抗肿瘤树突状细胞疫苗研究进展.docx

1、抗肿瘤树突状细胞疫苗研究进展雷健，王丽君(东北制药集团股份有限公司，辽宁沈阳H0O27)摘要树突状细胞(DC$)是一类独特的抗原递呈细胞，具有活化T细胞并诱导抗原特异性毒性T淋巴细胞的能力。研究表明，DCs构成了一套启动并调节免疫应答的夏杂系统，能够诱导免疫应答，调控免疫耐受。近年来，针对癌症患者的治疗方案迅速增加,负载肿瘤抗原的树突状细胞疫苗作为一种新兴的免疫治疗技术，也被应用于癌症患者的治疗。本研究拟对目前关于DCs的特点和功能，以及在癌症的免疫耐受机理等方面的研究结果进行综述,并讨论与展望DC，疫苗所存在的问题与发展方向。【关键词树突状细胞；抗肿瘤疫苗；免疫治疗；免疫耐受中图分类号R18

2、6文献标识码A文章编号2095-3593(2013)06-0364-04TheProgressofDendriticCell-basedTumorVaccinationsLEIJian,WANGLi-jun(NortheastPharnuiccuticalGroupCo.,Lid.,liaoninShenyang110027,China).AbstrateDendriticcells(DCs)areuniquespecializedantigen-presentingcellscapableofprimingnaiveTcellsandinducingantigen-specificcytot

3、oxicTlymphocytes.ThereareincreasingevidencesthatDCsconstituteacomplexsystemofcellsthatinitiateandregulateimmuneresponses,andresulttotwooppositeoutcomes:immunityortolerance.Inrecentyears,varietiesoftreatmentsforcancerpatientshaveincreasedrapidly,tumorantigenpulseddendriticcell-basedvaccinationasaimmu

4、netherapyistreatedtocancerpatients.ThispaperdescribessomeofthecharactersandfunctionsofDCs,themechanismoftoleranceincancer,anddiscussestheproblemsandperspectivesfordendriticcellvaccinesforcancerpatients.KeyWordsDendriticcells；Tumorvaccine；Immunetherapy；Immunetolerance在20世纪70年代,RalphSteinman和ZanvilCoh

5、n从小鼠脾脏中分离鉴定出一类造血干细胞，它们拥有强大的抗原递呈和T细胞刺激能力，在形态上拥有大量的树枝状突起和伪足,故命名为树突状细胞(dendriticcells,DCs)【E。目前,DCs被公认为是最好的专职抗原递呈细胞(antigenpresentingcell,APCs),是启动、调控和维持免疫应答的中心环节，具有强大的抗原摄取、处理、递呈功能，并刺激未活化的T细胞增殖、分化，启动CD4+T细胞和CD8+T细胞的免疫应答。DCs可以在B细胞、NK细胞、NKT细胞的免疫应答中发挥重要作用;DCs不仅能够激活免疫系统，同时在自身免疫耐受方面也发挥重要作用。由于DCs的免疫调控功能，以DCs

6、负载抗原的肿瘤疫苗的研究越来越受到重视，并已在治疗肾癌、前列腺癌、多发性骨髓瘤、直肠癌、卵巢癌、乳腺癌等癌症的临床研究中取得作者简介宙健，女,工程师.研究方向:愤生态制剂的研究。E-mail:kijian388可喜的进展。更令人欣喜的是，一些DCs疫苗(例如sipuleucel-T)通过了美国食品药物管理局(FDA)的批准进入市场应用妇。本研究拟就DCs疫苗的相关研究进展进行综述。1肿瘤的免疫逃逸机制肿瘤细胞之所以能够在人体内存活并占据优势,是因为它通过一系列互补的免疫抑制机制来逃脱免疫系统的攻击。首先,旁分泌途径分泌的调节因子,如腺甘酸、前列腺素E2(PGE2)、转化生长因子书(TGF-和血

7、管内皮生K因子-A(VEGF-A)等发挥多种直接或间接的免疫抑制活性。这些调节因子可能在DCs抑制中发挥功能，间接抑制T细胞渗透进瘤床或直接抑制效应T细胞活化，同时增强调节型T细胞(Treg)的功能。例如,腺昔酸在组织缺氧情况下，由肿瘤细胞释放,对抑制T细胞活化和Treg扩增作出贡献，调节因子VEGF-A作用于鼠的脾细胞町以诱导T细胞分泌白细胞介素-10(IL-10),同时抑制7干扰素(1FN-)的产生。其次,肿瘤细胞也口【以直接通过自身主要组织相容性复合体(MHC)-I类分子下调或通过缺失抗原递呈机制中的其他组分来逃离T细胞识别。可溶性NKG20配体的脱掉(如MIC-A或M1C-B),nJ以

