【学术研究】NGS助力新抗原个体化免疫治疗新技术研究

随着基因组测序技术和生物信息学的快速发展，使得对每位患者基因组进行肿瘤特有突变测序并进行个体化新抗原筛选成为可能。然而，及时有效地鉴定新抗原仍是新抗原个体化免疫治疗的主要障碍之一。

近日，南京大学医学院附属鼓楼医院肿瘤中心刘宝瑞教授团队的陈仿军博士作为第一作者在国际知名期刊Journal of Clinical Investigation（JCI, IF=13.251）上发表了一项免疫治疗新技术研究成果。该项研究由南京鼓楼医院肿瘤中心独立完成，是我国肿瘤新抗原个体化免疫治疗领域罕有的原创性论著。该项研究中对患者自身肿瘤基因组变异信息进行检测，以建立以肿瘤突变蛋白产生的新抗原为基础的个体化免疫治疗。研究采用了世和一号泛实体瘤大panel对该研究入组患者的肿瘤组织样本和ctDNA样本进行靶向深度测序，检测患者肿瘤特有突变情况，为进一步进行新生抗原筛选和构建特异性新生抗原反应T细胞提供有效信息。

研究表明，新抗原反应性T细胞是在肿瘤浸润淋巴细胞、T细胞受体工程化免疫细胞和免疫检查点抑制剂（如PD-1单抗）等有效的抗肿瘤免疫治疗中介导实体肿瘤缓解的关键因素。近年来，多篇新抗原相关研究成果在Science、Nature、NEJM等权威期刊发表，研究证明：基于患者的肿瘤基因组变异信息，建立以肿瘤突变蛋白产生的新抗原为基础的个体化免疫治疗模式存在治愈肿瘤的潜力，将是未来免疫治疗的重要发展方向。尤其在实体瘤中，这种以新抗原为基础的个体化免疫治疗模式比其他免疫治疗模式更具优势。

图1 新抗原免疫治疗的蓝图（Science）

以新抗原为基础的个体化免疫治疗模式面临的最大障碍在于新抗原的筛查和制备。目前，包括CNS在内的相关研究中，新抗原的筛选和制备主要有两种策略：①生信分析预测数十至数百条抗原肽，合成后通过APC负载突变肽，刺激T细胞筛选；②构建多种突变肽对应的串联微基因载体，体外转录产生多表位RNA，转染DC后刺激T细胞筛选。上述两种方式的主要缺陷是阳性率低、耗时长（>103天）、花费巨大，难以临床转化。

本研究中，陈仿军博士在导师刘宝瑞教授的指导下，建立了两种新的更高效的新抗原筛选方式：①高通量测序后，运用改良的抗原预测算法和更灵敏的体外筛选方式，减少候选抗原肽数量，进而提高抗原鉴定的成功率；②建立常见实体肿瘤相关的新抗原肽库，患者检测到热点突变后，使用肽库来源的抗原进行体外筛选，从而显著缩短新抗原鉴定的时长（10天）。

南京鼓楼医院肿瘤中心通过前期的研发积累建立了早期肽库，早期肽库的44条新抗原表位肽覆盖了9种常见实体瘤中5.11%-83.81%的患者。目前，该中心的新抗原肽库已升级，新抗原表位肽已增至100条以上。

一例多发转移性肺结节患者，三线治疗失败后接受该肿瘤中心个体化新抗原为基础的DC疫苗联合NRT回输的治疗方案，迄今为止已实现近3年完全缓解（CR）。

一例广泛转移性胰腺癌患者，局部病灶接受该肿瘤中心低剂量放疗联合靶向KRAS G12D的个体化免疫治疗方案，2.5个月后实现免疫相关的部分缓解（irPR）。

以新抗原为基础的个体化免疫治疗模式的建立和应用，有望加速新抗原为基础的转化免疫治疗研究。南京鼓楼医院肿瘤中心以此为基础，正在开展的新抗原纳米疫苗、靶向新抗原的特异性细胞免疫治疗等研究，有望实现我国在该领域的原创性技术进步，最终造福广大肿瘤患者。

对晚期患者自身肿瘤特有突变进行检测，有时无法获取肿瘤组织样本，血液中来自肿瘤各部位的ctDNA样本同样有检测价值，ctDNA样本能够反映患者的总体实时突变信息。然而，由于ctDNA占cfDNA的0.1%-10%，因此需要深度测序进行肿瘤特有突变检测。目前用于新生抗原鉴定的测序技术主要为全基因组测序（WGS），全外显子测序（WES）和全转录组测序（RNA-seq），但这些测序技术由于测序深度的局限性很难应用于液态活检样本检测。>300个基因的靶向测序大panel可以用于评估肿瘤突变负荷和抗PD-1治疗疗效，又可以挖掘足够的突变用于个体化新抗原鉴定，同时还也可进行ctDNA样本的深度测序，考虑到以上原因，该项目采用了世和一号（400+癌症相关基因）对肿瘤样本、循环肿瘤DNA (ctDNA)和匹配的正常样本进行临床靶向基因组分析，以识别足够用于个体化新抗原鉴定的肿瘤特有突变。

世和由衷希望与各位临床专家深入合作，为临床医生和患者提供更全面的突变信息，帮助选择最合适的治疗方案，为癌症患者提供更精准的个性化治疗。

[1] Chen F, Zou Z, Du J, Su S, Shao J, Meng F, Yang J, Xu Q, Ding N, Yang Y, Liu Q, Wang Q, Sun Z, Zhou S, Du S, Wei J, Liu B.  J Clin Invest. 2019 Mar 5;130. pii: 99538.