫苗，为癌症免疫治疗领域带来了新的思路和希望。

图1

分离细胞膜并进行定量蛋白质组学分析，比较 BALB/c 和 C57BL6N 小鼠的 iPM蛋白表达谱，以及来自不同肿瘤细胞系（B16F0、MC38、CT26 、4T1）的肿瘤细胞膜 (TM) 和这两个品类的小鼠胚胎成纤维细胞细胞膜 (MM) 的蛋白表达谱。与 MM 相比，有 618种蛋白同时在 TM 和 iPM 中表达上调（图1a）。进一步验证膜蛋白得出TM 和 iPM 中共有 161种膜相关蛋白（图1b）。这些差异富集的蛋白与癌症关键生理过程相关，包括营养物质运输、纺锤体微管运动和染色体分离（图1c），而这些都与细胞分裂密切相关。由此推测癌症的无限制增殖是区分肿瘤与正常组织的核心靶点，即有可能利用 iPM 激发宿主对已知以及可能未知的肿瘤相关抗原（TAAs）产生免疫反应。

图2

通过使用市售佐剂 CpG（非甲基化磷酸胞苷鸟苷，Toll样受体9激动剂）和R848（Resiquimod，雷西莫特，Toll样受体7/8激动剂）合成 CpG-R848纳米颗粒（CR-NPs），再用插入 MPLA（单磷酰脂质 A，Toll样受体4激动剂）的 iPM囊泡包覆 CR-NPs两个步骤（图2a,b）成功构建了一种用于共同递送 iPM 和佐剂的纳米疫苗（图2c）。

图3

• 初始免疫反应

给 C57BL6N小鼠皮下注射 iPM疫苗、脂质体佐剂纳米颗粒（Lipo-adjuvant）或 iPM囊泡，接种 72小时后，接种 iPM疫苗和 Lipo-adjuvant 的小鼠血清中 IL-1β 浓度明显升高，表明引发了全身免疫反应（图3c）。

• 适应性免疫反应

给 C57BL6N小鼠皮下注射 iPM疫苗、iPM囊泡或 Lipo-adjuvant，接种疫苗4 天后仅在 iPM疫苗组中检测到特异性结合 iPSCs 的血清抗体（图3a），表明 iPM疫苗能够刺激针对iPM抗原的特异性系统性免疫反应。并且此抗体能够牢固地结合肿瘤细胞，暗示 iPM疫苗可能能够在体内触发抗肿瘤免疫（图3b）。

• 长期免疫反应

每周给健康 C57BL6N小鼠注射一次 iPM纳米疫苗，共四次。两个月后 iPM疫苗处理使外周血中的浆细胞显著增加，表明有长期抗体保护；使骨髓中浆细胞和浆母细胞频率增加，暗示免疫记忆存在；使骨髓中记忆B细胞、外周血和脾脏中的中央记忆T细胞显著增加，表明 iPM疫苗确实引发了强大的记忆免疫反应（图3d）。

图4

• 短期安全性

在疫苗接种结束 2 天后，检测到小鼠血清中的谷丙转氨酶（ALT）、肌酐（CREA）、谷草转氨酶（AST）无显著变化，血尿素氮（BUN）在 iPM 纳米疫苗组有轻微升高（图4a），且这种波动并未对肾脏造成严重损害（图4b）。

• 长期安全性

在疫苗接种 2 个月后主要器官的血液生化指标以及组织学分析结果与对照组相同（图4c,d）。

• 对生育能力无损伤

在雌性小鼠免疫接种 21 天后，对小鼠卵巢进行染色观察，未发现病理损伤（图4e）。

• 无自身免疫激活风险

检测血清中与自身免疫病诊断标志物相关的抗小核核糖核蛋白/ Sm（SnRNP/Sm）抗体、抗着丝点抗体（ACA）以及抗双链DNA（dsDNA）抗体浓度，仅ACA 的浓度仅有轻微升高，且其浓度比致病浓度低 1000倍（图4f）；观察相关的自身免疫性肝病指标——抗gp210抗体和抗Sp100抗体，发现差异极小（图4g）；检测血清中抗磷脂综合征相关抗体——抗β2-糖蛋白1（β2-GP1）抗体和抗心磷脂（ɑCL）抗体，未发现有显著变化（图4h）；对小肠其进行了病理学检测，未观察到器质性变化（图4i）。

图5

接种疫苗后给小鼠皮下接种小鼠结肠癌（MC38）细胞。与 Lipo-adjuvant 和 PBS 相比 iPM疫苗能够显著延缓 MC38肿瘤的进展（图5a) 。

接种疫苗后给小鼠皮下接种小鼠黑色素瘤（B16F0）细胞，与另外两组相比 iPM疫苗组肿瘤生长明显减缓（图5b），肿瘤细胞凋亡显著增加（图5c）。

为 BALB/c小鼠制备了同基因 iPM疫苗，接种后，携带小鼠乳腺癌（4T1）或小鼠结肠癌（CT26）肿瘤的 BALB/c小鼠肿瘤进展显著延缓（图5d、e）。

图6

接种疫苗后接种 5×10⁵个 4T1细胞。3 周后，对携带 4T1肿瘤细胞的小鼠进行R1切除手术。第 60 天，与其他组相比 iPM疫苗组的肺转移明显减少（图6）。

此研究深入探索了iPM纳米疫苗在癌症预防中的潜力与应用。研究结果表明，iPM疫苗具有良好的安全性和预防肿瘤生长、转移的能力，为癌症免疫治疗领域带来了新的思路和希望。

预防性癌症疫苗可以大大降低某些癌症的发病率，而对于那些不幸罹患癌症的患者，NK细胞疗法则是一种新型的有效治疗手段。与 T细胞和 B细胞不同，NK细胞无需预先接触抗原，就能凭借自身独特的识别机制，迅速发现并攻击肿瘤细胞。

图7

参考文献：Li, Nan., Li, Nan., Qin, Hao., Zhu, Fei.,  & Ding, Hao.. (2024). Potent prophylactic cancer vaccines harnessing surface antigens shared by tumour cells and induced pluripotent stem cells. Nature biomedical engineering.