树突状细胞与 肿瘤免疫治疗.ppt

树突状细胞与肿瘤免疫治疗浙江大学免疫学研究所王建莉教授,免疫的核心内容,“自我”（self）“非我”(nonself),免疫应答immuneresponse,免疫耐受immunetolerance),抗原提呈细胞（antigen-presentingcell,APC）的概念,APC是指能够捕获抗原,经其加工、处理后将抗原信息传递给T、B淋巴细胞,从而诱发一系列特异性免疫应答的一类免疫细胞。因此,APC是机体免疫反应的首要环节,能否进行有效的抗原提呈直接关系到免疫激活或免疫耐受的诱导。,抗原提呈过程的示意图,(Ab)Bcells体液免疫AgAPCTcells细胞免疫(致敏细胞）,抗原提呈细胞（APC）的研究历史,早期：抗原致敏细胞antigen-pulsedcells60年代中期：辅佐细胞accessorycells，AC70年代：抗原提呈细胞(antigen-presentingcells),APC包括树突状细胞(dendriticcells),DC,非专职性的抗原提呈细胞如内皮细胞、纤维母细胞、各种上皮及间皮细胞等。专职性的APC(professionalAPC)树突状细胞、单核/巨噬细胞、B淋巴细胞等能表达MHC类分子的细胞。,APC的种类,树突状细胞（Dendriticcells,DC）,（一）DC的研究历史,DC是由美国学者Steinman及Cohn于1973年发现的。早期由于对其来源和分化发育及成熟等方面的知识缺乏了解，只能从不同的组织中分离DC,这样获得的细胞数量极少并极大地限制了对其功能特点的研究。直到1992年Steinman建立了应用GM-CSF从小鼠骨髓中大规模培养制备DC的方法后，人们又建立并完善了多种培养扩增DC的方法，才使得对DC的研究得以深入。人外周血单核细胞GM-CSF和IL-4人CD34+造血干细胞GM-CSF和TNF-等,机体内功能最强的抗原提呈细胞;DC最大的特点是能够显著刺激初始型T细胞（NaiveTcells）增殖，而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞;DC是机体免疫反应的始动者，在免疫应答的诱导中具有独特的地位。,（二）DC的基本特征,树突状细胞的形态,树突状细胞与病原体和T细胞的作用,成熟时伸出许多树突样或伪足样突起，表现为典型的树突状形态特征膜表面高表达MHCII类分子并具有一些相对特异性表面标志小鼠DC：33D1和NLDC145、CD11c大鼠DC：OX62人DC：CD1a、CD83和BDCA2等能移行至淋巴器官和刺激初始型T细胞增殖活化DC还表达可特异性结合病原微生物及其产物的受体，如甘露糖受体（mammosereceptor,MR）、Toll样受体（Tolllikereceptor,TLR）以及FcR及补体受体等。,（三）DC的形态及标志,表达MHCII类分子、共刺激分子CD80及CD86、粘附分子CD40、CD44、CD50、CD54以及1、2整合素家族成员（integrin）分泌IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、TNF-、IFN-、GM-CSF等细胞因子（cytokine）及多种趋化因子（chemokine）及受体：MIP1R、MIP1R、SDF-1R,（四）DC的来源,髓系干细胞来源的DC（myeloidDC）淋巴系干细胞来源的DC（lymphoidDC）或浆细胞样DC（plasmacytoidDC,pDC）大多数DC来源于骨髓，由骨髓进入外周血，再分布到全身各组织。因此对髓样DC的研究较深入，以下介绍的主要是髓样DC。,广泛分布于脑以外的全身各脏器，数量极少，仅占人外周血单个核细胞的1以下，占小鼠脾脏的0.2-0.5%。根据分布部位的不同，可将DC大致分为：1.淋巴样组织中的DC，主要包括并指状DC、边缘区DC、滤泡DC；2.