质谱技术在肿瘤新生抗原的应用

考虑到传统放疗和化疗的强副作用影响，免疫治疗逐渐成为近年火热的癌症治疗方法之一。肿瘤免疫治疗的核心是主要组织相容性复合物(MHC)呈递的肿瘤抗原肽与T细胞之间的反应。

肿瘤抗原根据其特异性可以分为2类：

·肿瘤相关性抗原（TAA）

·肿瘤特异性抗原（TSA）

关于肿瘤新生抗原

肿瘤新生抗原（Neoantigen）是一类肿瘤特异性抗原，源于肿瘤细胞中突变基因的表达，如基因点突变、删除突变、基因融合等，产生与正常细胞表达蛋白不一样的特异性抗原。

Part 01

肿瘤新生抗原的重要特点

相较于在正常组织中常常会引起自我免疫的肿瘤相关抗原，新生抗原具有两大优势：

1. 新生抗原只表达于肿瘤细胞表面；

2. 新生抗原被免疫系统视为外来抗原，不受免疫耐受的影响，因此可以激活自身免疫细胞，动员全身免疫系统，进而杀死肿瘤细胞（图1）。

基于以上优势，新生抗原已经成为癌症免疫治疗的理想靶点，具有广泛的治疗前景和临床应用价值[1-3]。

Part 02

基于肿瘤新抗原的免疫治疗策略

针对不同适应症甚至不同癌症患者个体，新生抗原的发现、筛选和验证是将新生抗原应用到肿瘤治疗的必经之路，也为肿瘤治疗提供了一个新的方向和思路。

基于新生抗原的免疫活性，其在免疫治疗领域的应用策略主要有两种：

一种是通过对新生抗原的发现、筛选与鉴定，设计和开发个性化的肿瘤疫苗（图2），包括多肽疫苗、核酸（DNA/mRNA）疫苗和DC疫苗等；

另一种是过继性免疫细胞治疗（图3），通过从患者身上分离特异性识别新生抗原的免疫细胞，在体外进行扩增和功能鉴定后向患者回输，从而达到直接杀伤肿瘤或激发机体的免疫应答杀伤肿瘤细胞的目的[4]。

此外，临床上也会将以上策略与免疫检查点抑制剂（如PD-1/PD-L1/CTLA-4）、靶向药（EGFR-TKI/VEGFR/CD20）、免疫激动剂（CD40）和化疗药物等进行联用，提高临床治疗疗效，为患者提供真正意义上的个体化治疗。

目前，基于新生抗原的临床试验适应症包括肺癌、恶性黑色素瘤、结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌、脑胶质瘤、肾癌、头颈癌等十数种。

Part 03

肿瘤新生抗原治疗的技术壁垒

目前，新生抗原免疫疗法在多种类型的癌症治疗方面取得了良好的效果，支持肿瘤新生抗原在临床成功的免疫治疗中的相关性的证据是令人信服的，并为这些抗原的治疗靶向提供了强有力的理论基础，也表明基于新生抗原的免疫疗法具有很大的发展前景。

然而，仍有许多问题需要解决，比如抗原筛选的准确性、疫苗研发时间、副作用不明朗、费用昂贵等。

如何提高新生抗原筛选的准确性、获得有价值的新生抗原，更是成为突出的技术壁垒。

在大量的候选肿瘤新生抗原中，往往只有少部分才是具备免疫原性的真实新生抗原。而目前用于鉴定这些肿瘤特异性新生抗原的方法主要有三种：

（1）计算机算法；

（2）质谱分析法；

（3）基于T细胞的新抗原检测

全球大多数的新生抗原研发公司选择采用高通量测序数据结合亲和力算法工具，进行肿瘤新生抗原的预测，但由于传统基因测序所预测的结果不一定会真实表达成新生抗原，因此导致新生抗原的发现具有较高的假阳性率[6]，带来后期验证成本的巨大浪费。

质谱分析方法则可以直接鉴定真实呈递在肿瘤细胞表面的新生抗原肽段，其鉴定的原理是将肿瘤细胞表面的抗原肽从HLA分子上洗脱下来，对其进行质谱测序。

目前的质谱技术使得从细胞系和患者材料中识别数千个MHC呈递的肽序列成为可能[7]。

质谱分析法用于新生抗原筛选的一个优势是它极大缩小了新生抗原的候选范围，并且是一个不带偏向性的方法，可以极大地提高新生抗原的筛选准确性[8-12]。

此外，它还具有如下几方面的优势：

首先，研究表明非典型肿瘤特异性HLA多肽有更大的可能性作为新生抗原靶点，而质谱检测法能够定位不能从基因组序列中预测的非典型多肽，如蛋白酶体剪切的肽段、由非编码区翻译的肽段及翻译后修饰PTMs的肽段等；

并且，PTMs对MHC抗原加工和呈递有影响，而PTMs不能通过基因组/转录组测序中预测，因此肿瘤新生抗原的PTMs鉴定也依赖于质谱技术。

其次，如果对预测的靶标肿瘤抗原在样本内的绝对表达量值感兴趣，可以通过合成肽段和质谱定量技术实现，该方法具有极高的灵敏度和准确性[13]。

Part 04

展望

新生抗原拥有更强的特异性，同时副作用和免疫耐受低，不易引发自身免疫反应，是理想的精准免疫靶点。

目前国外关于肿瘤新生抗原的研究相对领先，基本已开展到临床I/II期阶段，而国内个性化新生抗原治疗也初步形成上游（新生抗原的测序、预测和分析）>中游（药企/免疫治疗公司）>下游（医院）的完整产业链。

目前行业面临的主要挑战在于如何提高新生抗原筛选的准确性，包括计算机算法预测如何与基于质谱的免疫多肽技术结合，多种测序数据的联合应用，以及如何缩短疫苗研发时间等等。

希望在不久的将来，随着对癌症免疫机制和新生抗原生物学特性的不断了解，以及肿瘤新生抗原疗法在多种癌症临床中的疗效积累，研究人员能够更好地提高抗原筛选的准确性，缩短疫苗研发的时间线，使个性化的新抗原免疫疗法在肿瘤免疫治疗中发挥更加重要的作用。