癌症疫苗领域充斥着未能显示临床疗效的有前途的产品。它最终会在美国首次批准的边缘吗？
如果说有哪个领域是生物技术繁荣与萧条周期的缩影，那就是癌症疫苗。多年来，许多肿瘤免疫疗法经历了一轮又一轮的早期成功，但在第三阶段临床试验中失败。专家指出失败的原因有很多，从在对生物学或疗法了解足够多之前就“跳枪”，到让低成本、短时间的商业考虑凌驾于科学之上；美国食品和药物管理局（FDA）临床评估主管彼得·布罗斯（Peter Bross）39；美国食品和药物管理局（FDA）生物制品评估与研究中心（Center for Biological Evaluation and Research）呼吁企业不要做功课。将这些问题与针对患有晚期疾病的异质性癌症患者群体的设计不当的临床试验结合起来，再加上监管机构在评估肿瘤疫苗产品方面缺乏熟悉度，以及制造规模扩大带来的问题，由此产生的配方对投资者来说几乎是有毒的。正如Atlas Ventures（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）的布鲁斯·布斯（Bruce Booth）所说，实现癌症疫苗的潜力“充满复杂性”
但一些研究人员和分析人士仍坚持这一信念，希望对肿瘤免疫学有更全面的了解，从而找到更有效的方法（表1）。几个有希望的三期项目即将完成，因此2009年很可能是癌症疫苗的一年。Rodman and Renshaw（纽约）的高级生物技术分析师雷尼·本杰明（Reni Benjamin）说：“还有其他一些技术在第一次迭代中失败了……只要进行了修改，并从中产生了新的东西，我认为你会产生兴趣。”。
与此同时，问题是，生物技术公司的金库中是否有足够的资金来支持这一方法，还是来自制药行业，该行业已被反复烧毁（表2）。从不断增长的失败和一些可能的成功中吸取的教训将为该领域的未来从业者提供什么启示？
癌症疫苗学的基础是，通过向免疫系统提供与肿瘤细胞相关的抗原，唤醒免疫系统对癌症的存在。一旦免疫系统被唤醒，其概念是，它不仅能够在全身范围内持续搜索类似的可疑细胞，还能够保留对异常抗原的记忆，从而在肿瘤复发时允许再次快速攻击。
至少从19世纪末开始，免疫系统就可以对现有肿瘤发起攻击，当时纽约市的医生威廉·科利注意到，在一名肉瘤患者出现细菌切口感染后，几个部位的转移消退。科利和#39；美国试图利用这一发现的努力受到当时知识的原始状态的阻碍。但时至今日，这种方法的残余可以在使用普通免疫兴奋剂中看到，如减毒细菌（例如卡介苗中的分枝杆菌成分）和白细胞介素，分别用于治疗膀胱癌和黑色素瘤，以及在数百项临床试验中将其纳入联合疗法。
肿瘤相关抗原的发现和鉴定，目前已有数百种（一些例子见表3），刺激了癌症疫苗的第二种方法，这种方法在今天正在测试的治疗中仍然非常明显。大约有一半正在进行的临床试验涉及肿瘤相关抗原或抗原集合（图1和表4）。许多这样的试验都以失败告终，我们现在知道这是因为这些抗原只能产生微弱的免疫反应，因为它们是正常的人类蛋白质，只是在肿瘤细胞上过度表达（患者可能会耐受），或者它们与这些蛋白质太过相似，或者它们只能引起患者的微弱反应#39；它的免疫系统受损。目前已知，需要多种共刺激信号来产生针对肿瘤相关抗原的强大T细胞反应；如果不提供这些信号，T细胞无能和外周耐受性随之出现。这种不温不火的免疫反应远不是根除晚期癌症所需要的，晚期癌症是临床试验中大多数患者早期接受治疗的原因。使用肿瘤相关和更具前景的肿瘤特异性抗原的当代试验现在使用各种免疫刺激分子（如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF））和广义佐剂（如锁孔帽贝血蓝蛋白（KLH））来增强反应。
