DC疫苗与抗肿瘤免疫

马昌云 吴芳 孔繁义 宋翔

机体的免疫反应首先是由抗原提呈细胞(APC)捕获抗原,经其加工处理后将抗原信息传递给 T、B淋巴细胞进而诱发一系列特异性免疫应答。因此,APC是机体免疫反应的首要环节,能否进行有效的抗原提呈直接关系到免疫激活或免疫耐受的诱导,其中树突状细胞(DC)是目前所知的机体内功能最强的APC。近年来,越来越多的证据表明由DC激活的细胞免疫特别是 T细胞介导的CTL反应在机体抗肿瘤中起着主导作用,而且最近 DC疫苗的临床Ⅰ、Ⅱ期试验也取得了令人鼓舞的结果,显示出DC疫苗在肿瘤等病的治疗中的巨大前景。因此DC疫苗尤其是 DC抗肿瘤的研究和应用倍受人们的关注。

1 制备疫苗的 DC来源、生物学特性

随着人们对 DC的深入认识和 DC的分离、纯化、培养技术的改进,现已能够从大多数组织中得到纯度较高的各具特异性的 DC,通过体外培养与扩增的方法,获得大量DC以满足 DC基础与临床研究的需要。目前一致认为,DC是具有典型树突状形状,膜表面高表达主要组织相溶性抗原复合体(MHC)Ⅱ类分子,能够移迁至淋巴器官和刺激初始型 T细胞增殖活化,并具有一些相对特异性表面标志的一类细胞。DC的分化阶段经历从前体 DC至非成熟 DC再到成熟 DC等的过程。非成熟DC具有摄取和加工处理抗原的功能,但其刺激初始型T细胞的能力弱。DC摄取抗原或接受到某些刺激因素,DC逐渐分化成熟,并表现出成熟DC的特征：细胞呈树突状形态;失去摄取抗原能力;能启动初始型T细胞反应等。有别于其他 APC,DC最大的特点是能够显著刺激初始型T细胞(naive T cells)增值,而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性 T细胞,因此DC是机体免疫应答的始动者,在免疫应答的诱导中具有独特的地位。DC是肿瘤细胞免疫中主导力量T细胞增殖和应答的诱导者,能促进 CTL和 Th的生成,一个 DC细胞能诱化 100～3 000个 T细胞[1]。近来研究发现,DC的功能还受许多生化因素调控,如DC缺乏NOX2氧化酶将会导致抗原提呈功能下降,如果 E-Cadherin黏附分子缺失,在体内诱导一种完全不同的T细胞免疫,即CD8+T细胞免疫耐受[2]。

2 DC疫苗的抗肿瘤机制

在肿瘤患者体内,只有 APC捕获并加工处理呈递肿瘤抗原后,才能形成针对肿瘤抗原的特异性 T细胞克隆,从而形成有效的抗肿瘤免疫效应[3]。其参与抗肿瘤的主要可能机制包括：(1)以肿瘤抗原体外冲击致敏 DC,以保证 DC对肿瘤抗原的摄取,DC成熟后膜表面易表达 MHCⅠ、Ⅱ类分子,并将肿瘤抗原提呈给TCR,同时 DC表达高水平协同刺激分子 B7-1、B7-2和 CD40,使 T细胞被激活;(2)DC与T细胞结合后,可通过分泌大量的IL-12诱导CD4

