免疫学治疗技术在疾病诊断、治疗和预防上应用进展

免疫学治疗技术在疾病诊断、治疗和预防上应用进展 章 静 【摘要】免疫学治疗技术已广泛应用于免疫缺陷病、自身免疫病、病毒感染、肿 瘤、变态反应性疾病的治疗，并已发展成一门新兴学科免疫治疗学，它包括 基因治疗、抗体治疗、 免疫细胞治疗和分子靶向治疗等。本文就免疫学治疗技 术在疾病诊断、治疗和预防上应用进展作一综述。 【关键词】基因治疗，抗体免疫治疗，细胞免疫治疗 免疫治疗（immunotherapy ）是指应用免疫学理论与方法治疗相关疾病的一 种生物治疗策略。早期的免疫治疗主要是注射疫苗及抗血清以预防和治疗慢性疾 病，随着器官移植及肿瘤治疗的需要，发展到应用免疫抑制剂及免疫增强剂以控 制机体的免疫状态。目前，免疫治疗已广泛应用于免疫缺陷病、自身免疫病、病 毒感染、肿瘤、变态反应性疾病的治疗，并已发展成一门新兴学科免疫治疗 学，其中，生物免疫治疗不仅是一种新兴的、具有显著疗效的治疗模式，更是一 种利用免疫技术的新型治疗方法。运用生物技术和生物制剂，通过从病人体内采 集的免疫细胞进行体外培养和扩增后回输到病人体内的方法，来激发、增强机体 自身免疫功能，从而达到治疗的目的。它包括基因治疗、抗体治疗、 免疫细胞 治疗和分子靶向治疗等。 一.基因治疗 基因治疗的概念及其探索应用的范围均已被扩大，它不仅涉及遗传性疾病， 而且涉及恶性肿瘤、心脑血管疾病、自身免疫疾病、内分泌疾病、中枢神经系统 疾病等多基因疾病，以及包括艾滋病在内的传染性疾病，而备受人类的关注。 1 基因治疗的定义 由于肿瘤及遗传性疾病等是因体内某种基因缺乏、缺陷或突变引起的，因此， 通过对这些基因进行替代、修复和增补来治疗、控制疾病的治疗方法，称作基因 治疗。主要有两种方式 1：一种是间接体内回体法(ex vivo) 就是将靶细胞由患 者体内取出，于体外完成基因转移后再回输患者体内，此种方法的优点为靶细胞 明确、转染效率高；另一种是直接体内法(in vivo) 将目的基因插入载体，经修 饰后直接注入肿瘤部位或通过血液循环注入体内，在体内完成向靶细胞的基因转 移，具有一定盲目性，转染效率低，但较前者简便、费用低。 2 基因治疗的应用 2.1 1991 年美国批准了人类第一个对遗传病进行体细胞基因治疗的方案，即将 腺苷脱氨酶（adenosine deaminase ADA）导入一个 4 岁患有重度联合免疫缺陷 症（Severe Combined Immuno Deficiency SCID）的女孩。这是一种 ADA 基因突 变引起 T、B 细胞增殖障碍的免疫缺陷疾病，采用反转录病毒介导的间接法，即 用含有正常人 ADA 基因的反转录病毒载体培养患儿的白细胞，并用白细胞介素 （IL2）刺激其增殖，经 10 天左右再经静泳输入患儿。大约 12 月治疗一 次，8 个月后，患儿体内 ADA 水平达到正常值的 25，未见明显副作用。此后又 进行第 2 例治疗获得类似的效果。 2.2 癌症的基因治疗 包括免疫细胞的基因治疗、抑癌基因或癌基因的反义核酸 导入治疗和抗肿瘤血管形成的基因治疗三种方式。 1990 年 Baker 等首先观察到 p53。发现针对癌细胞癌基因异常活化而设计的 反义核酸技术可有效调节肿瘤细胞中基因表达 2。目前。可以将某些细胞因子的 基因转染到机体免疫细胞(如 TIL、LAK 细胞及细胞毒淋巴细胞)中。将一些与免 疫识别有关的基因(如 HLA、B7 等)转染到体外培养的肿瘤细胞，经照射后再植入 肿瘤患者体内；或者将表达 HLA、B7 的病毒载体或质粒 DNA 与脂质体复合物直接 注射到瘤体内以制备肿瘤 DNA 瘤苗。 2.3 自身免疫病的基因治疗 治疗原则: 对自身反应性记忆 T 细胞和自身免疫靶细胞进行基因修饰，使之 产生免疫调节性细胞因子和再生性生长因子，比如：IFN-g 、IL-2、TNFa 、IL- 4、IL-10 等因子用于治疗自身免疫病 3。 