抗腫瘤樹突狀細胞疫苗研究進展

張 米，尹天泉，馮華松

抗腫瘤樹突狀細胞疫苗研究進展

張 米，尹天泉，馮華松

免疫系統對腫瘤的殺傷作用主要通過細胞毒性T淋巴細胞實現，而樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)是體內唯一能夠激活初始細胞毒性T淋巴細胞的專職抗原提呈細胞，在機體抗腫瘤免疫反應中起到重要的橋梁作用。抗腫瘤DCs疫苗旨在通過激活DCs功能進而激活機體的抗腫瘤免疫反應，是近年來腫瘤免疫治療中的研究熱點。作者就抗腫瘤DCs疫苗的研究進展作一綜述。

樹突狀細胞；腫瘤；疫苗；免疫治療

近年來，腫瘤免疫治療受到了廣泛關注并取得良好進展，抗腫瘤樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)疫苗是其中的研究熱點之一[1-3]。作者從DCs的發現與生物學特征、擴增方法以及誘導DCs疫苗成熟的方法、DCs疫苗的負載方法、給藥途徑、研發存在的問題及應用前景6個方面進行綜述。

1 DCs的發現與生物學特征

1973年，Steinman和Cohn[4]在體外培養小鼠脾細胞時發現了一群形態呈樹枝狀的細胞，因此命名為DCs。此后，Steinman在對其功能的研究中發現DCs是混合淋巴細胞反應(mixed lymphocyte reaction，MLR)最有力的刺激因素，并推斷DCs是激活T、B淋巴細胞活化的“輔助”細胞[5]。這一推斷在后來的研究中得到了充分的證實。目前認為，DCs是體內抗原提呈能力最強的專職抗原提呈細胞，也是唯一能夠激活初始T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)反應的細胞[6-7]。DCs無特異性表面標志物，Fms樣酪氨酸激酶3受體是其共同表面標志物，小鼠DCs的相對特異性標志物為NLDC145、33D1，人DCs的相對特異性標志物為CD1a、CD11c、CD83和血液樹突狀細胞抗原2。目前已發現的DCs膜表面分子主要有：①吞噬相關受體包括FcγR、FcεR、Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)、補體受體、甘露糖受體；②抗原提呈分子包括組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)Ⅰ/Ⅱ類分子、CD1分子；③共刺激分子為CD80、CD86；④黏附分子為CD40、CD54、β1/β2整合素家族等；⑤細胞因子受體為粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子受體(granulocyte-macrophage colony stimulating factor receptor，GM-CSFR)、白介素-1受體(interleukin-1 receptor，IL-1R)、IL-10R、IL-4R[8]。

DCs起源于骨髓髓樣干細胞和淋巴樣干細胞，以未成熟DCs(immature dendritic cells，imDCs)狀態廣泛分布于除腦組織外的全身各組織器官。imDCs高表達吞噬相關受體，具有強大的抗原攝取能力，攝取抗原后，向淋巴結歸巢并逐漸成熟。成熟 DCs (mature dendritic cells，mDCs)喪失抗原攝取能力，高表達MHCⅠ/Ⅱ類分子，以及CD40、CD80、CD86等共刺激分子和黏附分子，具有強大的抗原提呈能力，在淋巴結的T細胞區將抗原提呈給T細胞，并分泌細胞因子，激活初始T細胞產生免疫應答。研究表明，imDCs體外激發MLR的能力弱，而mDCs激發MLR的能力強；imDCs誘導免疫耐受，而mDCs激活免疫反應[9-10]。基于imDCs與mDCs在功能上的差異，誘導DCs成熟是DCs疫苗制備中的重要環節[11]。吞噬腫瘤抗原卻未能分化成熟的DCs疫苗具有誘發機體免疫耐受，進而促進腫瘤進展的潛在風險。

2 DCs的擴增方法

DCs數量很少，在人的外周血中其數量不足單個核細胞的1%，在小鼠的脾臟中僅占細胞數的0.2%～0.5%。DCs的穩定擴增是DCs疫苗制備的前提條件。因而，很多研究致力于DCs培養方法的探索及不同方法間的比較。目前，已經形成了較為成熟的DCs擴增方法，可供實驗和臨床應用。

2.1 人DCs的擴增方法 人DCs的擴增多采用外周血來源的單核細胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMCs)[12-14]。PBMCs易于分離，在 GM-CSF和IL-4的作用下，培養5～7 d轉化為DCs。每10 mL血可培養出(0.5～2)×106個DCs，其中95%～99%細胞呈CD1a+CD14-CD83lo/-表現。當培養時間超過8 d時，DCs會自發成熟，伴隨CD83上調。目前，人DCs的培養技術已比較成熟，其數量和質量均可滿足臨床應用。

