一说到癌症疫苗,很多人第一反应是"是不是能预防癌症"。其实现在在研的癌症疫苗,绝大多数是治疗性的:给已经确诊的病人打,把病人自己的免疫系统发动起来去攻击肿瘤。
这个方向研究了很多年,一直没什么大的水花。真正让它热起来,是最近几年两件事撞到了一起:mRNA技术在新冠疫苗上证明了自己能快速量产,AI开始渗进疫苗设计的每一个环节。
2026年7月,克罗地亚萨格勒布大学的团队在《Frontiers in Genetics》上发了一篇综述,把AI在肽类癌症疫苗里的角色从头到尾捋了一遍:怎么从肿瘤突变里找到靶点,怎么预测哪些肽段真能激活免疫,最后怎么落到临床。
这篇就基于那篇综述写,跟大家聊两个问题:AI到底干了什么活,以及为什么说它还没到能"挑大梁"的地步。
先把两个词说清楚
肽类癌症疫苗,就是把一段段人工合成的肽(蛋白质的小碎片)打进体内,让免疫系统记住这些碎片,然后去追杀带着这些碎片的癌细胞。
碎片从哪来?来自新抗原(neoantigen)。
癌细胞分裂时会积累一大堆基因突变,有些突变会让细胞造出正常细胞里根本没有的异常蛋白。
这些蛋白被细胞里的"碎纸机"切碎后,会漏出一些肽段,其中能被免疫系统认出来的,就是新抗原。
正常细胞里没有这些东西,所以免疫系统盯着它们打,不会误伤自己人,这是新抗原疫苗最讨喜的地方。
但麻烦在于,一个肿瘤里可能同时存在几百上千个突变,真正能变成有效新抗原的凤毛麟角。
论文列了六道关卡,一个突变产生的肽段得同时闯过去:
1.在肿瘤里有足够的表达量;
2.能被蛋白酶体切成大小合适的片段;
3.能和病人自己的HLA分子(人类白细胞抗原)结合;
4.能被运到细胞表面展示出来;
5.能被T细胞受体认出来;
6.能激起强而持久的免疫反应。
六关哪一关没过,这个肽段就白瞎了。以前全靠人工一个一个试,慢且贵。
AI进来,就是替人干这六关里的快速筛选。
AI到底在里头干了什么活
论文里有一张全景图,把AI在肽类癌症疫苗里的分工画成了五个环节。原图我放下面了,先看整体,再逐个拆——
第一步是拿数据。
取病人的肿瘤组织和血液样本,做全外显子测序、全基因组测序或者RNA测序,同时把病人的HLA分型做了。
这是地基,不知道肿瘤里有哪些突变、病人是什么HLA类型,后面全白搭。
第二步是找突变。
把测序结果和正常基因组比对,挑出肿瘤特有的体细胞突变——单核苷酸变异、插入缺失、基因融合、剪接位点改变都算,再用RNA表达数据把那些根本不表达的突变过滤掉。
这一步能筛出几百上千个候选,但还远不是终点。
第三步是AI的主场,预测管线。
里面又分三层:先预测肽段能不能和病人的HLA结合,再预测能不能被蛋白酶体切开、被TAP转运、最终摆到细胞表面,最后预测摆出来之后T细胞认不认、能不能引发免疫反应。
三层一层套一层,每一层都会刷掉一批候选。
第四步是设计配方。
按AI打的分,把排名靠前的十几个到二十几个表位挑出来,做成疫苗,合成肽、mRNA,或者负载肽段的树突状细胞都行,再配上佐剂。
第五步是上临床。
疫苗打进去,看能不能激活CD8+和CD4+ T细胞,最后把肿瘤细胞干掉。
这一步是终审,前面AI吹得再玄,都得在这儿见真章。
最扎心的数字:608个候选,只有37个真有效
聊AI预测准不准,论文里有个数字我记到现在。
肿瘤新抗原选择联盟(TESLA)干过一件事:把608个被各种计算模型评为"高评分"的候选新抗原收齐,然后用实验挨个验证这些肽段到底有没有免疫原性。
结果:只有37个,6%,被实验确认真能引发免疫反应。
换句话说,AI在电脑里把分数打上天,到了真人的免疫系统面前,94%都是无效候选。
论文配了张图,专门解释这个"验证缺口"是怎么堆出来的——
