Survivin as a Cancer Vaccine Target译文

1、Survivin as a Cancer Vaccine Target生存素作为癌症疫苗的靶点摘要：生存素表达与许多癌症的不良预后有关。而生存素正在研究作为一个潜在的癌症治疗的重要靶点，它在正常和癌变细胞的许多生物学功能仍有待阐明。到目前为止，至少有六个特异的生存素剪接变异体似乎是自动调节的，可能具有不同的功能。几个生存素肽疫苗目前正被不同的团队开发。生存素疫苗策略在很大程度上集中在分子的特定区域表位，它是由MHC I类结合，并可以导致细胞毒性T细胞反应。靶向生存素的免疫治疗仍处于开发的早期阶段，然而，一些药剂正在通过早期阶段的临床试验。最近的研究使用的SurVaxM，是隐蔽的多表位肽（生存素

2、），模拟显示特异的CD8+ T细胞反应，以及特异的CD4+ T细胞刺激。目前，SurVaxM在第一阶段临床试验中旨在研究其在生存素阳性的复发性恶性神经胶质瘤和多发性骨髓瘤患者的安全性、耐受性和免疫效果。关键词：生存素；免疫治疗；肽；疫苗；细胞凋亡生存素生存素是一个16.5 kDa的胞内蛋白，介导抗凋亡和致瘤的作用1。生存素是属于凋亡抑制蛋白 (IAP)家族(2、3)。它与有丝分裂纺锤体配合去调节细胞分裂4和在细胞周期的G2/M期定位纺锤体微管组织中心(MTOC) (2、3、5)。生存素也已被证明能够调节若干终端效应器细胞死亡蛋白酶(caspases) 的功能，导致细胞凋亡的抑制3、6 - 8。

3、在许多癌症中，生存素表达与预后不良相关 (9、10)。而生存素正在研究作为一个潜在的癌症治疗的重要靶点，它在正常和癌变细胞中的许多生物学功能仍有待阐明。生存素的功能主要是作为抗凋亡分子及其干扰p53的能力是研究最多的分子作用之一 (11 - 13)。然而，生存素存在于细胞核中14；其与有丝分裂纺锤体相互作用5；其二次定位在线粒体之内15；它存在于血浆的外来体16；外来体释放可观察到17；存在循环的编码生存素的mRNA(18、19)；存在的许多交替的mRNA剪接变异体所有构成一幅复杂的分子的可能作用的图。虽然生存素在胎儿发育过程中表达1，但是在成人有机体的正常组织中很少检测到20。许多不同类型的

4、癌症细胞会表达生存素1，在某些情况下表达与肿瘤程度有关(9、10，21)。肿瘤中生存素的表达与高频率的疾病复发和抵抗治疗相关，并能为肿瘤细胞提供重要的生存优势 (22、23)。生存素细胞生物学和分子机制由于生存素在癌细胞中相对特异性表达，它提供了一个治疗靶点。通过主动免疫的免疫治疗是一个有前途的方法，使生存素表达的癌细胞可以有针对性。疫苗针对一种细胞内的蛋白质，如生存素，靶向后蛋白酶体进行加工，分子片段是由MHC I类或II类分子呈现在细胞表面 (4、21、24 - 26)。因此，免疫系统可能识别生存素的加工的分子片段，对这些肿瘤细胞会产生细胞毒性的细胞反应。然而，生存素的作用的基本性质可以使

5、之成为一个特别好的免疫治疗靶点(27、28)。肿瘤细胞可能逃避免疫识别的方法之一是通过下调靶蛋白。在生存素的情况下，这自然导致凋亡通路的激活29。虽然外来体生存素的作用还不是很清楚，但是它可能以某种方式去介导细胞信号(16、17)。因此，除了产生直接的细胞介导的抗肿瘤效应，针对生存素的积极的特异性疫苗接种可以导致抗体介导干扰这些作用。生存素的另一个有趣的特性是存在已确定的剪接变异体的数量。至少有六个特异的生存素变异体似乎是自动调节的，并可能有不同的功能(30、31)。生存素剪接变异体是通过外显子1-4的组合与两个交替的外显子2B和3B生成(图1)(30 )。Survivin-2B和surviv

6、in-Ex3是两个研究好的类型33-35。Survivin-2B是由添加一个交替的外显子2形成，survivin-Ex3是一个外显子3缺失变异体，它是由于阅读框架移位形成终止密码子而导致截短蛋白的生成 30。在侵略性的癌症中，survivin-Ex3比野生型生存素有高比率；然而，当survivin-2B超过野生型生存素而占主导时，能观察到降低抗凋亡潜力 (33，36-42)。survivin-Ex3的高表达也与高增生活性和肿瘤复发的潜力有关，而survivin-2B往往与较低频率的肿瘤复发相关。剪接变异体也可能影响生存素蛋白的细胞定位(14，45)。Survivin-2B优先定位在细胞质，而s