2.2 小鼠DCs的擴增方法 自1992年Inaba等[15]報道大量擴增DCs的方法以來，DCs的培養方法已歷經多次改良。由于用小鼠PBMCs培養DCs所獲得的細胞數量較少(約1×105個/只)，小鼠DCs的體外擴增多采用骨髓來源的前體細胞，在GM-CSF和IL-4的作用下轉化為DCs，但各實驗室所采取的濃度及培養時間有所差異[15-18]。一般采用8～12周齡的小鼠，可培養出足夠數量的DCs(約5×106個/只)。此外，還有學者嘗試應用Fms樣酪氨酸激酶3配體在體內擴增DCs，實驗證明該方法可有效擴增DCs數目至20倍左右[19]。但DCs的體內擴增可控性較差，目前技術手段仍欠成熟，實驗中多數采用體外擴增培養的方法。

3 DCs疫苗的負載方法

DCs是免疫系統對抗腫瘤的始動環節，因而許多學者試圖通過激活DCs對腫瘤抗原的吞噬、提呈功能來激發機體的抗腫瘤免疫反應。而如何使DCs吞噬目的抗原，即負載DCs，是制備DCs疫苗的首要步驟。目前，已研發出多種DCs疫苗負載方法，不同方法負載的DCs疫苗所誘導的抗腫瘤效應強弱不等，并有各自的優缺點。

3.1 腫瘤抗原肽負載的DCs疫苗 腫瘤抗原肽沖擊負載的DCs疫苗有較大的選擇性，不易產生自身免疫反應。但大多數MHC限制性腫瘤抗原肽的半衰期僅2～10 h；若要誘導出高水平持久的抗腫瘤免疫效應，則要反復多次回輸負載腫瘤抗原多肽的DCs。有研究發現，卵清蛋白可作為輔助蛋白用于腫瘤抗原肽負載DCs疫苗的制備，其治療效果明顯優于對照組[20]。

3.2 全細胞抗原負載的DCs疫苗 全細胞抗原負載DCs是目前廣泛采用的方法，用反復凍融、超聲破碎、放射線照射等方法獲得腫瘤細胞裂解物，直接負載DCs。它包括了所有已知、未知的腫瘤相關抗原(tumor associated antigens，TAAs)和腫瘤特異性抗原(tumor specific antigens，TSAs)，不需要鑒定分離腫瘤TAAs或TSAs，制備方法簡便。已有實驗證實，凍融的腫瘤細胞可在體外致敏DCs[21-22]。還有學者嘗試氬氦冷凍消融術后瘤體內注射DCs，從而在體內負載DCs疫苗，實驗表明該方法可降低腫瘤的復發率、延長生存時間[18，23]。目前，已報道的用于DCs疫苗研究的腫瘤模型多樣，包括Lewis肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、神經膠質瘤、膀胱癌，均獲得了良好的治療效果[24-29]。說明DCs疫苗應用范圍較廣，無明顯的腫瘤組織類型特異性。

3.3 基因修飾的DCs疫苗 腫瘤抗原基因轉染的DCs疫苗可使DCs持續以合適的方式將腫瘤抗原的表位與MHC結合，表達于DCs的表面，從而更有效地激活T細胞產生抗腫瘤免疫應答反應[30]。但目前僅有少數幾種腫瘤如黑色素瘤、卵巢癌、乳腺癌鑒定了能被T細胞表位識別的腫瘤抗原決定簇，多數腫瘤缺乏明確的TSAs、TAAs。因此，用已知少數的幾種特異抗原轉染DCs治療腫瘤，其應用范圍較小；當腫瘤細胞發生突變而喪失其特異抗原時，這種單一腫瘤抗原負載的免疫細胞將無法有效識別，而且可能產生與宿主細胞基因組整合的危險。用利于向輔助性T細胞1方向極化的細胞因子基因轉染DCs細胞，可有效地激活 CTL反應。已有研究表明，將IL-7、IL-12、IL-18、腫瘤壞死因子-α細胞因子基因轉染DCs可提高激活抗腫瘤特異性T細胞的能力[31-32]。

3.4 腫瘤細胞與DCs融合 與腫瘤細胞融合后的DCs可表達全部TAAs和TSAs，有關實驗表明細胞融合疫苗可有效刺激CD4+T、CD8+T細胞及自然殺傷細胞的抗腫瘤免疫反應，對原發瘤及轉移瘤均可產生有效的抑制作用[33-34]。

3.5 熱休克蛋白負載的DCs疫苗 從腫瘤組織中純化的熱休克蛋白結合了多種腫瘤細胞特有的抗原肽，可通過DCs表面的受體直接使伴侶分子抗原肽經MHCⅠ類分子提呈，激發機體產生抗腫瘤特異的多個和多種CTL克隆(αβCTL和γδCTL)，殺傷腫瘤細胞，但其提取、純化過程復雜，限制了它們的臨床應用[35-36]。