图2:新抗原预测级联及其失败模式。上方绿色是当前AI模型能处理的计算过滤器,下方橙色是AI难以捕捉的生物过滤器,最终导致6%的验证率。
这张图把新抗原从突变到免疫原性的路拆成两排过滤器。
上排绿色是计算过滤器:测序、变异检测、翻译、加工。
这几个环节AI大致管得住,问题也相对好修。测序覆盖度不够、变异检测工具之间互相打架、亚克隆突变被漏掉、隐藏的肽段没被翻出来,都是工程问题。
下排橙色是生物过滤器:HLA结合、抗原呈递、TCR识别、效应阶段。这几个环节AI是真挠头,因为牵涉到活体里复杂的生物过程。
HLA结合预测偏科欧洲常见等位基因,呈递丰度的阈值说不清楚,胸腺耐受可能让某些肽段反而诱导出免疫抑制,T细胞受体库因人而异,肿瘤微环境里还有T细胞耗竭和免疫编辑捣乱。
作者自己的判断挺清醒:6%这个缺口不是某一关的锅,而是每一关都在损耗、一层层攒下来的。
想往上提验证率,光优化某一个AI模型没用,得在每一个环节都动刀,尤其是那些AI现在压根搞不定的生物过滤器。
现在手上都有哪些AI工具
论文把目前主流的AI预测工具对比了一遍(原文Table 1),按干的活可以分成两拨。
一拨管HLA结合预测,这是最成熟的方向,工具最多。
•NetMHCpan-4.1/4.0:应用最广,泛等位基因神经网络架构,喂进肽段序列和HLA等位基因,吐出结合亲和力评分。经过大量基准测试,已经嵌进了不少临床试验的管线。
•MHCflurry 2.0:前馈神经网络集成,在结合预测之外还加了抗原加工预测模块,开源,很多研究管线直接拿来用。
•MixMHCpred:走基序去卷积加位置权重矩阵的老路子,训练数据来自质谱免疫肽组学,学术圈常用。
另一拨管TCR识别预测,难得多,也前沿得多。
•NetTCR-2.x:卷积神经网络架构,在见过的表位上表现接近顶级,但没做过临床验证。
Transformer架构,见过面的表位效果不错,一碰到没见过的新表位就拉胯,同样没有临床验证。
•TCR-ESM:用蛋白质语言模型的嵌入来预测TCR-肽-MHC相互作用,还停在研究基准测试阶段。
•epiTCR:随机森林模型,没见过的新表位上表现还行,但也没过临床验证。
这两拨的成熟度差着一大截:HLA结合预测已经能上临床管线,TCR识别预测全军覆没、一个都没过临床验证。
论文还特意点了一句:不少TCR预测工具一到"没见过的新表位"上性能就暴跌,说明它们学到的很可能是训练集里的偏差,而不是TCR识别背后真正的规律。
临床走到哪一步了
预测工具再花哨,最后还是得看疫苗在病人身上灵不灵。
论文汇总了目前代表性的新抗原疫苗临床试验(原文Table 2),挑几个有看头的说。
KEYNOTE-942/mRNA-4157(默沙东+Moderna),目前关注度最高,针对黑色素瘤。
mRNA-lipoplex平台,最多编码34个新抗原。IIb期入组157人,和帕博利珠单抗(K药)联用后,无复发生存期的风险比0.561,18个月无复发生存率79%,对照组62%。
这个数据直接把III期试验推上了日程。
Autogene cevumeran/BNT122(BioNTech),同样是mRNA-lipoplex,最多编码20个新抗原。先在胰腺癌里试,后来扩展到黑色素瘤和结直肠癌。
I期16个病人里8个出现了免疫应答,其中6个的无复发生存期超过了13.4个月。
NeoVax(哈佛/达纳法伯),合成长肽疫苗,黑色素瘤方向。I期8个人,4人在25个月时还没复发。
胶质母细胞瘤队列,这是个真实世界研究,不算严格的临床试验,但结果有看头。
173个病人打了个性化新抗原肽疫苗,总生存期中位数31.9个月,90%的人出现了免疫应答。
要知道胶质母细胞瘤是预后最差的肿瘤之一,标准治疗的中位生存期通常只有15个月上下。