非淋巴样组织中的DC，包括间质性DC、郎格罕斯细胞（LC）等；3.体液中的DC,包括隐蔽细胞和血液中的DC。,（五）DC的组织分布与命名,位于表皮和胃肠道上皮部位的未成熟DC。高表达FcR、C3R、甘露糖受体、Toll样受体及MHCI、II类分子胞浆内含有称为Birbeck颗粒的特征性细胞器具有较强的摄取和加工处理抗原的功能，但其免疫刺激能力较弱。,郎格罕斯细胞（Langerhanscell,LC）,间质性DC（interstitialDC)：非淋巴组织间质中的DC外周血DC隐蔽细胞（veiledcell）：输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC并指状DC（interdigitatingcell,IDC）：淋巴组织胸腺依赖区的DC，具有较强的免疫激发功能,胸腺DC：参与T细胞阴性选择滤泡DC（follicularDC,FDC）：淋巴组织胸腺依赖区的DC，可能与记忆性B细胞的形成有关浆细胞样树突状细胞(plasmacytoiddendriticcells,pDC)：(CD123+/CD11c-/CD45RA+/CD4+)，能夠表达高水平CD123（AntiIL-3R+）。其生长依赖于IL-7、IL-3、FLt-3L（人），其可被病毒诱导快速产生大量内源性IFN-/,故又称IFN产生细胞，在先天性免疫中发挥重要作用。,常用于研究的淋巴系DC为胸腺内DC，其为T细胞阴性选择的主要承担细胞。髓系DC的分化发育可分为四个阶段：前体阶段、未成熟期、迁移期、成熟期。,（六）DC的分化、发育、成熟及迁移,人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分离出髓系前体。功能在于产生各种髓系DC。,1.前体,未成熟DC主要存在于多种实体器官及非淋巴组织的上皮（此处的DC即为LC）能表达一些膜受体如FCR、人甘露糖受体或鼠DEC205分子,2.未成熟期DC,未成熟DC内含有一些重要的细胞器官包括内质体（Endosome）、MC及CV颗粒和溶酶体等。分泌一些趋化因子和具有炎症介质作用的细胞因子，如LC能产生TNF-、IL-1、IL-6、IL-15等未成熟DC能通过吞饮和吞噬作用摄取抗原，但其刺激初始型T细胞的能力很弱。,主要存在于输入淋巴管、外周血、肝脏血液及淋巴组织。经过淋巴和血液循环，从输入淋巴管进入淋巴结。从外周血进入脾脏或从肝窦进入腹腔淋巴结，从而启动T细胞产生免疫反应。,3.迁移期,成熟期DC主要存在于淋巴结、脾脏及Peyers结。受趋化因子的作用归巢至淋巴器官T细胞区。,4.成熟期DC,表型特征是高表达MHCI类分子、MHCII类分子、CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、CD40、ICAM-1和HSP等免疫刺激分子及其特异性抗原，CD1a和CD83也是人成熟DC的标志。能分泌Th1类细胞因子包括IL-12摄取抗原的能力降低，但能有效地将抗原提呈给初始型T细胞并使之激活。活化T细胞后它们自身即出现凋亡。,（七）DC摄取抗原的途径,细胞骨架依赖型的、由膜皱折和形成大的囊泡（13m）形成液相内吞作用可吞入非常大量的液体，每小时可达其细胞体积的一半在抗原浓度10-10mol/L时即可由巨吞饮作用使抗原得到提呈。,1.巨吞饮作用,高效、特异性借助细胞膜表面的受体可以有效地捕捉到浓度很低的相应抗原。表达FcRII受体，可有效捕捉抗原抗体复合物表达甘露糖受体，可摄取甘露糖化及岩藻糖化抗原。,2.受体介导的内吞作用,吞噬是细胞摄取大颗粒或微生物(0.5m)的一种内吞方式。,3.吞噬作用,（八）DC对抗原的加工处理与提呈,DC摄取外来抗原物质经蛋白溶解处理成为1325氨基酸长度的片段与MHCII类分子结合，形成复合物表达于DC表面提呈给CD4T淋巴细胞内源性抗原MHCI类分子途径外源性抗原MHCII类分子途径,抗原递呈细胞将抗原分子降解并加工成一定大小的多肽片段，以MHC-肽复合物的形式表达于抗原递呈细胞表面的过程。