行研 | 肿瘤新生抗原的夜与雾

全球癌症疫苗研究已有近20年的历史，目前在ClinicalTrials.gov注册Cancer Vaccine的临床研发项目累计多达1638项，但是迄今为止还没有特别成功的治疗性肿瘤疫苗面世。2010年4月，Dendreon公司的Provenge 是首个且目前唯一获得FDA批准上市的治疗性癌症疫苗，用于治疗晚期前列腺癌。遗憾的是，由于疗效有限且研发这个产品的公司经营不善，公司几经转手后已经被中国公司三胞集团收购。

寻找新的肿瘤特异性抗原或打开了靶向癌症治疗的大门

图片来源：Parker institute

新生抗原是肿瘤组织中的突变多肽，同时具有很强的肿瘤特异性和很高的免疫原性。如果基于新生抗原的肿瘤药物研制成功，不仅可以避免现有肿瘤药物的毒性问题，而且可以实现更好的疗效。不少生物医药的资本已经开始关注这一新兴技术。目前进入临床一期的企业阶段基本都在A轮之后，融资额度在5000万美金左右。而在nature上发表引起热议文章的Catherine Wu和Ugur Sahin教授成立的公司，初始融资额度更是分别达到1.06和2.7亿美元。

根据数据统计可以发现，通过几十年的发展，科研文章和相关专利在2015年开始呈现爆发式的增长。

数据来源：PubMed，数据截至2018年中

数据来源：WIPO，数据截至2018年中

世界范围92项公布新生抗原Clinical Trial的适应症

数据来源：ClinicalTRIALS

国际上，欧美领头新生抗原应用于肿瘤疫苗的研发，合计65项临床研究；中国紧跟其后，共13项临床研究。其中应用的适应症前三为黑色素瘤（12%）、乳腺癌（9%）及肺癌（9%）。根据披露资料的不完全统计，国际上大约有34家在肿瘤新生抗原领域的公司，而且不断有新的公司崭露头角。

简略分析，国际上不同国家的企业发展方向及进展都有差异。其中美国企业基本已经开展临床一期，融资额达到2500万~1亿美元之间，在行业早期美企倾向于新生抗原预测和制药（多肽疫苗及细胞免疫治疗）的全产业链打通。

欧洲企业以德国为主，已经开展临床一期，融资额也在亿元级别。其它欧洲国家的企业尚在早期，融资额为2000万美元左右，主要依托于制药（多肽及mRNA疫苗）的优势发展。

中国进入相对较晚，出现了一批以测序生信为切入口的公司做新生抗原的预测，处于天使轮，融资额约为1000~3000万元。以制药为主的公司也开始临床前研究。整体来看，无论是融资额、技术特点、技术优势，还是对于产业链的打通程度较于国外企业有一定的差距，而资本的犹豫也造成了行业发展速度的缓慢。

肿瘤新生抗原领域公司概况

（截至2018年中不完全统计）

基因检测公司

拿到患者的样本，在进行生物信息分析之前需要进行二代测序，以获得最全面的遗传信息，提供给生信公司进行分析。一般测序公司都能够完成测序工作，所以生信公司或者药企等采用CRO的形式外包给测序公司。

生物分析公司

通过基因检测进行neo-antigen预测和分析,是实现该精准免疫疗法的最关键一环。要建立该平台,有两个关键能力建设。首先是高通量基因测序的能力,另一个是核心的 neo-antigen分析和预测算法。医院要建立这个平台难度非常大,一般采取合作的方式，获得新生抗原的信息共享。药企或免疫治疗公司建立该平台的难度也非常大，仅有寥寥数家具有新生抗原预测和分析的能力，所以必定会出现相应的生信分析公司做新生抗原预测筛选。

药企/免疫治疗公司

药企通过合作或者自主研发筛选新生抗原后，根据neo- antigen制备个性化疫苗或者精准免疫细胞。一般来说，药企和免疫治疗公司都需要有非常强的技术优势。研发个性化肿瘤疫苗的企业大部分都有自主的疫苗递送系统，如斯微的纳米递送系统，Advaxis的李斯特菌递送系统，还有脂质体包裹的递送系统。为了把新生抗原做成疫苗的形式，药企还需要具备多肽合成与RNA合成的能力或外包给第三方。

