DNA合成技术加速个性化肿瘤疫苗制备

DNA合成技术加速个性化肿瘤疫苗制备

个性化肿瘤疫苗介绍及最快临床试验进展

随着癌细胞的增殖，肿瘤会累积出各种各样的突变，从而产生肿瘤特异性的蛋白抗原，我们统称为肿瘤新抗原（neoantigens）。这些肿瘤新抗原可以被人体的T细胞识别，对表达它们的癌细胞进行攻击。新抗原只在肿瘤组织中表达，它们不会引起由于T细胞对健康组织的攻击而产生的毒副作用，因此新抗原是治疗性癌症疫苗的理想靶点之一[1]。一般个性化肿瘤疫苗的开发策略是从癌症患者的肿瘤中发现因基因突变，只在肿瘤中表达的新抗原，并且使用这些抗原设计和制造肿瘤疫苗。

个性化肿瘤疫苗的递送方式主要包括：DNA疫苗，mRNA疫苗，多肽类疫苗和树突状细胞[2]。随着mRNA技术的发展和广泛的临床应用，个性化mRNA肿瘤疫苗在癌症治疗上取得突破进展。Moderna和默沙东联合开发的mRNA-4157 (V940) + Keytruda联合辅助治疗高风险黑色素瘤（II-IV期）的III临床试验正在进行中。患者每三周接受1mg mRNA疫苗，最多接受9剂，每三周接受200mg Keytruda，持续约一年。从已公开的II期试验数据可以看到，经过三年随访，与单独使用Keytruda相比，mRNA疫苗与Keytruda联合使用，能够将复发或死亡风险进一步降低了49%[3]。

个性化肿瘤疫苗生产过程

个性化肿瘤疫苗（Personalized Cancer Vaccine, PCV）是针对每个患者特异的肿瘤突变，进行量身设计和制造的个体化疫苗。因此需要为每位患者进行单独生产，这是一个复杂且个性化的制备过程。

个性化肿瘤疫苗生产流程：

① 采集肿瘤组织样本和血液样本；

② 全外显子和/或RNA-seq测序，检测患者携带且表达的突变，预测肿瘤新抗原；利用算法模型筛选高潜力新抗原；

③ 根据筛选的新抗原，设计表达mRNA序列；

④ 为每个患者，生产个性化肿瘤疫苗；

⑤ 注射人体。

个性化肿瘤疫苗设计和制造的技术挑战包括：

1. 如何短时间获得肿瘤患者的突变信息：NGS测序技术的进步及成本降低，使得突变信息的获得变得相对容易，可通过全外显子和/或RNA-seq进行测序。

2. 如何预测和筛选最佳肿瘤新抗原：数字技术与人工智能技术用于预测和筛选具有TIL反应性的新生抗原。例如Moderna和BioNTech分别有算法模型或数字化工具，高准确度地预测和筛选新抗原。

3. 如何快速生产mRNA-LNP疫苗产品：大肠杆菌发酵生产质粒周期长达数周，而肿瘤患者生存期有限，无细胞DNA合成技术可大大缩短个性化产品制备周期。

无细胞DNA合成技术

个性化mRNA肿瘤疫苗用GMP线性化质粒量少，同时需要快速生产交付。而传统的线性化质粒GMP生产，需要在大型不锈钢发酵罐生产环状质粒，再进行酶切及纯化工艺，得到线性化质粒。整个生产周期耗时至少10周以上，会产生克级质粒产品。无细胞DNA合成技术仅在2~3天内就可以简单快速扩大质粒规模，而且小型设备占地面积小，操作简易灵活，使其成为一种更优的个性化肿瘤疫苗用质粒的生产方式。

采用DNA合成技术的企业，如OriCiro Genomics，Touchlight。OriCiro Genomics于2023年1月被Moderna收购用于持续增强mRNA产品，该公司的无细胞DNA合成技术，大大缩短了GMP质粒产品的生产时间。该技术不依赖大肠杆菌克隆，在体外进行等温、连续的无细胞指数扩增，生产出大片段、高保真的质粒DNA。Touchlight的DNA合成技术，即通过滚环扩增技术RCA，扩增串联重复长链DNA，同样也不需要大肠杆菌发酵。

因此通过无细胞DNA合成技术生产线性化质粒，才能保证和mRNA的快速衔接，满足生产个性化mRNA肿瘤疫苗快速生产需求。

金斯瑞蓬勃生物推出的ProSyn™线性化质粒技术平台，采用滚环扩增（Rolling Circle Amplification, RCA）和酶切技术（无细胞），短时间内即可生产GMP线性化质粒，为PCV快速生产提供整体解决方案。

ProSyn™线性化质粒平台特点：

• 简单、快速生产：17天，从质粒到mRNA-LNP**<50天**

• 小规模GMP生产：最小1mg

• 无细胞技术：滚环复制和酶切

• 自主开发引物库PowerStarry™：通用，随机结合，扩增效率高，结构稳定

• 高保真率：10-6 - 10-7 低错配率

参考文献

1.Lang et al., (2022). Identification of neoantigens for individualized therapeutic cancer vaccines. Nature Reviews Drug Discovery.

2.Eryn Blass et al., (2021). Advances in the development of personalized neoantigen-based therapeutic cancer vaccines. Nature Reviews Clinical Oncology.

3.Weber, Jeffrey S et al., (2024) “Individualised neoantigen therapy mRNA-4157 (V940) plus pembrolizumab versus pembrolizumab monotherapy in resected melanoma (KEYNOTE-942): a randomised, phase 2b study.” Lancet.