7、urvivin-Ex3优先定位于细胞核(14 46)。有趣的是，细胞核生存素高表达与喉癌复发有关(47)。野生型生存素和survivin-Ex3也被观察到在线粒体内相互作用36。生存素的亚细胞定位可以在某些癌症会有所不同。说明这一点，3例多形性成胶质细胞瘤是如图2所示。图1：目前为止描述的生存素剪接变异体。生存素pre-mRNA及其衍生的剪接变异体的描述。来自初级生存素转录物的氨基酸序列改变是显示在以下的每个剪接变异体的外显子结构。信息来源于O15392(BIRC5_HUMAN) UniProt数据库(31)和(32)。Survivin-2有减弱野生型生存素的作用并与它共定位48。虽然surv

8、ivin-3B保留抗凋亡功能，但是survivin-3B似乎没有与G2/M期相关，表明两种分子类型的不同的调节效应49。此外，细胞生存素的损耗不会导致被剪接变异体互补 (50)。胰岛素样生长因子-1(IGF-1)是能够改变从survivin-2B到野生型生存素的生产的生存素前体mRNA剪接程序，从而促进IGF-1的细胞生存作用51。渐增地，这些观测结果表明生存素生物学的多面的性质，并提高了可能性，即除了野生型生存素，存在于这些类型的独特的生存素表位可能是通过主动免疫治疗的特异性靶点。图2：多形性成胶质细胞瘤（GBM）对生存素的福尔马林固定石蜡包埋组织标本的免疫组织化学染色模型。(A) GBM显

9、示为生存素主要核染色。(B) GBM主要是胞质生存素表达和缺乏核染色。 (C) 从第三个GBM代表高倍率显示同时细胞质和细胞核生存素表达的细胞。A，B 200x；C、400x；抗生存素克隆12 C4(Dako北美，Inc. Carpinteria，CA)。生存素疫苗在临床研究许多抗肿瘤疫苗策略利用细胞表面靶标分子像HER2/neu，EGFR和EGFRvIII都可引起细胞和抗体介导的免疫攻击。如果肿瘤细胞通过MHC分子在表面上正确的呈现，可识别的特异性效应T细胞的胞内蛋白质的表位可作为抗肿瘤免疫反应的靶点57。例如，恶性黑色素瘤患者的研究表明细胞毒性T淋巴细胞(CTL)识别来源于细胞内蛋白质酪氨

10、酸酶的MHC-I呈递的肽 58。酪氨酸酶和gp100是可以作为抗原的蛋白质，在黑色素瘤患者中能被CTL识别 (59 - 61)。从肿瘤相关抗原(TAA)的肽表位，包括生存素，在MHC分子的环境中可以被细胞毒性T淋巴细胞(CTL)所识别。在缓解期黑色素瘤患者中，T细胞反应性对生存素衍生肽的监测伴随着识别功能性CTL的持久性的IL-2为基础的免疫治疗能够识别生存素63。其他对生存素的自身反应性 CTL反应也在癌症患者中被观察到 (64 - 66)。同样，流通的抗生存素抗体已在结肠癌和肺癌患者中发现(59 - 62)。这些观察证明生存素的天然免疫原性，强调其潜在效用可作为癌症免疫治疗的靶标。至今，许

11、多靶向生存素的免疫治疗策略已经被开发出来。树突状细胞（DC）为基础的疫苗是有吸引力的，是因为DC的巨大抗原呈递潜力。与过表达生存素细胞的凋亡小体脉冲的树突细胞疫苗 (以及Her2，CEA，WT1和MAGE2)在非小细胞肺癌(NSCLC)已经被研究 67。本研究显示，在14个病人中10人是积极的免疫反应，连同轶事临床反应67。DC负载生存素和端粒酶肽在肾癌中已经被测试，其中27个病人中的13人经历了8周的疾病稳定以及1个病人有6个月的稳定疾病 (68、69)。在另一项研究中，在多发性骨髓瘤患者中，DC与生存素和MAGE3 mRNA的脉冲会产生疫苗特异性的 CD3+ T细胞生产70。虽然DC疫苗研

12、究中生存素特异性的 T细胞的检测是鼓舞人心的，但是很难详细分析单个抗原在这些报告中的贡献，因为大多数要么包括其他靶抗原以及生存素CTL表位(即gp100、Muc1、端粒酶和MAGE)，或者仅仅从生存素表达细胞中使用脉冲调制的天然的肿瘤溶解产物。几个生存素肽疫苗也正在开发中。在早期的研究中，胰腺癌患者接种了单一的生存素肽和经历了完全缓解71。在晚期结直肠癌患者中，HLA-A*24*限制性的 survivin-2B剪接变异体疫苗显示了安全性和产生了免疫反应 72。随后的研究表明，在晚期乳腺癌、口腔和尿路上皮癌患者中这种多肽能有效地刺激CTL反应 (73 - 76)。最近，这种多肽疫苗在转移性尿路上