许多方法已经明确尝试使用分离的抗原呈递细胞（APC）或试图原位刺激它们来参与细胞介导的免疫（图2）。人们开发了提取树突状细胞的技术，树突状细胞是一种主要的APC，以各种方式将肿瘤抗原装载到树突状细胞中，并将其重新导入患者体内。早期的尝试失败了，在某些情况下，实际上导致了比未经治疗的个体更糟糕的结果，因为后来发现，未成熟的树突状细胞既可能抑制免疫系统，也可能刺激免疫系统。描述树突状细胞和其他APC的正确类型的方法正在制定中，它'；如何通过细胞因子（如GM-CSF）激活这些细胞，以优化抗原呈递（晚期临床试验中的一种免疫治疗候选者，Dendreon&s Provenge（西雅图；sipuleucel-T））治疗前列腺癌，可能被证明是首批获得FDA批准的治疗性癌症疫苗之一；框注1）。
就在过去五年里，信息浮出水面，指出了癌症免疫治疗的一个全新问题——肿瘤微环境中的主动免疫抑制。长期以来，人们一直怀疑肿瘤通过细胞的达尔文进化逃避免疫检测，例如，细胞的定义性表面抗原被抑制，或产生正压力梯度，使循环免疫细胞更难穿透它们（图3）。但现在，人们发现，除了逃避之外，肿瘤实际上还可以通过刺激调节性T细胞或招募髓源性抑制（MDS）细胞来诱导局部免疫抑制。前者主要通过产生转化生长因子（TGF）-β，抑制CD8+细胞毒性T细胞（CTL）、辅助性T细胞1（T H1）和自然杀伤细胞（NK），它们是肿瘤免疫监测的主要介质。MDS细胞是相对不成熟的髓样细胞的混合群体，也主要通过产生精氨酸酶1和一氧化氮合酶2A来抑制细胞免疫反应。
（转载自Whiteside，T.L.癌症中的免疫抑制：对免疫细胞的影响、机制和未来的治疗干预。Semin.cancer Biol.16，3–15，2006，获得爱思唯尔的许可。）
根据顶尖学者的说法，增强癌症疫苗威力和释放免疫系统的一种方法是对抗肿瘤介导的免疫抑制。可以说，这可以通过针对监管者中的监管者来实现。例如，已经确定了几个与调节性T细胞结合的分子（例如CTL抗原4、CTLA-4）。动物研究表明，用单克隆抗体（MAB）或基因敲除物阻断这种相互作用可以消除免疫抑制。事实上，根据美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，简称NIH）的数据，已有数十项临床试验http://www.clinicaltrials.gov)目前正在联合化疗或疫苗使用抗CTLA-4的单克隆抗体。
癌症免疫治疗对不同的人意味着不同的事情。对于已知表达病毒抗原的癌症（例如，宫颈癌和一些表达人乳头状瘤病毒的黑色素瘤），免疫治疗采取经典的免疫保护性预防性疫苗的形式，如天花或脊髓灰质炎，病毒抗原被呈递给免疫系统。在癌症过度表达特定内源性表面抗原的情况下（例如，某些乳腺癌中的Her-2或某些淋巴瘤细胞中的CD-20），针对这些表面标记物的单克隆抗体（Genentech和#39；s Herceptin（曲妥珠单抗）和Genentech和#39；s和Biogen Idec'；美罗华（分别是利妥昔单抗）提供被动免疫，可以在一段时间内控制肿瘤。目前有许多针对各种癌症的单克隆抗体正在研发中。就目前的应用而言，这些单克隆抗体不是预防性的，而是治疗性的，尽管赫赛汀已被批准用于乳腺癌的早期阶段，至少在理论上，它可能通过防止转移来防止复发。
另一方面，主动免疫疗法旨在激发个体#39；自身免疫系统对患者独有或主要与患者相关的抗原或抗原组产生反应'；这是肿瘤。它们可以采取肽/蛋白质疫苗或细胞疫苗的形式。
前一种疫苗一般分为两类。第一种是基于特定癌症或癌症组中常见的共享肽或蛋白质抗原（例如，表皮生长因子受体（EGFR）vIII，在30–40%的胶质母细胞瘤中发现，或MAGE-3，在许多肺癌中表达）。这些蛋白质可以直接注射或在减毒病毒颗粒、非增殖细菌或酵母细胞上表达（框2）。另一种方法是从单个患者中分离抗原，并以设计用于引发免疫监测的形式将其呈现给患者，例如设计用于刺激针对淋巴瘤上发现的抗体独特型的反应的疫苗，或使用热休克蛋白呈现独特的肿瘤肽（框3）。