主要包括以下几种方式： 2.3.1 靶组织基因治疗(target tissue gene therapy) 临床主要的靶细胞： 胰岛素依赖型糖尿病 IDDM 的胰岛?细胞；多发性硬化症中产生髓磷脂的少突胶质 细胞；和类风湿性关节炎中的滑膜细胞。 2.3.2 T 细胞介导基因治疗 自身免疫靶细胞和自身反应性 T 细胞尚可因基 因修饰而产生治疗性的转基因生长因子。 2.3.3 全身性体内基因传导：特点：在所有的关节及对类风湿关节炎关节外 特征具有感受性的器官内，都可获得一定浓度的治疗性蛋白质；缺点：其产生与 细胞因子全身表达有关的不良反应。 2.3.4 局部基因转导 类风湿性关节炎载体的关节内注射便于接近至类风湿 关节炎中的破坏过程，故能使鼠滑膜细胞在应用含有 TNF-R 基因的腺病毒载体的 实验中发生有效的转导。 基因治疗是一把双刃剑，目前在基因治疗研究或临床试验上，85%是使 用病毒载体。2000 年时，宾州大学有病人在基因治疗中死亡，2002 年在法国又 发生先天免疫不全症基因治疗患者发生白血病的副作用。这两件失败的案例，均 是由于逆转录病毒做为基因载体所引起的，因此，目前多用的是腺病毒和腺相关 病毒，腺病毒载体多用于肿瘤基因治疗，优点是安全性较高；可原位感染组织， 如肺等。缺点是缺乏特异性，毒性较大，免疫反应重。腺相关病毒（AAV）病毒 基因组很小，能整合到宿主细胞基因组的特定区域，无致病性，免疫原性弱，因 此，它无毒高效，是目前理想的基因治疗载体。 二、抗体免疫学治疗 2.1 单克隆抗体 1975 年，Kahler 和 Milstein 发现了杂交瘤细胞，单克隆抗体(McAbs) 产生,具 有治疗肿瘤、免疫缺陷病、移植物排斥、自身免疫性疾病及病毒感染等广泛的作 用。单克隆抗体是目前癌症免疫治疗中最广泛应用的方法，主要采用大量合成的 人造抗体来引发免疫应答，抗体不仅是有效治疗方法的补充成分，也是肿瘤患者 治疗方案的核心部分。 2.2 单克隆抗体药物 目前癌症领域已经有 11 种单克隆抗体得到了批准 4，2011 年批准上市的药 物 1ipilimumab，商品名为 Yervoy。Yervoy 是 FDA 批准的第一种确实能延长患 者寿命的治疗晚期黑色素瘤药物。这种单克隆抗体能有效阻滞细胞毒性 T 细胞抗 原-4（CTLA-4）的分子，Yervoy 的作用机制可能是帮助人体免疫系统识别、瞄 准并攻击黑色素瘤癌细胞。 使用最广泛的就是用于治疗 HER2 阳性乳腺癌的 trastuzumab (Herceptin)， 以及用于治疗非何杰金氏淋巴瘤 rituximab (Rituxan)。 其中 trastuzumab (Herceptin)是第一个也是唯一一个被批准用于治疗转移 性乳腺癌和早期乳腺癌的人表皮生长因子受体 2（HER2）单克隆抗体，被广泛应 用于各期 HER2 阳性乳腺癌的治疗。这种重组 DNA 衍生的人源化单克隆抗体能选 择性地作用于人表皮生长因子受体-2(HER2)的细胞外部位 5,6。而 rituximab (Rituxan)则是针对非何杰金氏淋巴瘤的抗体药物， Rituxan 是美国第一个被允 许用来治疗癌症的单株抗体，它可以强化病人的免疫机能，来锁定及摧毁癌细胞。 2.3 双特异性抗体 双特异性抗体（bispecific antibodies，bsAbs） ，这种抗体能结合两个不同 的肿瘤抗原，或者一个肿瘤抗原和肿瘤微环境中的另外一个靶标上，譬如免疫系 统杀伤细胞。这种具有双特异性的抗体杂合子在功能上是单价的，化学结构上是 双价的，优于传统的单克隆抗体。 2.4 其他新型抗体技术 新型单克隆抗体 6，能携带一种对癌细胞有毒的载体，比如放射性核素，其 它药物，毒素，或者酶。