DC疫苗與抗腫瘤免疫

馬昌云 吳芳 孔繁義 宋翔

機體的免疫反應首先是由抗原提呈細胞(APC)捕獲抗原,經其加工處理后將抗原信息傳遞給 T、B淋巴細胞進而誘發一系列特異性免疫應答。因此,APC是機體免疫反應的首要環節,能否進行有效的抗原提呈直接關系到免疫激活或免疫耐受的誘導,其中樹突狀細胞(DC)是目前所知的機體內功能最強的APC。近年來,越來越多的證據表明由DC激活的細胞免疫特別是 T細胞介導的CTL反應在機體抗腫瘤中起著主導作用,而且最近 DC疫苗的臨床Ⅰ、Ⅱ期試驗也取得了令人鼓舞的結果,顯示出DC疫苗在腫瘤等病的治療中的巨大前景。因此DC疫苗尤其是 DC抗腫瘤的研究和應用倍受人們的關注。

1 制備疫苗的 DC來源、生物學特性

隨著人們對 DC的深入認識和 DC的分離、純化、培養技術的改進,現已能夠從大多數組織中得到純度較高的各具特異性的 DC,通過體外培養與擴增的方法,獲得大量DC以滿足 DC基礎與臨床研究的需要。目前一致認為,DC是具有典型樹突狀形狀,膜表面高表達主要組織相溶性抗原復合體(MHC)Ⅱ類分子,能夠移遷至淋巴器官和刺激初始型 T細胞增殖活化,并具有一些相對特異性表面標志的一類細胞。DC的分化階段經歷從前體 DC至非成熟 DC再到成熟 DC等的過程。非成熟DC具有攝取和加工處理抗原的功能,但其刺激初始型T細胞的能力弱。DC攝取抗原或接受到某些刺激因素,DC逐漸分化成熟,并表現出成熟DC的特征：細胞呈樹突狀形態;失去攝取抗原能力;能啟動初始型T細胞反應等。有別于其他 APC,DC最大的特點是能夠顯著刺激初始型T細胞(naive T cells)增值,而巨噬細胞、B細胞僅能刺激已活化的或記憶性 T細胞,因此DC是機體免疫應答的始動者,在免疫應答的誘導中具有獨特的地位。DC是腫瘤細胞免疫中主導力量T細胞增殖和應答的誘導者,能促進 CTL和 Th的生成,一個 DC細胞能誘化 100～3 000個 T細胞[1]。近來研究發現,DC的功能還受許多生化因素調控,如DC缺乏NOX2氧化酶將會導致抗原提呈功能下降,如果 E-Cadherin黏附分子缺失,在體內誘導一種完全不同的T細胞免疫,即CD8+T細胞免疫耐受[2]。

2 DC疫苗的抗腫瘤機制

在腫瘤患者體內,只有 APC捕獲并加工處理呈遞腫瘤抗原后,才能形成針對腫瘤抗原的特異性 T細胞克隆,從而形成有效的抗腫瘤免疫效應[3]。其參與抗腫瘤的主要可能機制包括：(1)以腫瘤抗原體外沖擊致敏 DC,以保證 DC對腫瘤抗原的攝取,DC成熟后膜表面易表達 MHCⅠ、Ⅱ類分子,并將腫瘤抗原提呈給TCR,同時 DC表達高水平協同刺激分子 B7-1、B7-2和 CD40,使 T細胞被激活;(2)DC與T細胞結合后,可通過分泌大量的IL-12誘導CD4