细胞癌疫苗也可分为两大类：同种异体或自体。前者，即所谓的'；现成的#39；疫苗通常是肿瘤细胞系的集合，作为聚合体给患者提供几种潜在的肿瘤抗原#39；人类的免疫系统。另一方面，自体全细胞在体外操作以激活或诱导APC成熟后，从个体中分离并返回给个体。这类疫苗的一个例子是基于从患者中分离APC的产品，该产品被设计为表达一些可溶性因子（或多个因子），这些因子产生对共同抗原的免疫反应（例如，前列腺癌的前列腺特异性抗原，或者更广泛地说是p53/端粒酶（框1））。
与细胞疫苗相比，肽疫苗的优点是与几十年来在针对传染源的免疫计划中使用的现有疫苗方法相似。与细胞疫苗相比，这种疫苗的大规模生产难度更小。例如，2002年，FDA暂停了CancerVax'；s（美国加利福尼亚州卡尔斯巴德）细胞疫苗Canvaxin的3期试验，因为生产方面的问题。什么'；此外，更长的临床病史和肽/蛋白质疫苗的广泛使用意味着监管机构更熟悉他们的监管，也不太可能提出产品赞助商意想不到的问题。
癌症疫苗在商业开发的肿瘤药物中所占比例相对较小。塔夫茨药物开发研究中心（波士顿）报告称，公司管道中仅有五分之一的肿瘤生物疗法是疫苗（图4）。尽管现代癌症疫苗的开发可以追溯到20世纪80年代，但美国尚未批准任何一种疫苗（尽管其他地方市场上有五种产品；表5）。因此，癌症疫苗的批准率远远落后于其他生物制品。截至2006年，三期临床试验的12种疫苗中有7种在十年前进入临床研究。
迄今为止，估计有7000人参与了癌症主动免疫疗法的晚期临床试验。这在很大程度上是一种挫败感，因为候选人，包括一些在早期试验中看起来相当不错的候选人，在关键的第三阶段试验中被搁置了。一些最近的失败者已经悄然入夜：
PANVAC（美国马萨诸塞州剑桥市塞里昂生物制品公司），一种现成的疫苗，由携带编码两种肿瘤相关抗原（癌胚抗原和粘蛋白1，MUC-1）和三种免疫刺激分子（细胞内粘附分子1，B7.1和淋巴细胞功能相关分子3）的基因的减毒痘病毒组成，用于晚期胰腺癌，在承诺进行早期试验后未能达到临床终点，导致该公司于2006年12月关闭大门并申请破产保护。
Theratope（加拿大AB州埃德蒙顿的Biomira；现为西雅图的Onocythreon）是一种现成的疫苗，由MUC-1（STn丝氨酸）的肿瘤相关O-连接表位的合成模拟物（STn crotyl）组成，与免疫刺激蛋白（KLH）相连，并与西雅图Corixa（解毒-B，一种含有单磷酸脂A和草分枝杆菌细胞壁骨架的油滴乳剂）提供的佐剂一起用于转移性乳腺癌，在进展时间或总体生存率方面均无改善。该公司没有'；不要完全放弃目标；Onocythreon的知识产权管理和业务发展总监玛丽塔·霍布曼（Marita Hobman）表示，该公司与默克KGaA（德国达姆施塔特）合作，开发了一种“更复杂”的方法来激发T细胞反应。
Canvaxin（CancerVax，现为慕尼黑MicroMet）是一种由三种辐照黑色素瘤细胞系组成的现成混合物，含有十几种特定的肿瘤相关抗原，加上一种用于III期黑色素瘤的佐剂（BCG），治疗后患者的预后比对照组差，与早期的试验不同，在早期的试验中，患者被更仔细地选择与更好的结果相关的人类白细胞抗原（HLA）等位基因。Canvaxin失败后，CancerVax与Micromet合并，Micromet正在开发针对各种肿瘤抗原的单克隆抗体的被动免疫疗法。
GVAX（Cell GeNeSys，S.旧金山，CA，美国），一种现成的全细胞疫苗，由现有的前列腺癌细胞的细胞输注组成，用于在激素难治性前列腺癌中表达GM-CSF，在治疗的患者与对照组之间产生了额外的死亡，导致放弃试验。
