腫瘤疫苗作用

腫瘤疫苗作用【要點詞】腫瘤；腫瘤免疫；腫瘤疫苗0序言素來以來，對于腫瘤的治療多采用手術(shù)，放療和化療三大老例方法.一百多年前，Caley用細(xì)菌疫苗免疫機(jī)體時，觀察到腫瘤減小.今后輩們理解到腫瘤能夠引起免疫反應(yīng)，而機(jī)體免疫系統(tǒng)對腫瘤也擁有監(jiān)察作用.腫瘤疫苗的產(chǎn)生正是基于這種理解，使用增強(qiáng)腫瘤特異性抗原的免疫原性的基本方法，引起機(jī)體的抗腫瘤免疫應(yīng)答，以達(dá)到減小和除掉腫瘤的目的.1腫瘤特異性免疫體系及腫瘤的免疫逃逸體系腫瘤在機(jī)體內(nèi)能惹起體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答，而今后者為主.腫瘤抗原在細(xì)胞內(nèi)加工成肽段后與細(xì)胞表面的主要組織相容性復(fù)合體并(majorhistocompatibilitycomplex,MHC并)類分子結(jié)合并呈遞給CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，或先從腫瘤細(xì)胞上零散，再由抗原提呈細(xì)胞攝取、加工成肽段后與表面MHC并蚶嚳腫詠岷喜3.實莞鳦D4+1助性T淋巴細(xì)胞，進(jìn)而引起機(jī)體的抗腫瘤細(xì)胞免疫應(yīng)答?值得注意的是CD4+T淋巴細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞的激活都需要MHC部乖肽復(fù)合物和免疫共刺激分子的共同刺激作用［1］，而共刺激分子的缺失正是腫瘤惹起的機(jī)體外周免疫耐受的可能體系之一.腫瘤因為其極大的異質(zhì)性和遺傳不牢固性，在機(jī)體環(huán)境長時間的免疫選擇壓力下，會啟動一系列的免疫躲避體系，抗衡機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng).這些體系分別針對T細(xì)胞對腫瘤的鑒別階段和效應(yīng)階段，包括腫瘤抗原的扔掉、MHC并窶嚳腫穎澩鏘碌鰲15.乖加工弊端、表達(dá)攪亂細(xì)胞毒作用的蛋白酶及表達(dá)FasL等］2］.腫瘤疫苗的設(shè)計策略2.1整體思路針對腫瘤抗原在機(jī)體內(nèi)免疫原性下降，造成特異性細(xì)胞免疫激活不足，外周免疫耐受的情況，腫瘤疫苗設(shè)計策略的整體思路是應(yīng)用各種技術(shù)，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對腫瘤抗原的鑒別水平，改進(jìn)免疫微環(huán)境，惹起有力的特異性抗腫瘤細(xì)胞免疫，阻攔腫瘤進(jìn)展，最后除掉腫瘤.2.2腫瘤細(xì)胞疫苗腫瘤細(xì)胞疫苗是將整個腫瘤細(xì)胞作為抗原導(dǎo)入患者體內(nèi)，誘導(dǎo)特異性的抗腫瘤免疫應(yīng)答.因為腫瘤細(xì)胞帶有腫瘤的全部抗原，無需考慮分別腫瘤特異性抗原(tumorspecificantigen,TSA)，而且因為自體腫瘤細(xì)胞擁有和正常組織同樣的人類白細(xì)胞抗原，不會惹起機(jī)體的免疫排斥反應(yīng)，所以被認(rèn)為是理想的腫瘤疫苗方案.但是自體腫瘤組織本源十分有限，而且考慮到TSA的表達(dá)具有必然的組織特異性，所以這種方法的應(yīng)用碰到了限制［3］.今后，人們開始使用人工培養(yǎng)的同種異體腫瘤細(xì)胞系實行腫瘤疫苗的研究.不同樣腫瘤細(xì)胞的混淆能夠供應(yīng)一系列的TSA有利于增加腫瘤疫苗的免疫原性，減小其發(fā)生抗原扔掉的幾率［2］.但是，單獨使用自體或異體的腫瘤細(xì)胞難以產(chǎn)生充分強(qiáng)度的免疫應(yīng)答，免疫佐劑的使用極大地改進(jìn)了這種情況.隨著基因工程的進(jìn)展，人們開始對腫瘤細(xì)胞實行基因修飾，將編碼免疫共刺激分子如CD80CD86的基因，導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞中，為T細(xì)胞活化供應(yīng)第二信號，有效地打破了腫瘤的外周免疫耐受.近來幾年來，也有人將編碼一些細(xì)胞因子如IL2，IL12，粒簿奘上赴集落刺激因子(granulocytc瞞acrohagecolonystimulatihyfactor,GM睠SF)等的基因?qū)肽[瘤細(xì)胞，希望經(jīng)過細(xì)胞因子蛋白的表達(dá)，改進(jìn)腫瘤組織局部免疫微環(huán)境，增強(qiáng)T細(xì)胞的抗腫瘤免疫效應(yīng)［4］.但是，近些年到臨床實驗表示，即使在實驗中能夠引起滿意免疫反應(yīng)的腫瘤細(xì)胞疫苗，在轉(zhuǎn)變?yōu)榕R床有效的治療性腫瘤疫苗時都碰到了困難.Fifis等［5］的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠結(jié)腸癌細(xì)胞系經(jīng)體外培養(yǎng)后免疫同源小鼠，惹起了免疫反應(yīng)和腫瘤保護(hù)效應(yīng).但是，當(dāng)他們對荷瘤小鼠實行同樣辦理時，卻大大促動了腫瘤的生長，提示腫瘤細(xì)胞能夠經(jīng)過一系列體系抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)，包括分泌免疫控制因子柚褂行y拿庖叻從r環(huán)置諮管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子，疫控制作用的骨髓源性細(xì)胞；激活特異的調(diào)治性

