抗肿瘤DNA疫苗的研究进展

2014-06-27 10:45王俊标郑友兰

吉林农业·下半月 2014年4期

王俊标　郑友兰

摘要：抗肿瘤DNA疫苗是一种新型疫苗，通过激活机体自身免疫系统，除了可预防肿瘤的发生外，还能独立或与其他抗肿瘤方法结合治疗肿瘤。本文对抗肿瘤DNA疫苗的特点、抗癌机制及其临床研究进展进行综述。

关键词：DNA疫苗；抗肿瘤；免疫疗法

中图分类号： R730.3 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-08-84-2

DNA疫苗又称基因疫苗（genetic vaccine），抗肿瘤DNA疫苗是利用基因工程技术将编码肿瘤特异性抗原（tumor specific antigen， TSA）或肿瘤相关抗原（tumor associated antigen，TAA）的基因结合于表达载体上（重组病毒或质粒DNA），再将疫苗直接注入机体，借助载体本身和机体内的基因表达系统表达出期望的抗原，从而诱导宿主产生对该抗原蛋白的特异性细胞免疫应答，以达到预防和治疗肿瘤的目的。

根据抗肿瘤DNA疫苗的具体用途，可分为两种：一种是预防性疫苗，如用与某些特殊肿瘤发生有关的基因制备疫苗，接种于具有遗传易感性（有家族病史）的健康人群，进而可以抑制肿瘤的发生。另一种是治疗性疫苗，以肿瘤特异抗原或肿瘤相关抗原为基础，主要用于手术或放疗化疗后的辅助治疗。

1 抗肿瘤DNA疫苗的特点

1.1 抗癌防癌疗效高

被激活的肿瘤特异性免疫细胞产生的抗体可以到达外科手术不能到达的区域，当免疫系统被有效刺激后，甚至可以抵抗微型和已扩散转移的癌细胞，作用范围广泛。免疫疗法不仅能如传统的化学疗法和发射疗法一样攻击正在分裂的肿瘤细胞，而且可以有效地进攻缓慢分裂或休眠中的癌干细胞。此外，微量的DNA疫苗即可在体内存在较长时间，并不断表达外源蛋白刺激机体产生强而持久的免疫应答。记忆细胞还能提供一个长期的监控环境乃至彻底根除肿瘤进而抑制癌症的复发。因此，抗肿瘤DNA疫苗对于预防和治疗肿瘤具有持久和较高的疗效。

1.2 危害性和副作用小

免疫疗法可以更特异性地抗肿瘤细胞，从而降低其对周边健康组织的损害，防止了放疗和化疗不可避免的严重副作用。迄今为止的临床试验中，注射接种抗肿瘤DNA疫苗仅发现引起皮炎、皮疹或皮肤瘙痒等副作用，未见有发生自身免疫等严重不良反应的报道。

此外，抗肿瘤DNA疫苗还有操控和生产简便，价格低廉，易于大量贮藏和运输等优点。但也存在许多问题，比如目的基因的筛选问题、克服肿瘤的免疫逃避问题、确定最大耐受剂量问题、免疫耐受性问题、抗原进入机体后表达难以调控问题等，这些都是DNA疫苗发展过程中需要解决的内容。

2 抗肿瘤DNA疫苗的免疫机制

确定好某一肿瘤的特异性抗原后，寻找其编码基因并构建DNA疫苗是决定DNA免疫效果的关键。在质粒中插入几个真核生物基因和合成序列，包括：抗原序列（cDNA），促使其表达的增强子-启动子，转录终止位点及其他附加序列（多克隆位点，ori序列和抗生素抗性基因）以助于克隆、质粒复制和筛选[1]。

将重组的DNA质粒转染到适当菌体中，随着菌体的生长和分裂，重组质粒同时复制，产生出大量的DNA质粒。含有DNA质粒的菌体被筛选出来后进行溶菌，将DNA质粒纯化后作为疫苗。抗肿瘤DNA疫苗使用基因枪或者经皮内或肌肉注射后再使用超短电脉冲刺激注射处[2]，以增强细胞膜通透性进而促使质粒向细胞内转运。

