重大进展，人类不再惧怕癌症？科学家即将研制出通用癌症疫苗

马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究团队近日在癌症预防领域取得重大进展。他们开发的一种基于纳米颗粒的新型疫苗在动物实验中显示出显著效果,成功阻止了多种高致死率癌症的发生和转移。这项发表在《细胞·报告医学》期刊上的研究为癌症预防开辟了新路径,也为高风险人群提供了潜在的保护手段。

该疫苗的核心技术在于一种被称为"超级佐剂"的脂质纳米颗粒系统。研究显示,接种疫苗的小鼠在面对黑色素瘤、胰腺导管腺癌和三阴性乳腺癌等侵袭性癌症时,肿瘤排斥率分别达到69%、88%和75%。更令人振奋的是,这种疫苗不仅能预防原发肿瘤的形成,还能有效阻断癌症向其他器官的转移——这一直是癌症治疗中最棘手的难题。

生物医学工程助理教授普拉巴尼·阿图科拉莱领导的研究团队此前已经证实,他们设计的纳米颗粒药物能够缩小或消除小鼠体内已有的肿瘤。此次研究则将这一技术应用于预防领域,结果表明相同的平台技术同样适用于在肿瘤形成之前激活免疫防御机制。阿图科拉莱指出,通过对纳米颗粒进行精准工程化改造,使其能够通过多条信号通路激活免疫系统,并与癌症特异性抗原结合,从而在肿瘤萌芽阶段就将其消灭。

免疫记忆:全身性保护的关键

该疫苗的作用机制依赖于免疫系统的"记忆"功能。在首轮黑色素瘤实验中,研究人员将纳米颗粒平台与已知的黑色素瘤抗原肽结合,这些抗原类似于流感疫苗中使用的部分灭活病毒成分。接种疫苗三周后,当小鼠暴露于黑色素瘤细胞时,80%的接种小鼠在长达250天的观察期内完全未出现肿瘤,并全部存活至实验结束。相比之下,未接种疫苗或接受传统疫苗配方的对照组小鼠全部在35天内死亡。

这种保护不仅局限于注射部位。在模拟癌症转移的实验中,研究人员通过全身性途径让小鼠暴露于黑色素瘤细胞。结果显示,接种纳米颗粒疫苗的小鼠肺部完全没有形成转移性肿瘤,而对照组小鼠则全部出现肺部转移灶。阿图科拉莱强调,转移是导致癌症患者死亡的主要原因,也是黑色素瘤和胰腺癌等难治性癌症治疗面临的最大障碍。该疫苗能够建立系统性的免疫记忆,使免疫细胞在全身范围内巡逻并识别癌细胞,这是免疫疗法相较于传统治疗手段的独特优势。

肿瘤裂解物:实现通用性的技术路径

虽然首轮实验取得了成功,但针对每种癌症类型开发特定抗原需要全基因组测序或复杂的生物信息学分析,这在临床应用中存在明显的技术和成本障碍。为了解决这一问题,研究团队进行了第二阶段实验,采用从肿瘤本身提取的已杀死癌细胞——即肿瘤裂解物——作为抗原来源。

这种方法的优势在于,肿瘤裂解物包含癌细胞表面的多种抗原,无需预先鉴定具体的抗原分子,就能让免疫系统接触到完整的肿瘤抗原谱。接种了纳米颗粒-裂解物组合疫苗的小鼠随后分别暴露于三种不同的癌症类型。实验结果超出预期:胰腺癌模型中88%的小鼠出现肿瘤排斥反应,乳腺癌和黑色素瘤模型的排斥率也分别达到75%和69%。所有成功排斥肿瘤的小鼠在后续全身性癌细胞攻击中均表现出持久的抗转移能力。

博士后研究员格里芬·凯恩作为论文第一作者解释说,疫苗诱导产生的肿瘤特异性T细胞反应是生存获益的核心所在。当固有免疫细胞接触到这种纳米颗粒配方时,会产生强烈的免疫激活信号,促使这些细胞呈递抗原并启动能够杀伤肿瘤的T细胞。这种强大的T细胞活化能力源于疫苗中独特的纳米颗粒结构设计。