31.9个月确实亮眼,但因为是真实世界数据,没有对照组,还得等更严格的设计来验证。
整体盘一下:大多数新抗原疫苗还在I期或I/II期,只有KEYNOTE-942摸到了III期。
安全性上,主要不良反应就是注射部位反应和短暂的流感样症状,没看到严重的全身毒性报告。
卡在哪:三个绕不开的难题
论文花了大量篇幅讲AI驱动的癌症疫苗还差在哪,我读下来觉得有三个问题最要命。
头一个是训练数据的偏科。
HLA结合预测的训练数据严重偏向欧洲血统人群里常见的等位基因,对非洲、亚洲、美洲原住民人群的HLA类型覆盖不够。
模型没见过,预测自然不准,直接影响的是一大群人能不能公平地用上这种疫苗。
作者也承认,得靠更多元的数据采集和针对性的模型开发来补。
第二个是免疫优势(immunodominance)。
不是所有摆到细胞表面的肽段都能激起同等强度的反应,免疫系统会偏心——只对少数几个表位火力全开,其余的爱答不理。
预测哪些表位能成为"天选之子",AI现在搞不定,因为这背后是抗原竞争、T细胞受体库差异、胸腺选择这些复杂过程。
更要命的是,肿瘤还会通过免疫编辑把那些免疫优势表位悄悄丢掉,让疫苗白打。
第三个是肿瘤微环境里的免疫抑制。
就算疫苗把T细胞激活了,它们钻进肿瘤组织也可能被"策反"。
PD-1/PD-L1通路、TGF-β信号、代谢限制、T细胞耗竭,层层压制。
所以现在的主流思路是新抗原疫苗和免疫检查点抑制剂(比如PD-1抗体)联用,先把肿瘤微环境的压制解开,让疫苗激活的T细胞能真刀真枪地干活。
但怎么搭配最有效,还在摸索。
这三个之外,还有制造和监管的坎。
个性化疫苗等于一人一苗,从测序到生产通常要几周,还得有灵活的生产线和严格的质量控制。监管机构也在头疼怎么审批这种"每批都不重样"的产品,目前没有成熟路径。
说点我自己的看法
读完整篇综述,我的真实感受是:AI确实在改变癌症疫苗的玩法,过去要熬几个月的新抗原筛选现在压缩到几周,预测准确性也在往上走。
KEYNOTE-942的IIb期数据、胶质母细胞瘤队列里31.9个月的中位生存期,都是实打实的进展,不是画饼。
但6%的验证率摆在那,像一盆冷水。
AI现在最擅长的是HLA结合预测这一关,而抗原呈递、TCR识别、免疫优势、肿瘤微环境这些真正决定成败的环节,AI还远没到能扛事的地步。
作者自己也说得很实在:AI是提效工具,不是万能钥匙,实验验证和临床转化一步都不能省。
还有一点我想单独提:目前拿得出手的数据基本集中在黑色素瘤这种"高突变负荷"的肿瘤上——突变多,新抗原就多,疫苗容易找靶子。
到了胰腺癌、胶质母细胞瘤这些"低突变负荷"的肿瘤,新抗原本来就少,设计难度直接翻倍。
AI能不能把这套打法推广到更多癌种,是后面最关键的一道题。
癌症疫苗这条赛道跑了快几十年,AI的入场让它头一回摸到了大规模临床应用的门槛。
当然,从6%的验证率到真的治好癌症,中间隔着十万八千里。
不过换个角度看,这道题已经从"能不能做"变成了"多久能做出来"。剩下的,就交给时间和大样本的临床数据吧。
参考来源:
资料来源:Brlek P, Kolić J, Bulić L, Škaro V, Primorac D. Artificial intelligence in peptide cancer vaccine design: from neoantigen discovery to immunogenicity prediction. Frontiers in Genetics, 2026, 17:1875066.
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