+T细产生 Th1型免疫应答,有利于肿瘤的清除;(3)DC分泌 IL-12可诱导T细胞产生 IFN-γ、TNF-α等,后者是细胞免疫应答的重要参与者;(4)抗原负载的 DC疫苗接种注射后先移行到淋巴结和脾脏,可自身分泌或诱导其他细胞分泌 IL-12、IL-15,进而诱导CD4+Th1相关免疫应答;(5)活化 Th细胞产生 IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和 IL-3等细胞因子,这些因子又反过来以一种正反馈旁分泌的方式活化其它的 APC,上调其 IL-12及 CD80、CD86的表达;(6)抗原负载 DC可直接向 CD8+T细胞呈递抗原肽,并在活化的CD4+T细胞辅助下使CD8+T细胞活化,CD4+T和CD8+T细胞进一步通过分泌细胞因子或直接杀伤,使人产生保护性抗肿瘤免疫;(7)DC可能还具有产生可选择性趋化 T细胞的趋化因子的能力;(8)可以基因工程的方法将目的基因(如肿瘤抗原基因、细胞因子基因等)导入 DC使相应基因产物直接表达于DC表面,从而增加或调节 DC的抗原提呈功能以诱导抗肿瘤的保护性反应[4];(9)抗原负载DC的抗原多肽小体膜蛋白中的 MFG-E8能与DC、巨噬细胞表达的整合素结合,它可使机体靶向于其它未获得抗原的 DC并使其致敏以激活 T细胞;(10)DC可通过吞噬调亡的肿瘤细胞获得肿瘤抗原并启动免疫应答;(11)位于调亡细胞内的热休克蛋白(HSP70)可能介导抗原进入MHCI提呈途径,由凋亡肿瘤细胞释放的 HSP70能被直接摄入DC,同时可能伴有抗原的进入,增加 DC抗原摄取能力[5]。因涉及到多种细胞和细胞因子的参与,故DC疫苗抗肿瘤机制复杂,需待进一步探究。

3 DC疫苗的制备及其抗肿瘤免疫作用

肿瘤细胞对宿主免疫应答的逃逸是恶性肿瘤发生、发展的重要机制之一。在带瘤动物及肿瘤患者体内,都发现循环和局部浸润的 DC存在功能上的缺陷。Fifis等[6]的研究发现,肿瘤细胞能够通过一系列机制抑制机体的抗肿瘤免疫反应,激活特异的调节性 CD4+、CD25

+T细胞以下调细胞毒性T淋巴细胞的效应等。如果对 DC进行肿瘤抗原修饰,再将负载肿瘤抗原的致敏 DC回输机体,则可以解决因 DC功能缺陷造成的肿瘤免疫逃逸,诱导机体产生有效的抗肿瘤免疫应答。而使用何种抗原及如何将肿瘤抗原在体外与 DC结合以弥补其功能缺陷,则成了应用 DC瘤苗进行免疫治疗的关键。

在DC瘤苗抗肿瘤免疫方面最引人注目的研究工作是应用抗原或抗原多肽在体外冲击致敏DC,然后将负载肿瘤抗原的致敏 DC回输或免疫接种亚荷瘤宿主,进行肿瘤免疫治疗。这种用肿瘤抗原冲击的 DC瘤苗具有很好的靶向性,避免了不必要的免疫刺激,可以利用较大浓度的肿瘤抗原以更有效地促进T细胞的激活。Liu等[7]利用 CD40配体(CD40L)转染的肿瘤细胞可以向 DC同时传递肿瘤抗原和成熟刺激,这些激活的 DC对能产生 IFN-γ的 CD8+T细胞作用更为强大,从而更好地加工肿瘤抗原,促进特异性细胞毒性T细胞的增殖。

应用肿瘤细胞的蛋白提取物刺激 DC,可克服肿瘤抗原或多肽冲击 DC存在的某些不足。如无需明确肿瘤抗原,可能有多种不同的肿瘤抗原刺激DC从而诱导针对不同抗原决定簇的CTL克隆等。Zhou等[8]以肿瘤-睾丸抗原(CTA)家族中的XAGE-1b蛋白致敏DC刺激自体T淋巴细胞产生特异杀伤性和细胞毒性 T细胞,体外研究证实其对有相应 CTA表达的肺癌细胞可产生较好的杀伤效果。但是,肿瘤细胞蛋白提取物中包含的机体自身的正常抗原免疫机体后可能诱发自身免疫性疾病。