4 誘導DCs疫苗成熟的方法

DCs的成熟是DCs疫苗制備中的關鍵環節。表達于DCs表面的TLR，主要識別脂多糖等病原體保守結構。TLR結合配體后，通過髓樣化因子88、核因子-κB多條信號途徑，啟動細胞活化進程，上調主要MHC、CD80、CD86等共刺激分子表達，分泌腫瘤壞死因子、IL-6迅速激活天然免疫系統。TLR的主要配體包括G-菌的脂多糖、類脂A、革蘭陽性菌的肽聚糖、脂磷壁酸、脂阿拉伯甘露聚糖、疏密螺旋體的脂蛋白、酵母多糖和細菌DNA、非甲基化的胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸的寡脫氧核苷酸，是促進DCs成熟的高效刺激物。研究中應用較多的免疫佐劑為卡介苗細胞壁骨骼、脂多糖和非甲基化的胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸的寡脫氧核苷酸，實驗表明這些免疫佐劑可有效刺激DCs疫苗的成熟，增強疫苗的抗腫瘤作用[37-38]。此外，還有學者嘗試用γ-干擾素誘導出半成熟狀態的DCs，這樣DCs既保留了吞噬抗原的能力，也可在吞噬抗原后分化成熟[39]。成熟的DCs高表達MHCⅠ/Ⅱ類分子、CD80、CD86、CD40及黏附分子。目前，疫苗制備中多采用流式細胞術檢測CD80、CD86的表達來鑒別DCs的成熟度。

5 DCs疫苗的給藥途徑

DCs疫苗的給藥途徑主要包括靜脈注射、皮下注射、皮內注射、瘤體內注射方法。其中，皮下注射治療組治療效果優于靜脈注射組，肝、脾的破壞是導致靜脈注射治療效果欠佳的主要原因；而歸巢率較低是制約皮下和皮內注射組治療效果重要因素；瘤體內注射法難度相對較大，具體操作方法、作用機制還有待更加深入地研究[40]。

6 DCs疫苗存在的問題

理想的抗腫瘤DCs疫苗制備方法應具備：①能夠擴增數量足夠并具有良好活性的DCs；②在攝取抗原前應維持DCs的未成熟狀態；③在吞噬抗原后應確保DCs分化成熟；④回輸體內的DCs能夠順利歸巢，激活初始CTL反應，誘導抗腫瘤特異性免疫反應；⑤具有較長效的抗腫瘤作用；⑥避免誘導自身免疫反應。目前，DCs疫苗的研發依然存在一些問題：DCs的擴增在數量上基本能夠滿足實驗及臨床需要，但不同方法擴增的DCs在疫苗制備中是否存在差異，還需進一步比較；由于imDC與mDC在功能上存在很大差異，為充分發揮其抗原攝取與提呈的雙重功能，刺激DCs成熟的合適時機尚需進一步探討；DCs在體內的歸巢率低，是制約DCs疫苗治療效果重要因素，如何提高DCs疫苗的歸巢率，是DCs疫苗研發過程中必須攻克的一大難題。

7 DCs疫苗的應用前景

目前，DCs疫苗的抗腫瘤作用已在多種腫瘤動物模型上得以證實。研究表明，DCs疫苗可誘導輔助性T細胞1型免疫反應，有效刺激腫瘤特異性CD8+T細胞增殖，可使腫瘤體積縮小或消失，降低腫瘤復發率，延長動物生存時間[41]。臨床試驗證實，DCs疫苗具有良好的相容性，是安全、可行的治療方法[42]。這些結果彰顯了其良好的臨床應用前景。雖然目前抗腫瘤DCs疫苗尚未取得令人滿意的臨床治療效果，但其研發為腫瘤的治療帶來了新的方法，為腫瘤患者帶來了新的希望。未來研究中，對上述DCs疫苗存在問題的解決，必將為其廣泛的臨床應用打下堅實的基礎，推動腫瘤治療的發展。

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Advance in anti-tumor dendritic cell vaccines

ZHANG Mi1，YIN Tianquan2，FENG Huasong3
(1.Medical School of Chinese PLA，Beijing 100853，China；2.Department of Emergency，Beijing Chaoyang Hospital Affiliated to Capital Medical University，Beijing 100020，China；3.Department of Respiratory Medicine，Navy General Hospital，Beijing 100048，China)

Cytotoxic T lymphocytes(CTL)are the main effector cells in the anti-tumor immune response.Dendritic cells(DCs)，which are considered to be the most potent antigen presenting cells(APC)in the body，are the only cells that can activate cytotoxic T lymphocytes and thus play an important role in the anti-tumor immunity.Research in DCs-based vaccines has evoked great interest and made much progress in recent years.Advance in anti-tumor DCs vaccines is to be reviewed here.

Dendritic cells(DCs)；Tumor；Vaccines；Immunotherapy

R730.51

A

2095-3097(2015)06-0365-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.06.013

2015-06-14 本文編輯：張在文)

100853北京，解放軍醫學院(張 米)；100020北京，首都醫科大學附屬北京朝陽醫院急診科(尹天泉)；100048北京，海軍總醫院呼吸內科(馮華松)

馮華松，E-mail：fenghs99＠163.com