IL10，腫瘤生長因子撥倫GM睠SF等因子活化擁有免CD4+CD25+T細(xì)胞以下調(diào)細(xì)胞毒性

T淋巴細(xì)胞的效應(yīng)等

.2.3腫瘤抗原疫苗腫瘤能夠惹起機(jī)體特異性免疫反應(yīng)的現(xiàn)象惹起了對腫瘤抗原的研究

腫瘤抗原包括多個層次：完滿的蛋白質(zhì)分子、抗原肽

及純化的

關(guān)于腫瘤

DNA

疫苗，下文將另行談?wù)?/p>

.當(dāng)前將腫瘤抗原分為

TSA

和腫瘤相關(guān)抗原(tumor晶ssociated,TAA).TSA是指只存有于腫瘤細(xì)胞，而TAA其實不是腫瘤細(xì)胞特有的抗原，不過在發(fā)生腫瘤時此類抗原的表達(dá)明顯上調(diào).Tabi等［2］認(rèn)為，腫瘤抗原必定在全部或絕大多數(shù)患有同樣腫瘤患者的絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中呈寬泛的高表達(dá)狀態(tài).他將腫瘤抗原分為5類：①突變抗原；②腫瘤細(xì)胞過分表達(dá)抗原；③癌睪抗原;④組織特異性分化抗原；⑤病毒抗原.單獨應(yīng)用腫瘤抗原蛋白存有免疫原性差的問題，這是因為腫瘤細(xì)胞可經(jīng)過抗原、HLA缺失等體系發(fā)生逃逸.劉宏利等］6］結(jié)合了肽疫苗和DNA疫苗各自的特點，以P815腫瘤細(xì)胞的CTL表位(P815A3543為模型，合成該表位加多聚賴氨酸的顆粒性多肽，并制備含有編碼此表位和GM睠SF基因的表達(dá)質(zhì)粒，制成了新式的顆粒性肽睤NA復(fù)合疫苗，這種疫苗利于APC的攝取加工，可引誘有效的CTL應(yīng)答，進(jìn)而預(yù)防小鼠致命性P815腫瘤細(xì)胞攻擊，并可部分除掉腫瘤.超抗原能夠激活全部攜帶T細(xì)胞抗原鑒別受體VB片段的T細(xì)胞,激活的T細(xì)胞克隆數(shù)約是一般抗原的1000倍,產(chǎn)生富強(qiáng)的殺傷靶細(xì)胞的作用.馬文學(xué)等［7］用已成立的重組跨膜型超抗原的表達(dá)載體pET28a睺M睸EA轉(zhuǎn)變E.coliBL21(DE3)pLysS宿主菌，并引誘其表達(dá)跨膜型超抗原交融蛋白，實驗結(jié)果顯示，跨膜型超抗原交融蛋白能夠錨定在腫瘤細(xì)胞膜上，明顯控制荷瘤小鼠腫瘤的生長，并延長其生計期,為腫瘤抗原疫苗的研究供應(yīng)了新思路.熱休克蛋白(heatshockprotein,HSPs)作為細(xì)胞內(nèi)的分子伴侶，經(jīng)過其多肽結(jié)合結(jié)構(gòu)域與一系列腫瘤相關(guān)抗原形成復(fù)合物，同時HSPs經(jīng)過HSP受體CD91和LOX1介導(dǎo)被APC攝取］8-9］，于是，將腫瘤抗原與HSPs在基因或蛋白水平實行連接，可使機(jī)體提升特異性和非特異性抗腫瘤免疫的水平.