医院

医院是获取患者样本的最佳渠道，同时医院是免疫疗法的入口。患者到医院就诊，医生根据患者的病情推荐适合的治疗方案。医院也是完成免疫疗法的主要场所，确定病人需要采取免疫治疗方案后，医院会安排患者手术或采血，并进行接下来的治疗工作。在整个产业链条中，医院可以建立实现该疗法需要的所有平台，包括基因检测、neo- antigen生信分析、疫苗或免疫细胞制备以及液体活检的平台，从而实现患者在医院的一站式服务。而这些工作对应的具体职能部门有外科、病理科、检验科和生物治疗科。

肿瘤疫苗行业技术壁垒极高，而涉及到新生抗原的预测属于新兴领域，仍有许多技术难点需要攻破。有竞争力的企业必然在新生抗原的预测、分子药物合成、药物递送系统等环节掌握核心技术。下面分析三个代表性的公司其核心技术的优势及独特性。

Neon Therapeutics-人工智能生信平台

Neon Therapeutics是一家美国公司，2017年12月获得1.06亿美元的B轮融资，2018年6月27日上市，截至目前市值1.57亿美元。核心技术有RECON®生信平台，独立合成多肽能力及NEO-STIM™平台测试新生抗原的免疫原性。其研发的生信平台RECON®结合MS的分析平台，能够有效的开发优于现有通过肽亲和力数据训练的算法。

基于MS数据的HLA-肽结合预测因子的评估

数据来源：Mass Spectrometry Profiling of HLA-Associated Peptidomes in Mono-allelic Cells Enables More Accurate Epitope Prediction

Neon Therapeutics有两条产品线，其中包括针对个人新生抗原疫苗和个体自体T细胞治疗的NEON / One，以及针对患者人群共享的选择性新生抗原目标的NEON / Select计划。

图片来源：Neon Therapeutics官网

产品一：NEO-PV-01是一种个人新生抗原疫苗，目前进展最快，已经进入临床1b期。临床试验中将评估NEO-PV-01联合nivolumab治疗转移性黑色素瘤、非小细胞肺癌或膀胱癌患者。2017年研究成果在Nature发表，团队使用的是多肽疫苗，他们为每位患者制造了包括13-20种不同的含有新生抗原的多肽片段疫苗，然后在6位有高复发风险的黑色素瘤患者身上开展了临床试验。数据显示，60% 的多肽在患者体内引起了T细胞免疫反应。在这6位患者中，4位患者在接受疫苗两年后没有出现复发迹象。另外2名患者出现了复发迹象，但是在接受了PD-1抗体药物治疗后获得了完全缓解。

产品二：NEO-PTC-01是一种个人新生抗原T细胞疗法，从每个病人收集免疫细胞后，使用NEO-STIM™平台来生成特异于多个个人新生抗原靶标的T细胞群体。适用于广泛的实体瘤和血液肿瘤。目前在欧洲申请人体第一阶段临床试验。

产品三：Select Neoantigen Program（共享新生抗原）依托自身生物信息学能力，包括预测性算法访问大型基因组数据库，去发现跨肿瘤类型的特定患者群体的一组共享新生抗原靶点。目前项目处在目标验证阶段。

Advaxis是一家专注于使用活的LM( Listeria monocytogenes, 李斯特菌)科研平台的新型肿瘤疗法的发现、发展以及商业化的公司。公司产品中使用的LM都是经过减毒的，能分泌抗原和辅助性融合蛋白，刺激患者的免疫系统(特别是T细胞)，产生一个针对分泌出的抗原的免疫应答反应。如果抗原是癌症细胞特有的，则会产生一个有针对性的消灭肿瘤的免疫反应，该公司在2005年已经IPO，截至目前市值1284万美元。

图片来源：Advaxis官网

ADXS-NEO是Advaxis的产品，使用其Lm Technology™将肿瘤特异性抗原的编码序列整合到基于质粒的系统中，该系统在包含LLO分子片段的融合蛋白序列的背景下表达它们。Lm载体被抗原呈递细胞摄取。在载体内，产生大量具有突变的新表位的蛋白质并将其分泌到抗原呈递细胞的胞质溶胶中，其中它们被处理并用于激活肿瘤特异性T细胞，然后可以找到癌细胞并将其摧毁。

ADXS-NEO构建体也被设计为通过降低肿瘤微环境中调节性T细胞和髓源性抑制细胞的免疫抑制活性来中和肿瘤保护机制。由于免疫反应仅针对突变的新表位而被激活，因此预期对系统的耐受性几乎没有阻碍，并且不存在脱靶毒性。该产品已经进入临床1期，并与Amgen合作使用ADXS-NEO载体靶向患者独特的肿瘤特异性抗原。