8、严重干扰效应T细胞对肿瘤微环境的功能。肿瘤细胞还可以上调Treg免疫缺失的表面配基，包括程序性死亡配体(PD-L1)和其他抑制性T细胞，来抑制免疫应答。此外，一些白细胞亚型渗透入肿瘤也能够抑制T细胞功能。除Treg细胞，其他的抑制性淋巴细胞亚型也已有报道，包括分泌IL-10的B细胞和调节B细胞,11型NKT细胞、NK细胞和8T细胞。髓系细胞也能够促进肿瘤的免疫逃逸，最主要的一类是目前对其特征还知之其少的髓系起源抑制细胞(MDSC)。它们可能通过几种机制抑制T细胞和NK细胞的活化能力，包括一氧化氮、活性氧簇、精氛酸酶JL-10和TGF-po也有报道称MDSCs可能特异性诱导T%细胞扩增。肿瘤基质

9、细胞也同样发挥重要的免疫调控作用，如癌症相关纤维细胞通过分泌CCI2和CXCL12来募集促进免疫抑制细胞。另外，它们可以通过分泌TGF-p来抑制效应T细胞。最后，髓系来源的间充质细胞通过阻碍T效应细胞的增殖功能来发挥重要的免疫抑制作用。2DCs在肿瘤免疫中的作用对抗内源性肿瘤的有效机制是细胞免疫和体液免疫,主要通过CD4+T细胞、CD阱T细胞或NK细胞完成肿瘤的免疫治疗。而DCs在活化T细胞和NK细胞过程中发挥重要作用。因此利用DCs的这一生理功能，开发DCs肿瘤疫苗，诱导肿瘤特异性T细胞应答消除肿瘤，并产生记忆性免疫，防止肿瘤再次发生。为了活化T细胞，需要DCs摄取、加工并通过MHC分子递呈

10、肿瘤相关抗原和肿瘤特异性抗原。目前,研究显示T细胞可以反馈性调节DCs的功能。NK细胞的活化也同样受到DCs的调控，并反馈性调节DCs的功能。除了产生有力的抗肿瘤免疫应答外,DCs也在肿瘤消除中发挥作用Munichs.等研究报道DCs通过TNF超家族的配基杀死肿瘤,并可以直接抑制肿瘤细胞系的生长。然而，有研究显示，肿瘤细胞通过破坏DCs的功能来逃避免疫应答，而DCs疫苗可以通过特异性调节不同亚型DCs的功能来促进免疫应答的发生。目前,用于治疗癌症患者的DCs主要通过体外培养的方法获得。体外培养DCs的优势有以下几方面:第一，这些DCs前体细胞来源于免疫抑制的肿瘤环境;第二，可以在体外开发DCs

11、的高胞饮能力来有效负载各种不同的抗原，如蛋白、肽、肿瘤裂解液等;第三以摄取并表达编码肿瘤抗原的RNA或工程化的病毒载体。2.1DCs诱导细胞免疫应答在体内,DCs从具有抗原捕获、加工能力的未成熟DCs(iDCs)分化成具有抗原递呈、刺激免疫反应的成熟DCs(mDCs)o两种DCs表型上完全不同，在刺激免疫应答反应方面发挥着截然不同的作用。驻留在外周组织的iDCs连续不断地监测它们周围环境的改变。蛆织损伤、病毒及微生物入侵以及其他内环境的改变为DCs提供一种“危险信号”，这种信号可以激活DCs由未成熟向成熟状态改变,刺激免疫应答的发生°：。DCs的成熟:DCs被认为是体内最主要的专职抗

12、原递呈细胞,具有强大的抗原摄取和加工能力。它们可以通过吞噬作用摄取粒子和微生物；可以形成大的胞饮泡,提取细胞外的液体和町溶物;可以调节吸附内吞作用的受体的表达，包括C-型凝集素样-巨噬细胞甘露糖受体、DEC-205、To】l样受体(TLR)以及Fey和Fee受体。大胞饮与受体调节的抗原摄取作用使得DCs的抗原递呈能力比其他APCs的效率高得多:，J21ODCs的成熟对于免疫应答的启动是非常重要的,完整的细菌、微生物的细胞壁成分细菌脂多糖(LPS)、白细胞介素-1(IL-1)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和肿瘤坏死因子-a(TNFa)等，都可以刺激DCs的成熟。成熟过程伴随着一系列表