自體腫瘤HSPgp96部乖肽疫苗已進(jìn)入臨床皿期，但是因為這種疫苗擁有很強(qiáng)的個體特異性，所以只對同源腫瘤起作用，而且因為自體腫瘤HSP部乖肽復(fù)合物需要從腫瘤患者體內(nèi)提取，本源碰到了很大限制?當(dāng)前研究方向是體外合成HSP部乖肽疫苗，如將HSP與肽或全蛋白實行連接；將HSP的DNA與抗原DNA1接后表達(dá)交融蛋白］10］;或?qū)SP基因直接注入腫瘤細(xì)胞提升其免疫原性］11］.獨到型(idiotype，Id)單抗原明顯優(yōu)點在于它能惹起針對相對應(yīng)自己抗原的體液免疫應(yīng)答，抗Id的抗體(Ab2)能夠模擬TAA并作為TAA的內(nèi)影像引起抗腫瘤免疫.Chang等［12］研究了小鼠抗獨到型mAbMK223模擬人類高分子量黑色素瘤相關(guān)抗原(HMW!AA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)MK223重鏈的互補決定區(qū)(CDR3(H3)、輕鏈的CDR1(L1)在三維結(jié)構(gòu)上親密相連，該地域的部分氨基酸序列與HMW睲核心蛋白的相似折疊區(qū)擁有同源性，同時發(fā)現(xiàn)組成MK223H環(huán)的15氨基酸殘肽在體內(nèi)和體外均可與HMW睲AA惹起相似的免疫反應(yīng).抗Id抗體已進(jìn)入臨床研究階段，在淋巴瘤、結(jié)腸癌、乳腺癌、黑色素瘤的治療中表現(xiàn)出了較好收效.CD55是表達(dá)在結(jié)直腸癌細(xì)胞表面的糖蛋白，可保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受補體的攻擊，Ullenhag等［13］用模擬CD55的人類抗ldmAb105AD7寸67例結(jié)直腸癌患者實行了免疫，絕大多數(shù)患者在酶聯(lián)免疫斑點試驗和免疫細(xì)胞增殖反應(yīng)中表現(xiàn)出了抗腫瘤免疫反應(yīng).2.4腫瘤

DNA

疫苗腫瘤

DNA

疫苗的原理就是將編碼腫瘤特異性抗原的

裸

DNA分子直接注入機(jī)體也許經(jīng)載體攜帶后注入機(jī)體，腫瘤內(nèi)腫瘤細(xì)胞或正常細(xì)胞鑒別并攝取，在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)腫瘤特異性抗原，

DNA被體惹起機(jī)體持久的細(xì)胞和體液免疫.腫瘤DNA疫苗由質(zhì)粒DNA骨架、抗原DNA和真核細(xì)胞基因調(diào)控序列組成.腫瘤特異性DNA分子在體內(nèi)被肌肉、皮膚、黏膜等易感處的細(xì)胞攝取后，表達(dá)出抗原蛋白，經(jīng)加工辦理后與MHC并穹腫詠岷銑實縈諳赴表面，激活CD8+T細(xì)胞，刺激CTL的形成和分化，產(chǎn)生細(xì)胞免疫作用；還有一部分抗原蛋白分泌至細(xì)胞外，被抗原提呈細(xì)胞吞噬加工后與