在抗原呈递细胞内，李斯特菌表达肿瘤特异性抗原

肿瘤特异性抗原被呈递到免疫细胞（1）

肿瘤特异性抗原被呈递到免疫细胞（2）

Genocea Biosciences-离体新生抗原筛选平台

Genocea是一家美国公司，利用自主研发的ATLAS平台进行候选疫苗开发的企业，于2014年2月6日在纳斯达克上市，市值为3292.65万美元。Genocea同样也是通过NGS发现突变位点，用E·coli表达系统进行突变表达，最后使用受试者自身的抗原呈递细胞（APC）和T细胞进行体外筛选。

图片来源：Genocea poster

Genocea自己报道的数据认为，离体筛选新生抗原的效率和识别率比通过算法预测的要高。其中通过ATLAS平台筛选而未被算法筛选出来的占69%。

图片来源：Genocea poster

1. 有价值的新生抗原筛选难度大

HLA基因是人体中最多态的基因，迄今已鉴定出10,000多种HLA I类等位基因变体。每个HLA等位基因会表达~1,000-10,000个独特的肽并呈递给T细胞。鉴于HLA表达的多样性，准确预测肽与特定HLA等位基因之间的关联是非常具有挑战性的。

主流生信分析软件

图片来源：AACR

其次由于核酸到蛋白的过程需要经历一系列的编码、转录、加工、修饰等，从突变分析到预测出有价值的新生抗原跨度很大，一般以肿瘤非同义突变总数量或每1Mb的突变数量来表示，10个/Mb的突变相当于肿瘤基因组编码区含有150个非同义突变，而其中只有10%的非同义突变可以产生与MHC高亲和力结合的突变肽段，而能够与MHC高亲和力结合的肽段又只有1%能够被肿瘤患者体内的T细胞识别。

2. 疫苗研制时间长

疫苗研制时间长，整体来说个性化疫苗常规案例基因测序需要约1个月，生物信息分析需要一周，合成多肽需要1周。拿到成品后续进行体外实验、小鼠实验和人体实验，整体下来需要至少3个月。对于后期患者来说等待的时间过长，在流程上缩短个性化疫苗的研制时间非常关键。评估测序的环节会是一个可能加快的环节，如果企业有测序平台，可以把测序时间缩短至一周。

3. 理论尚未完善，临床数据不足，无法证明疗效

副作用尚不明确，由于新生抗原技术的诞生时间并不长，理论基础并不完善。相关的临床实验最快也在临床Ⅰ/Ⅱ期，关于疫苗的副作用尚未明确，目前只是突变频率较高、突变数较多的黑色素瘤临床研究较多。对于抗原在体内的生化途经学术界也尚未研究透彻。现做一例临床的费用接近80~100万元，无法快速大规模地收集临床数据及做验证，现有研制的疫苗响应率也仅达到20%左右。

4. 费用昂贵

由于通用型疫苗研发难度非常大，共同的突变其突变频率常常低于5/1000，导致很难找到通用靶点。个性化的疫苗由于无法通过规模效应来降低成本，现在成本很高，主要体现在研发成本和疫苗生产成本（包括佐剂及免疫检查点抑制剂联合用药）。

任何一种新技术的出现都会面临诸多困难，无论是技术成熟度、生产工艺、应用方向还是商业模式等。如果新技术能够在本质上满足需求，从科研到市场化的道路是可以通过各个环节的发展去突破，对其无需过于悲观或苛求。

对于新生抗原应用于肿瘤治疗，是新的突破口。相关产业处于生命周期的初创阶段，市场相对有限，产业发展尚未形成规模，所以相关的产业分工还只是处于初级阶段，没有达到精细化的程度。通过对整体行业的粗略观察，笔者觉得在未来行业爆发的节点，该赛道的黑马会是一家整合产业链上下游的公司，无论是在新生抗原筛选、治疗药物的制备（疫苗/细胞治疗），还是在临床资源上都有非常强的把控力，而且在各个环节都有一定的技术或资源优势。无论是建立团队还是收购控股的方式，在测序时间、生信分析及药物制备上能够大幅度缩短时间，而且在新抗原筛选、药物制备以及临床验证上能够形成闭环，通过闭环不断的优化和迭代。

吹开行业的东风，仍要依托于学术上更深入理论的研究、新生抗原筛选标准的建立、政府对于个性化治疗的监管制度完善以及更大样本和更长期的临床实验和前瞻性实验。而资本早期的果断进入，也会极大的促进东风的到来。