,抗原处理（antigenprocessing),抗原提呈细胞在与T细胞接触的过程中其表面的MHC-肽复合物被T细胞识别，从而将抗原信息传递给T细胞的过程。,抗原提呈(antigenpresenting),加工处理和提呈抗原的过程,抗原可分为内源性抗原（病毒、细胞内感染细菌、肿瘤抗原）与外源性抗原（绝大多数细菌或其它病原、异物）。,MHCI类分子,两条肽链，结构类似于Ig。链：多态性糖链，分为胞外区、跨膜区、胞内区三个区。胞外区又分1、2、3三个功能区。,肽结合区（PeptideBindingdomain)：由1、2对称排列，形成沟槽状结构。肽结合巢（PeptideBindingCleft)可容纳810肽,3是T细胞CD8分子的识别部位。跨膜区将I类分子固定在细胞膜上。胞内区具有信号传导功能。,MHCI类分子结合的抗原多肽通常来源于胞内蛋白、核蛋白和病毒蛋白。完整的抗原在胞浆中降解成多肽,而最主要的胞内蛋白酶解复合物是蛋白酶体(proteosome),又称低分子量多肽或巨大多功能蛋白酶(lowmolecularweightpolypeptideorlargemutifunctionalprotease,LMP)。,内源性抗原的加工处理和转运,抗原在胞浆经蛋白酶体降解形成多肽后,首先转移至内质网(ER)腔内与新组装的MHCI类分子结合。转运蛋白TAP(transporterassociatedwithantigenprocessingortransporterofantigenicpeptides)参与了此过程。多肽首先与孔样结构的胞浆区结合,ATP结合在TAP1和TAP2的羧基端,经水解后导致TAP异二聚体的构型改变,从而暴露膜内区的结合位点,使多肽进入内质网腔。,在内质网内，MHCI类分子与2m结合为异二聚体，随后TAP转运的多肽与MHCI类分子的沟槽区结合形成三聚体，通过高尔基体移行至细胞表面。与MHCI类分子结合的多肽最适长度为810个氨基酸，通过氢键与MHCI类分子紧密结合。,2.MHCI类分子的生成和多肽的组装,3.内源性抗原肽的递呈,细胞表面MHCI类分子结合的多肽被CD8+T细胞识别，从而导致CD8+T细胞的活化。,MHCI类分子途径,MHCII类分子,链，链均为多态性糖链，分为1，2，1，2四个胞外功能区。肽结合区由1与1两个区段组成。,肽结合巢（PeptideBindingCleft)可容纳较大的抗原肽（1317）。2:T细胞CD4分子的识别部位。,外源性抗原的加工处理,抗原提呈细胞以胞吞的方式将抗原内吞至细胞浆中的腔室结构(内质体及溶酶体)。在酸性环境中被蛋白酶等水解为抗原多肽片段。,2.MHCII类分子的生成和转运,在内质网中新合成的MHC类分子与Ia相关的恒定链（Ii链）结合。通过高尔基体转运至MHCII类分子腔室（MIIC）。含有外来抗原的内体/融酶体与MIIC融合，Ii部分被水解，仅在肽结合沟槽中残留一个小片段CLIP（II类分子相关的恒定链多肽）。,3.MHCII类分子的组装和递呈抗原肽,在HLA-DM的作用下，CLIP与肽结合沟槽解离，抗原肽结合到肽结合沟槽。融合体向细胞表面移行，通过胞吐作用表达于细胞表面。细胞表面MHCII类分子结合的多肽被CD4+T细胞识别，从而导致CD4+T细胞的活化。,MHCII类分子途径,抗原提呈的基本过程,1.T细胞表面分子与APC表面相应配基非特异性结合,2.TCR-CD3复合体特异性识别抗原肽-MHC分子复合物CD4/CD8作为共受体(co-receptor)分别结合MHC/类分子,3.APC与T细胞表面共刺激分子(co-stimulatorymolecule)相互作用，为T细胞活化提供共刺激信号(co-stimulatorysignal)。,树突状细胞