将肿瘤抗原编码基因或某些细胞因子基因等导入DC使之持续有效表达肿瘤抗原,诱导抗肿瘤免疫反应。Gabrilovich等[9]用野生型 P53致敏的 DC治疗 22例小细胞肺癌患者得出此种疫苗安全并能产生特异性的免疫应答。Moran等[10]将委内瑞拉马脑炎病毒复制子转染 DCs细胞,用其免疫过表达neu原癌基因蛋白的荷瘤小鼠,结果转基因高水平表达,诱导活化 neu特异性 CD8+T细胞,产生抗NEU的 IgG抗体。

近年已证明肿瘤来源的mRNA致敏DC也是一种诱导CTL和产生肿瘤免疫的有效途径。从肿瘤组织中扩增到足量用于刺激 DCs的mRNA,并通过筛选获得特异表达的肿瘤 mRNA,以此作为抗原冲击 DCs制备疫苗。该疫苗可避免诱发自身免疫性疾病的,有更高的临床实用价值。Peng等[11]使用此瘤苗有效地诱导出特异性细胞毒T细胞,杀伤肿瘤细胞。

实验表明,将肿瘤细胞与 DC融合所得的肿瘤细胞-DC融合物也是诱发 T细胞介导的抗肿瘤免疫有效细胞疫苗,它将DC的免疫刺激功能与肿瘤抗原信息有机地结合起来,从而更有效地诱导机体产生抗肿瘤免疫。Homma等[12]用 DC-胃癌细胞融合疫苗治疗 1例 75岁进展型胃癌并发腹水患者,其腹水及双下肢水肿明显减轻。研究表明,融合的DC-肿瘤细胞保留了 DC的生物学特性,具有处理和呈递肿瘤特异性抗原的能力,可激发肿瘤特异性 CTL活性及保护性免疫,降低肿瘤发生率,延长存活时间。

有学者研究将肿瘤细胞诱导成具有 DC特征的细胞,将肿瘤细胞本身表达的肿瘤抗原提呈给T细胞,诱导体内强烈的免疫刺激功能[13]。此类研究为肿瘤的免疫治疗开辟了新的思路。

4 DC疫苗的临床应用研究

关于 DC疫苗的临床治疗应用,目前主要限于肿瘤患者的临床实验及临床治疗。包括有淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、多发性骨髓瘤、肾癌、白血病、肺癌等。Kobayashi等[14]对 1例 50岁诊断为Ⅳ期乳腺癌并双侧腋窝淋巴结转移的病例进行免疫治疗。用自体同源的肿瘤碎片冲击致敏DC并将此 DC注射入右侧腋窝淋巴结,结果发现转移灶消退,组织学检查发现此淋巴结内有大量的 CD45+T淋巴细胞聚集。从而得出结论,DC在晚期乳腺癌治疗中能产生安全有效的抗肿瘤作用。DC的肿瘤疫苗在肺癌治疗方面也有令人兴奋的发现。Chiappori等[15]在临床Ⅱ期研究中发现P53致敏的DC疫苗治疗继放疗后的大范围的非小细胞肺癌是安全的并可提高患者的生存质量。

5 问题与展望

虽然外科手术、放化疗、激素治疗等在肿瘤治疗方面有一定程度的发展,但是肿瘤患者存在高度复发和易转移的问题,而 DC瘤苗作为一种免疫学治疗方法,其抗瘤机制主要是通过纠正肿瘤患者的免疫缺陷,启动患者自身特异性杀瘤免疫反应,杀伤肿瘤细胞而对正常细胞的伤害降低到了最低限。在临床应用上有非常大的潜力。DC疫苗在肿瘤治疗等方面一系列体外实验、动物实验及临床Ⅰ、Ⅱ期研究中均证明DC确实可以诱导出特异性抗肿瘤免疫保护效应,但在其临床应用方面还面临许多亟待解决的问题。此外,体内微环境的变化影响DC亚群的分化,DC在体条件下与体外培养条件下的研究结论可能不尽一致,需深入研究并逐步完善DC过继治疗的理论基础、实践技术,为其临床标准化应用奠定坚实基础。

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