13、皮癌已经显示出美好前景，其中30例患者相比于控制有更好的整体生存。这个特定的疫苗是利用一个非常特异性表位，不存在于所有生存素类型。其他生存素肽疫苗已经结合HLA I类限制性生存素肽的组合。一个这样的肽结合的II期临床研究显示，转移性黑色素瘤患者延长的总生存期 (生存中值是19.6和8.6个月)78。这种抗生存素疫苗肽混合物(EMD640744)由五个CTL表位肽组成，每个都有高特异性的HLA I类限制79。EMD640744在晚期的实体瘤的最近I期研究显示，61%的患者有CD8+ T细胞反应和治疗患者的28%有稳定的疾病。在I期卵巢癌的研究中，称为DPX-Survivac生存素肽混合物的脂质体

14、为基础的佐剂制剂也诱导生存素特异性CD8+ T细胞的免疫反应 80。该药剂的进一步研究目前正在进行中。虽然CD8+ CTL反应是强大的抗肿瘤靶向药剂，CTL反应本身并没有导致一致的临床反应。许多研究已经强调CD4+ T细胞和免疫反应在增强抗生存素免疫治疗功效的价值。一旦CD4+细胞被激活，他们增殖并产生细胞因子(例如IFN-，IL-2和IL-4)增强CTL免疫反应82 - 84。除了简单地通过一个通用的辅助肽招募CD4+ T细胞，MHC II类限制性CD4+ T细胞的存在是特异于肿瘤相关抗原，在诱发和维持抗肿瘤细胞毒性CD8+反应方面，已被认为是一个提供必要的辅助性因素的重要因素。因此，结合C

15、TL和CD4+抗原特异性支持的疫苗策略提供了一个额外的途径，以提高生存素靶向的疫苗接种方法。在癌症患者中预先存在的抗生存素的免疫反应不能有效地消除肿瘤细胞，部分是由于这样的反应弱效力可能与免疫耐受有关。可能被利用来打破耐受野生型生存素抗原的一种机制是通过分子模拟。分子模拟具有在中央免疫学的发展中激活细胞不会被删除的能力。这可能包括T细胞，保留与野生型肿瘤抗原发生交叉反应的潜力 89。T细胞克隆与容量由自身蛋白质激活是经常被保留，接着在胸腺有较高亲和力的负选择，自我识别克隆 89。在正常条件下，如此潜在的自身反应性细胞仍保持耐受。改变的肽配体（模拟物）可以提供一种方式来打破耐受天然自表位 (91

16、、92)。由内肽表位取代氨基酸产生改变的肽配体可以显著地改变免疫反应。这种策略可以用于通过在结合锚定残基的改变来增加多肽对MHC-I的亲和力 (93、94)。虽然引入的改变可以提高MHC I类结合，但是随后参与的T细胞并不总是具有增强的反应，并可能导致TCR拮抗或T细胞无反应性的诱导 95 - 99。抗生存素疫苗(SurVaxM)包含大量的合成肽与氨基酸替换，旨在加强MHC I类的结合(57)。其结果是SurVaxM的核心表位结合到HLA-A* 02分子比野生型存活蛋白肽有更大的程度，导致在人类中比野生型存活蛋白肽有更有效的免疫反应 25(图3)。图3：A) 流式细胞术分析五聚体结合（HLA-

17、A*0201）对人类生存素特异性CD8+ T细胞的SurVaxM体外刺激。 CD8+ T细胞对两种不同的生存素表位的特异性反应性，但无法控制多肽显示（右上象限CD8+/五聚体+）。B) 通过荧光染料CFSE染色有丝分裂的分布的CD4+细胞增殖的流式细胞仪测量来响应SurVaxM的体外刺激。作为CD4+细胞增殖，CFSE强度随染料在子细胞的重新分配而降低。刺激是没有加入肽（对照）或用SurVaxM肽。灰色，原始数据；黑线，计算机曲线拟合；蓝色，不可分割的细胞；黄线，多增殖代。数据采集使用BD LSRFortessa和使用分析FCS表达V4。 抗生存定制五聚体（ProImmune，牛津，英国）和C

18、FSE（Invitrogen公司-分子探针，Eugene，OR）。虽然设计的用于HLA-A* 02结合，但是整个SurVaxM肽包含多个HLA-A *02表位以及用于HLA-A*03的抗原结合基序；HLA-A *11，A24，A26，A68，B13，B14，B15，B35，B39和B44，共同代表一个大的患者群的多肽应该产生免疫原性。在SurVaxM氨基酸取代使该模拟被识别为一个异物-蛋白质，从而引起强烈的免疫反应25。SurVaxM刺激一组生存素特异性CD8+ T细胞，并作为一个提供CD4+ T细胞刺激的MHC II型配体。通过激活多个CD8+ CTL反应和CD4+辅助支撑（图3），SurVaxM具有显著理论优势作为积极的特异性免疫原，相