+T細產生 Th1型免疫應答,有利于腫瘤的清除;(3)DC分泌 IL-12可誘導T細胞產生 IFN-γ、TNF-α等,后者是細胞免疫應答的重要參與者;(4)抗原負載的 DC疫苗接種注射后先移行到淋巴結和脾臟,可自身分泌或誘導其他細胞分泌 IL-12、IL-15,進而誘導CD4+Th1相關免疫應答;(5)活化 Th細胞產生 IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和 IL-3等細胞因子,這些因子又反過來以一種正反饋旁分泌的方式活化其它的 APC,上調其 IL-12及 CD80、CD86的表達;(6)抗原負載 DC可直接向 CD8+T細胞呈遞抗原肽,并在活化的CD4+T細胞輔助下使CD8+T細胞活化,CD4+T和CD8+T細胞進一步通過分泌細胞因子或直接殺傷,使人產生保護性抗腫瘤免疫;(7)DC可能還具有產生可選擇性趨化 T細胞的趨化因子的能力;(8)可以基因工程的方法將目的基因(如腫瘤抗原基因、細胞因子基因等)導入 DC使相應基因產物直接表達于DC表面,從而增加或調節 DC的抗原提呈功能以誘導抗腫瘤的保護性反應[4];(9)抗原負載DC的抗原多肽小體膜蛋白中的 MFG-E8能與DC、巨噬細胞表達的整合素結合,它可使機體靶向于其它未獲得抗原的 DC并使其致敏以激活 T細胞;(10)DC可通過吞噬調亡的腫瘤細胞獲得腫瘤抗原并啟動免疫應答;(11)位于調亡細胞內的熱休克蛋白(HSP70)可能介導抗原進入MHCI提呈途徑,由凋亡腫瘤細胞釋放的 HSP70能被直接攝入DC,同時可能伴有抗原的進入,增加 DC抗原攝取能力[5]。因涉及到多種細胞和細胞因子的參與,故DC疫苗抗腫瘤機制復雜,需待進一步探究。

3 DC疫苗的制備及其抗腫瘤免疫作用

腫瘤細胞對宿主免疫應答的逃逸是惡性腫瘤發生、發展的重要機制之一。在帶瘤動物及腫瘤患者體內,都發現循環和局部浸潤的 DC存在功能上的缺陷。Fifis等[6]的研究發現,腫瘤細胞能夠通過一系列機制抑制機體的抗腫瘤免疫反應,激活特異的調節性 CD4+、CD25

+T細胞以下調細胞毒性T淋巴細胞的效應等。如果對 DC進行腫瘤抗原修飾,再將負載腫瘤抗原的致敏 DC回輸機體,則可以解決因 DC功能缺陷造成的腫瘤免疫逃逸,誘導機體產生有效的抗腫瘤免疫應答。而使用何種抗原及如何將腫瘤抗原在體外與 DC結合以彌補其功能缺陷,則成了應用 DC瘤苗進行免疫治療的關鍵。

在DC瘤苗抗腫瘤免疫方面最引人注目的研究工作是應用抗原或抗原多肽在體外沖擊致敏DC,然后將負載腫瘤抗原的致敏 DC回輸或免疫接種亞荷瘤宿主,進行腫瘤免疫治療。這種用腫瘤抗原沖擊的 DC瘤苗具有很好的靶向性,避免了不必要的免疫刺激,可以利用較大濃度的腫瘤抗原以更有效地促進T細胞的激活。Liu等[7]利用 CD40配體(CD40L)轉染的腫瘤細胞可以向 DC同時傳遞腫瘤抗原和成熟刺激,這些激活的 DC對能產生 IFN-γ的 CD8+T細胞作用更為強大,從而更好地加工腫瘤抗原,促進特異性細胞毒性T細胞的增殖。

應用腫瘤細胞的蛋白提取物刺激 DC,可克服腫瘤抗原或多肽沖擊 DC存在的某些不足。如無需明確腫瘤抗原,可能有多種不同的腫瘤抗原刺激DC從而誘導針對不同抗原決定簇的CTL克隆等。Zhou等[8]以腫瘤-睪丸抗原(CTA)家族中的XAGE-1b蛋白致敏DC刺激自體T淋巴細胞產生特異殺傷性和細胞毒性 T細胞,體外研究證實其對有相應 CTA表達的肺癌細胞可產生較好的殺傷效果。但是,腫瘤細胞蛋白提取物中包含的機體自身的正常抗原免疫機體后可能誘發自身免疫性疾病。