一旦进入细胞，专门的抗原递呈细胞（antigen presenting cells，APC），特别是树突细胞（dendritic cells，DC），能够将转录和翻译的肿瘤抗原递呈到适当的主要组织相溶性复合体（MHC）和协同刺激分子的微环境中。树突细胞将抗原捕获、处理和递呈到初始T细胞进而主要诱导针对该抗原的特异性免疫反应。通过内吞作用和降解为多肽片段，抗原蛋白被内在化，一部分多肽片段被递呈到组织相容性Ⅱ类分子并形成主要组织相溶性Ⅱ类分子复合体（MHCⅡ），其主要激活辅助性T细胞（CD4+），进而诱导产生体液免疫。如果基因编码的一个抗原蛋白被直接递送到树突细胞，那么这个表达的抗原蛋白在这些细胞中将被视为内源性分子，在树突细胞中表达的抗原在泛素化作用后将被蛋白酶体降解。这些多肽片段将被递呈并与MHCⅠ类分子结合，其主要激活细胞毒性T细胞（CD8+），进而诱导产生细胞免疫。因此，DNA疫苗能够同时诱导细胞免疫和体液免疫反应对抗肿瘤细胞，这种结合后协同的免疫应答效果将比其中任意一种免疫应答效果好。

此外，细菌质粒富含未甲基化的CpG核苷酸能够被巨噬细胞和B细胞上的Toll样受体9（TLR9）识别，进而能够引起先天性免疫应答以增强获得性免疫。因此，质粒DNA疫苗即使不使用辅佐剂也能有效并产生长期记忆免疫反应[3]。

3 临床研究进展

在过去20多年中，多项肿瘤疫苗临床试验效果并不理想。大多数抗癌疫苗的Ⅰ期Ⅱ期临床试验都在有广泛的肿瘤负担、损坏的免疫功能或二者兼有的病人中开展[4]。除了被称之为被动免疫的注入体外培养的肿瘤特异性抗体或T细胞外的另一种方法是主动特异性免疫疗法（例如：癌疫苗），在病人体内引发或促进类似的肿瘤抗体和T细胞的产生。例如：抗乳腺癌的疫苗（抗HER2抗原）[5-7]，B淋巴细胞（肿瘤免疫球蛋白个体基因型）[8]，肺癌（MUC1抗原）[9]，黑色素瘤（装载有肿瘤多肽或灭活肿瘤细胞的树突状细胞）[10，11]，胰腺癌（多肽端粒酶）[12]和前列腺癌（装载有胰腺酸磷酸酶的树突状细胞）[13]。近几年来一些试验的结果非常令人鼓舞，因为每一个试验都表明疫苗产生了免疫反应，而且仅有很小甚至没有副作用。

针对前列腺癌的基于树突状细胞的疫苗的临床Ⅲ期试验虽未达到其最初的目标点——延长肿瘤恶化的时间——但是免疫组与安慰剂组对照平均延长了4.5个月（25.9比21.4）[14]。由装载有GM-CSF和前列腺酸磷酸酶组成的组合蛋白的同源树突状细胞疫苗sipuleucel T已经于2010年获得美国食品药品监督管理局的审批而上市，成为肿瘤免疫治疗史上一个里程碑事件。

迄今为止，已经批准上市的DNA疫苗有4个，但主要集中在动物疾病的防治领域[15]，其中一种编码人酪氨酸激酶的DNA疫苗，已经被美国农业部授予完全许可证，可以用于犬的黑色素瘤的治疗，是首个获批的治疗动物肿瘤的DNA疫苗。抗人类肿瘤的DNA疫苗还未上市，目前的研究主要集中在前列腺癌和乳腺癌。由于前列腺癌具有明确的组织特异性的肿瘤相关抗原，因此抗前列腺癌DNA疫苗的研究主要围绕前列腺癌相关肿瘤抗原为靶点进行[16]。此外，以Delta16HER2为靶点的抗乳腺癌DNA疫苗已经完成临床前研究，即将进入临床试验阶段[17]。

4 结语

由抗肿瘤DNA疫苗诱发的免疫治疗可以启动以肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞反应为主的抗肿瘤效应，能有效打击肿瘤，防止转移、复发且不伤及无关组织，其抗肿瘤特异性和免疫记忆性是其他方法所不能比拟的。它既可以独立地治疗肿瘤，又可与手术及放、化疔结合，具有疗效高、特异性强、不良反应小等优点，尤其对于中晚期已经发生转移的恶性肿瘤而言，它具有独到的治疗作用，故在肿瘤综合治疗中占有重要地位。虽然目前还存在许多亟待解决的问题，但这种新型的治疗方法被寄予了提升抗肿瘤疗效并最终攻克肿瘤这一世界难题的厚望。

参考文献

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作者简介：王俊标，吉林农业大学，硕士研究生，研究方向：生药学。

通讯作者：郑友兰，吉林农业大学中药材学院，教授，研究方向：生药学。

网络出版时间：2014-4-29 10：45：08

网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/22.1186.S.20140429.1045.004.html