尽管在这组失败案例中，现成疫苗占明显优势，但个体化疫苗的命运并不一定好得多。两家公司生产的疫苗针对的是与肿瘤相关的抗体独特型——Favrille（圣地亚哥）和Genitope（美国加利福尼亚州弗里蒙特市）——由于产品未能达到统计显著性，两家公司都停止了试验，基本上在2008年底结束了项目。
约翰·霍普金斯大学肿瘤学家海姆·莱维茨基（Hyam Levitsky）说，一种癌症疫苗必须跨越几个障碍。海姆·莱维茨基是GVAX的共同发明者，也是癌症疫苗公司Antigenics（纽约）的董事会成员。“在现有的肿瘤中，身体已经暴露于这些抗原，因此可能已经有了最初的免疫反应。但通常情况下，免疫系统会被破坏，并对疫苗所针对的抗原产生耐受性。成功的疫苗必须克服这种耐受性，这并不是小事。”此外，莱维茨基说，疫苗经常必须在可能是敌对的环境中工作。“肿瘤实质上占据并改变了环境，窃取了正常免疫系统的各种属性，从而降低了免疫反应。”
疫苗中用来规避破坏免疫耐受而不产生自身免疫的抗原应该是肿瘤特异性的。但H.Lee Moffitt癌症中心（美国佛罗里达州坦帕市）黑色素瘤综合研究中心主任杰弗里·韦伯说，这种抗原很少被发现。“这是非常罕见的。你可以发现任何数量的突变的肿瘤特异性抗原，但在任何特定类型的肿瘤中很少发现超过5%的突变抗原。”他说，即使你找到了一个，那也不会'；这并不意味着它具有高度的免疫原性。
在实践中，主动免疫疗法靶向的癌症抗原更常与肿瘤相关：在肿瘤上过度表达，但在正常组织中出现的频率较低。在基于这些抗原的疫苗试验中，打破耐受性的必要性（例如，通过将选定的抗原与强大的佐剂配对）与避免对抗原同样存在的健康组织进行过度免疫攻击的必要性发生了冲突。韦伯说：“你可以给某人注射疫苗，对抗在癌症中过度表达的黑色素瘤自身抗原，这样你就不会产生严重的副作用或任何免疫反应。”。“但如果你同时接种同一种疫苗和一剂抗CTLA-4抗体，你可能会诱发危及生命的自身免疫性结肠炎、皮疹或肝炎。”
另一个困扰癌症免疫治疗试验的问题是靶向癌症的难治性。从理论上讲，任何癌症都应该接受免疫治疗，但在实践中，只有少数癌症得到了大多数关注，至少在历史上是如此。黑色素瘤在早期被发现具有肿瘤特异性抗原，但由于没有真正的肿瘤特异性黑色素瘤抗原被开发，只有肿瘤相关抗原，因此经常使用蛋白质或肽方法来靶向黑色素瘤，但大多没有成功。但那些基于细胞的方法，即使用自体蛋白质或提取物进行启动，需要获得足够的肿瘤肿块。这或多或少地排除了黑色素瘤，甚至乳腺癌，那里的组织往往是纤维化的，肿瘤往往被诊断得越来越早，而它们仍然相对较小。
由于认识到免疫反应需要时间才能形成，一些疫苗研发人员已经转向生长缓慢的前列腺癌或肾肿瘤，这些肿瘤的进展时间更长。当然，某些肿瘤类型（如肺）的更高患病率创造了一个庞大的患者库，可以用来填充临床试验，而这些适应症缺乏适当的治疗方法最有力地说明了加强临床试验的必要性。
当然，使用处于晚期癌症阶段的个体的趋势使得临床疗效的证明更加难以实现。当然，患有晚期疾病的患者往往更容易获得治疗，他们经常使用其他治疗药物治疗，但治疗失败。赞助公司更喜欢这一人群，因为他们希望晚期患者的积极治疗效果比早期或完全切除的患者更快观察到。但是几十年'；在多种肿瘤类型中进行的癌症疫苗临床试验的价值不足为奇地表明，免疫疗法更有可能在早期、侵袭性较低的肿瘤患者1或通过手术或化疗将肿瘤负担降低到显微镜水平的个体中发挥最佳效果。
莱维茨基说：“我认为癌症疫苗最有可能在这种微观疾病水平上取得成功。”。“超过50%的常见癌症可以被治疗成一种残留极少的疾病状态。我们让患者失去的通常不是无法使疾病进入这种最小状态，而是无法完全消除残留成分。”通常情况下，一个看似切除的肿瘤会复发。“向前
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