MHC

并蚍腫庸餐表達(dá)于細(xì)胞表面，呈遞給

CD4+T

細(xì)胞，激活體液免疫應(yīng)答:14-15

］

.DNA

疫苗不僅激活了腫瘤特異性體液免疫應(yīng)答，產(chǎn)生了大量

抗體，還激活了被認(rèn)為是人體抗腫瘤免疫要點細(xì)胞的

CD8+T

細(xì)胞:16

］，這無疑是腫瘤

DNA

疫苗的一大優(yōu)勢

.而且因為

DNA

疫苗分子進(jìn)入人體后才開始其抗原蛋白的合成表達(dá)，所以

DNA

疫苗能夠模擬病毒感染的自然過程，合成蛋白被降解加工，作為內(nèi)源性分子由

MHC

并穹腫猶岢矢鳦

D8+T

細(xì)胞，激活強(qiáng)有力的細(xì)胞免疫應(yīng)答，較之腫瘤抗原肽

進(jìn)入人體經(jīng)APC加工提呈給CD4+T細(xì)胞，再激活體液免疫要有效得多.同時，攜帶腫瘤抗原基因的質(zhì)粒DNA可長遠(yuǎn)在宿主細(xì)胞內(nèi)控制表達(dá)腫瘤抗原蛋白，所以擁有長遠(yuǎn)連續(xù)的收效，有望使機(jī)體獲取長遠(yuǎn)的抗腫瘤免疫功能.Niethammer等［17］用攜帶編碼癌胚抗原(carcinoembryonicantigen,CEA)基因的沙門氏菌感染小鼠，結(jié)合抗體喻L2交融蛋白，觀察到MHC并竦謀澩錚大量CD8+T細(xì)胞被激活，100%的小鼠皮下腫瘤完滿除掉，75%的小鼠肺轉(zhuǎn)移獲取控制.CD2，CD25，CD28以及CD48CD80水平的明顯上調(diào)表示CTL和負(fù)責(zé)抗原提呈的DCs在接受DNA疫苗的免疫刺激后獲取了有效的激活.但是在臨床研究中，DNA腫瘤疫苗沒有達(dá)到令人滿意的收效.Conry等［18］用表達(dá)CEA和HBV表面抗原的質(zhì)粒DNA免疫17例結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移患者，未見明顯的臨床變化，患者產(chǎn)生針對CEA的淋巴細(xì)胞增殖但未檢測到CEA特異性抗體.爾后，人們對DNA疫苗做了一系列改進(jìn)，主要從遞送系統(tǒng)和免疫佐劑雙方面增強(qiáng)質(zhì)粒DNA的免疫原性.基因槍運載質(zhì)粒DNA的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般注射器和生物注射器，在Trimble等［19］對此實行的比較中，基因槍運載質(zhì)粒DNA的方法引誘出了最多的CD8+T細(xì)胞和最正確的抗腫瘤免疫反應(yīng).因為這種路子能直接轉(zhuǎn)染組織局部的Langerhans細(xì)胞:20］,所以引誘免疫所需要的質(zhì)粒DNA用量可大大減少，同時，免疫佐劑也被用于質(zhì)粒DNA抗原基因的質(zhì)粒