將腫瘤抗原編碼基因或某些細胞因子基因等導入DC使之持續有效表達腫瘤抗原,誘導抗腫瘤免疫反應。Gabrilovich等[9]用野生型 P53致敏的 DC治療 22例小細胞肺癌患者得出此種疫苗安全并能產生特異性的免疫應答。Moran等[10]將委內瑞拉馬腦炎病毒復制子轉染 DCs細胞,用其免疫過表達neu原癌基因蛋白的荷瘤小鼠,結果轉基因高水平表達,誘導活化 neu特異性 CD8+T細胞,產生抗NEU的 IgG抗體。

近年已證明腫瘤來源的mRNA致敏DC也是一種誘導CTL和產生腫瘤免疫的有效途徑。從腫瘤組織中擴增到足量用于刺激 DCs的mRNA,并通過篩選獲得特異表達的腫瘤 mRNA,以此作為抗原沖擊 DCs制備疫苗。該疫苗可避免誘發自身免疫性疾病的,有更高的臨床實用價值。Peng等[11]使用此瘤苗有效地誘導出特異性細胞毒T細胞,殺傷腫瘤細胞。

實驗表明,將腫瘤細胞與 DC融合所得的腫瘤細胞-DC融合物也是誘發 T細胞介導的抗腫瘤免疫有效細胞疫苗,它將DC的免疫刺激功能與腫瘤抗原信息有機地結合起來,從而更有效地誘導機體產生抗腫瘤免疫。Homma等[12]用 DC-胃癌細胞融合疫苗治療 1例 75歲進展型胃癌并發腹水患者,其腹水及雙下肢水腫明顯減輕。研究表明,融合的DC-腫瘤細胞保留了 DC的生物學特性,具有處理和呈遞腫瘤特異性抗原的能力,可激發腫瘤特異性 CTL活性及保護性免疫,降低腫瘤發生率,延長存活時間。

有學者研究將腫瘤細胞誘導成具有 DC特征的細胞,將腫瘤細胞本身表達的腫瘤抗原提呈給T細胞,誘導體內強烈的免疫刺激功能[13]。此類研究為腫瘤的免疫治療開辟了新的思路。

4 DC疫苗的臨床應用研究

關于 DC疫苗的臨床治療應用,目前主要限于腫瘤患者的臨床實驗及臨床治療。包括有淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、多發性骨髓瘤、腎癌、白血病、肺癌等。Kobayashi等[14]對 1例 50歲診斷為Ⅳ期乳腺癌并雙側腋窩淋巴結轉移的病例進行免疫治療。用自體同源的腫瘤碎片沖擊致敏DC并將此 DC注射入右側腋窩淋巴結,結果發現轉移灶消退,組織學檢查發現此淋巴結內有大量的 CD45+T淋巴細胞聚集。從而得出結論,DC在晚期乳腺癌治療中能產生安全有效的抗腫瘤作用。DC的腫瘤疫苗在肺癌治療方面也有令人興奮的發現。Chiappori等[15]在臨床Ⅱ期研究中發現P53致敏的DC疫苗治療繼放療后的大范圍的非小細胞肺癌是安全的并可提高患者的生存質量。

5 問題與展望

雖然外科手術、放化療、激素治療等在腫瘤治療方面有一定程度的發展,但是腫瘤患者存在高度復發和易轉移的問題,而 DC瘤苗作為一種免疫學治療方法,其抗瘤機制主要是通過糾正腫瘤患者的免疫缺陷,啟動患者自身特異性殺瘤免疫反應,殺傷腫瘤細胞而對正常細胞的傷害降低到了最低限。在臨床應用上有非常大的潛力。DC疫苗在腫瘤治療等方面一系列體外實驗、動物實驗及臨床Ⅰ、Ⅱ期研究中均證明DC確實可以誘導出特異性抗腫瘤免疫保護效應,但在其臨床應用方面還面臨許多亟待解決的問題。此外,體內微環境的變化影響DC亞群的分化,DC在體條件下與體外培養條件下的研究結論可能不盡一致,需深入研究并逐步完善DC過繼治療的理論基礎、實踐技術,為其臨床標準化應用奠定堅實基礎。

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