多通路激活:模拟自然免疫应答

传统疫苗通常由两个基本成分构成:代表病原体特征的抗原和刺激免疫系统的佐剂。阿图科拉莱实验室设计的疫苗旨在模拟病原体自然激活免疫系统的过程。现代免疫学研究表明,有效的免疫激活需要多个"危险"信号通过不同受体通路协同作用。阿图科拉莱指出,近年来科学界逐渐认识到佐剂的选择至关重要,因为它提供T细胞和B细胞正确启动所需的第二信号。

然而,许多在癌症免疫疗法中表现出前景的佐剂在分子层面上相容性较差,就像油和水难以混合一样。为了克服这一技术瓶颈,研究团队开发了一种脂质纳米颗粒"超级佐剂"系统,能够稳定地同时包裹并递送两种不同的免疫刺激成分。这种设计使得疫苗能够通过多条信号通路同步激活免疫系统,产生比单一佐剂更强的免疫应答。

根据发表在《细胞·报告医学》的研究论文,这种纳米颗粒系统具有模块化和可定制的特性,为下一代癌症疫苗提供了灵活的平台技术。研究团队认为,这一系统可以适配不同的癌症类型,只需更换相应的抗原成分即可。

从实验室到临床的转化之路

基于这项研究的潜力,阿图科拉莱和凯恩共同创办了名为NanoVax Therapeutics的生物技术初创公司,旨在推动该技术的临床转化。凯恩表示,这种纳米颗粒平台和治疗方法是公司的核心技术基础,初创公司的建立使他们能够推进转化研究,最终目标是改善患者的生活质量。

研究团队设想,这种疫苗不仅可用于治疗已确诊的癌症患者,还可能为高风险人群提供预防性保护。例如,携带BRCA基因突变的个体患乳腺癌和卵巢癌的风险显著升高,有家族病史的人群也面临更高的癌症威胁。如果这种疫苗技术能够在人体试验中证实其安全性和有效性,将为这些高风险人群提供一种主动预防手段,而不是被动等待疾病发生后再进行治疗。

值得注意的是,这项研究目前仍处于动物实验阶段,从小鼠模型到人体临床试验还有相当长的路要走。癌症疫苗领域近年来虽然取得了多项进展,但也面临诸多挑战。肿瘤微环境的免疫抑制作用、个体间免疫应答的差异性以及如何精确选择抗原靶点等问题都需要在临床研究中得到解答。

尽管如此,这项研究为癌症预防和治疗提供了新的思路。特别是使用肿瘤裂解物作为抗原来源的策略,避免了耗时的个体化抗原鉴定过程,有可能降低疫苗开发的复杂度和成本。如果未来的临床试验能够验证这种方法在人体中的安全性和有效性,将为癌症疫苗的广泛应用奠定基础。

当前,全球多个研究团队正在探索不同类型的癌症疫苗技术。从个性化新抗原疫苗到基于mRNA技术的治疗性疫苗,这一领域正在经历快速发展。马萨诸塞大学团队的纳米颗粒平台因其模块化设计和跨癌种潜力而显得尤为引人注目,为未来开发通用癌症预防策略提供了可能性。

参考文献：“用于平台癌症疫苗接种的超级佐剂纳米粒子”，作者：Griffin I. Kane、Tiana E. Naylor、Ellis F. Lusi、Meghan L. Brassil、Kim Wigglesworth、Ronnie W. Dinnell、Miranda B. Diaz-Infante、Leah M. Whiteman、John Lukas、Megan Winkler、Rohini Josh、Julia Cerrutti、Haruka Mori、Stefania Gallucci， Katherine A. Fitzgerald 和 Prabhani U. Atukorale，2025 年 10 月 9 日，细胞报告医学。
DOI：
10.1016/j.xcrm.2025.102415