研究證明，將編碼細(xì)胞因子、細(xì)菌毒素、蛋白佐劑的DNA與攜帶DNA有機(jī)交融后，能增強(qiáng)質(zhì)粒DNA的免疫原性］21］.但是，Lima等］22］的研究發(fā)現(xiàn)，用CEA和GM睠SF交融DNA疫苗免疫小鼠后，高劑量組CEA惹起的特異性體液和細(xì)胞免疫獲取大大激活，但同時也產(chǎn)生了大量抗GM睠SF的自己抗體，而用單獨的CEADN疫苗免疫小鼠，腫瘤生長被完滿控制.這提示腫瘤抗原基因和細(xì)胞因子基因的交融疫苗在增強(qiáng)疫苗免疫效能的同時打破了機(jī)體對于細(xì)胞因子的免疫耐受,進(jìn)而降低細(xì)胞因子的免疫佐劑功能,甚至可能對致敏宿主造成長遠(yuǎn)的損害［22］.除了質(zhì)粒DNA外,病毒載體的DNA疫苗也進(jìn)入了臨床研究階段.病毒載體的DNA疫苗有更強(qiáng)的激活固有免疫反應(yīng)的水平，經(jīng)過TLR依賴和非依賴路子募集和活化抗原特異性T細(xì)胞，同時病毒載體激活的炎癥信號能夠影響IFN1依賴的CD8+T細(xì)胞的局部擴(kuò)增和免疫記憶的形成.最常用的病毒載體是重組腺病毒和重組痘病毒載體［23］，重組腺相關(guān)病毒、a病毒、口腔泡狀病毒、單純皰疹病毒還處于早期研究階段.ATP依賴的抗原呈遞相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白(TAP1在抗原直接提呈給CD8+T細(xì)胞和外源性抗原在樹突狀細(xì)胞(DCS中交織提呈的過程中發(fā)揮重視要作用.因為TAP1在腫瘤細(xì)胞中表達(dá)極度低下，腫瘤細(xì)胞表面抗原的表達(dá)缺失造成其極易發(fā)生免疫逃逸.Lou等［24］給惡性黑色素瘤小鼠注射編碼人TAP1的重組不復(fù)制腺病毒，引誘出了有效的抗腫瘤CTL反應(yīng)，腫瘤浸潤性的DCs細(xì)胞增加，記憶性T細(xì)胞亞類增加，動物存活期延長.而在此病的研究中，攜帶表達(dá)MAGE和MAGE迷你基因的重組ALVAC在30例黑色素瘤患者中僅有1例出現(xiàn)免疫反應(yīng)，2例病情牢固［25］.這可能與患者血清中存有的抗病毒載體的抗體相關(guān).2.5樹突狀細(xì)胞(dendriticcell,DCs)腫瘤疫苗DCs是體內(nèi)最富強(qiáng)的專職抗原提呈細(xì)胞，它能夠鑒別、捕獲、加工、提呈抗原引開初始免疫反應(yīng).將TAA直接導(dǎo)入DCs使其發(fā)揮提呈抗原并激活T細(xì)胞的功能,成為腫瘤免疫治療的有效路子.方法適用腫瘤細(xì)胞裂解產(chǎn)物、腫瘤抗原蛋白、腫瘤抗原多肽、合成腫瘤抗原肽沖擊DCs細(xì)胞，或用腫瘤本源的RNA沖擊DCs也能夠?qū)⒛[瘤細(xì)胞與DCs細(xì)胞實行交融，或用腫瘤抗原病毒載體轉(zhuǎn)染DCs.近來幾年來，熱休克蛋白部乖肽復(fù)合物激活DCs引誘抗腫瘤免疫碰到了寬泛注重.HSP70-抗原肽復(fù)合物負(fù)載的DCs比單獨用抗原肽或HSP負(fù)載的DCs能更有效地激活T細(xì)胞、控制腫瘤生長，而且HSP1助提呈腫瘤抗原時使用更小量的抗原肽［26］.Moran等［27］將委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒復(fù)制子轉(zhuǎn)染DCs細(xì)胞，用其免疫過表達(dá)neu原癌基因蛋白的荷瘤小鼠，結(jié)果轉(zhuǎn)基因高水平表達(dá)，DCs細(xì)胞成熟并分泌前炎癥因子，引誘活化NEU特異性CD8+T細(xì)胞，產(chǎn)生抗NEU的IgG抗體.幽默的是，耗竭小鼠CD4+T細(xì)胞而非CD8+T后,T細(xì)胞完滿失去了控制腫瘤生長的水平，提示CD4+T細(xì)胞在腫瘤生長控制中發(fā)揮了重要作用.腫瘤組織本源的RNA轉(zhuǎn)染DCs被證明擁有富強(qiáng)的抗原性、更多的作用靶點和更高的安全性，經(jīng)過一系列動物實驗，當(dāng)前已進(jìn)入臨床研究.Su等［28］將PSAmRN轉(zhuǎn)染DCs免疫治療轉(zhuǎn)移性前列腺癌，檢測了患者外周血PSA水平和癌細(xì)胞數(shù)量，證明疫苗可惹起有效的抗原特異性免疫反應(yīng)，未見明顯毒副作用.3問題與展望隨著對腫瘤免疫體系研究的深入，腫瘤疫苗成為臨床預(yù)防和治療腫瘤有效方法的趨勢日益明顯.即使腫瘤疫苗的有效性在動物實驗中獲取了振奮人心的收效，但其在臨床研究中的治療結(jié)果還沒有令人滿意.如何搜尋和精選有效的腫