还有研究发现可以提高抗体的容量，使之能被细胞吸收， 从而结合在细胞内的抗原上，而不仅仅是细胞表面的抗原。 随着抗体免疫技术的提高，抗体免疫治疗必将在肿瘤疾病及遗传性疾病治疗中 起重要作用，抗体免疫在现代临床医学中具有广阔的前景。 三 细胞免疫治疗 3.1 细胞免疫治疗疗法是采集人体自身免疫细胞，经过体外培养，使其数量成 千倍增多，靶向性杀伤功能增强，然后再回输到人体来杀灭血液及组织中的病原 体、癌细胞和突变的细胞，打破免疫耐受，激活和增强机体的免疫能力，兼顾治 疗和保健的双重功效。分为细胞因子诱导的杀伤细胞（CIK）疗法、树突状细胞 （DC）疗法、DC-CIK 细胞疗法、自然杀伤细胞(NK)疗法、DC-T 细胞疗法等 7,8。 CIK 细胞最早是 1991 年由美国斯坦福大学生物学专家首次报道 12。他们发 现在多种细胞因子( 干扰素、CD3 单抗、白介素-1 和白介素-2)作用下，外周 血淋巴细胞可以被定向诱导并大量增殖成为肿瘤杀伤细胞。 CIK 细胞 （cytokine-induced killer）是将人外周血单个核细胞在体外用多种细胞因子 如抗 CD3 单克隆抗体、IL-2 和 IFN- 等共同培养一段时间后获得的一群异质性 细胞。CIK 细胞兼具有 T 淋巴细胞的抗瘤活性和 NK 细胞的非 MHC 限制性杀瘤优 点，CIK 细胞被认为是新一代抗肿瘤过继细胞免疫治疗的优选细胞，杀伤活性可 达 84.7%。 但是细胞免疫治疗存在自身的缺陷 9,11，比如：体外扩增时间长，经抗原多 次刺激后的效应细胞在体内存活时问短并缺乏抗肿瘤能力；输注细胞成分太单一； 患者体内存在众多抑制性因素等。解放军第二炮兵总医院及军事医学科学院附属 医院等认为可以通过改善细胞体外扩增时间及条件；缩短体外培养时问，减少刺 激次数均能降低 T 细胞向终末期效应细胞的分化；优化细胞组成；改善细胞功能； 发挥联合治疗的优势来提高细胞免疫治疗的疗效。 随着分子生物学、免疫学 、基因工程的深入研究，免疫学治疗技术在疾病 的治疗方面取得了长足的进步，鉴于免疫技术的特殊性，我们可以相信免疫治疗 是目前已知的唯一有望完全消灭肿瘤、自身免疫疾病、病毒感染等疾病的治疗手 段，也被越来越多的人所接收，但免疫治疗还有很多理论和技术问题需要进一步 研究和解决，目前，免疫治疗在临床上的应用还要密切考虑其他传统的疗法来增 强疗效，随着一些关键技术和问题的逐步解决，免疫治疗必将成为诊疗疾病的重 要方向。 参考文献 1李瑾,基因芯片技术的发展与应用,中国兽医杂志,2007,43(8):97-89. 2姬新颖,杨为松,王海涛.基因免疫研究的最新进展,国外医学病毒学分册, 1999,6(1):6-9. 3 侯立男,何向辉,章志翔.细胞因子基因治疗肿瘤的现状和展望,临床和实验医 学杂志,200,1(7):145-146. 4张明杰.单克隆抗体在治疗中的应用,细胞分子免疫学杂志,1998,1(4). 5 王雨晨,伏马毒素 B_1 单克隆抗体的制备及多种免疫学检测方法的建立D; 上海交通大学;2011 年 6 Matsuno F, Haruta Y, Kondo M, et al. Induction of lasting complete regression of preformed distinct solid tumors by targeting the tumor vasculature using two new anti?endoglin monoclonal antibodiesJ. Clin Cancer Res, 1999, 5: 371-382. 7 李 慧. 肿瘤干细胞对肿瘤血管生成的作用及调控机制的最新研究进展J. 中国肿瘤临床, 2012, 39(9): 493-496. 8 Croix BS, Rago C, Velculescu V, et