13、型和功能的改变。许多表面标记物和分泌因子发生改变。与iDCs相比，mDCs的膜表面HLA-DR(MHC-D)分子增加，同时膜表面装配/共剌激分子(CD40、CD54、CD50、CD58、CD80、CD86)的表达水平也显著增加，并获得了CD83和CCR7的表达；在成熟过程中，DCs失去了它们有效摄取和加工抗原的能力,取而代之的是迁移能力的增加，使得它们能够有效的迁移至引流淋巴结M;另外，与iDCs相比，mDCs具有不同的细胞因子和生长因子表达谱(，5,71o如活化的DCs产生TNFaJL-1JL-6JL-7JL-12JL-15,也产生巨噬细胞炎症蛋白，其中最具有代表性的是产生1L-12的能力，

14、来应答外界环境的刺激Wo外源性抗原经胞饮作用进入细胞后，由胞内溶酶体进行加工，并与MHC-n类分子结合成MHC-II-肽复合物，递呈于细胞表面，而内源性抗原则在蛋白酶体的加工下与MHC-I类分子结合,递呈于细胞表面。外来抗原可以在胞内经交叉递呈作用以mhcI-肽复合物的形式经MHC-I类分子途径递呈于细胞表面3：。最新研究显示，DCs的抗原递呈能力与人的年龄具有相关性'。这种相关性极有可能在将来解释为什么有些疾病与人的年龄有关。DCs活化的结果之一是增加了移动性，使它们可以顺利的迁移到淋巴组织,在迁移过程中，趋化因子发挥了重要作用。iDCs与许多炎症刺激诱导产生的CC和CXC趋化因子发

15、生应答反应，每一个iDCs群都展示有独特的炎症趋化因子受体谱。这种趋化因子梯度调控可能是DCs迁移的一种重要机制，为迁移机制的研究提供了依据为。除趋化因子外,DCs本身黏附分子的表达也发生变化。如E钙粘索、粘附分子、连接黏附分子-KJAM-1)等都影响DCs从外周组织向引流淋巴结的迁移及在引流淋巴结的粘连I22，'oDCs细胞一旦迁移到区域淋巴结，其表面的MHC复合物分子就与未活化T细胞进行相互识别。在T细胞的活化过程中，三组不同的信号对于T细胞的活化是必须的。信号1为DCs表面MHC-I-肽复合物与T细胞表面TCR相互作用,也称为抗原特异性信号；信号2为DCs表面表达的共刺激分子CD

16、80或CD86与T细胞表面CD28的相互作用，称为共刺激信号，CD54、CD102与CD252(OX40)与T细胞表面相对应分子的相互作用对信号2也作出一定的贡献;信号1与信号2的联合导致未成熟的T细胞的活化与增殖。而信号3则决定了T细胞的分化方向，包括相关的细胞因子和DCs与其他细胞的相互作用，2<24',肥大细胞与NKT细胞都可以通过调控DCs来影响TM与Th2的平衡"。有研究显示，转录因子对于T细胞的分化也是至关重要的涮o2.2DCs诱导免疫耐受机制DCs除了能够诱导淋巴细胞的免疫活化外，在免疫耐受功能中也发挥重要作用.功。最新研究显示DCs在中心淋巴组织和外周组

17、织诱导抗原特异性不应答和耐受130-3，1o许多mDCs特性(包括共刺激分子的表达)的半成熟的髓质DCs,产生促炎症细胞因子的水平明显降低，并能启动Treg的分化，引起免疫耐受)。另外，表型成熟的DCs不仅诱导免疫应答，也同样能够诱导免疫耐受。如从皮式小结、肺或眼的前房中分离的DCs,具有成熟的表型，分泌IL-10,具有诱导Treg的功能已有研究证实人类单核细胞来源的DCs可表达口引噪胺2,3双加氧酶(ID0)，抑制T细胞增殖,并诱导T细胞死亡】。在iDCs或mDCs中都发现了ID0调节的抑制活性。大量的IDO-DCs在肿瘤淋巴结中被发现并参与肿瘤细胞的免疫逃逸叫。DCs的STAT3活性也对抗

18、原特异性T细胞耐受的诱导至关重要。STAT3在DCs暴露与IL-10或其他肿瘤生长因子环境下，通过酪胺酸磷酸化被活化，并在DCs中强烈表达。活化的STAT3可导致抗原特异性T细胞应答的损坏圮o研究显示DCs激活的Th2型T细胞可以通过分泌1L-4和IL-13加速乳腺肿瘤的发育【勾。3DCs疫苗存在的问题与前景展望存在的问题3.1.1 DCs诱导的免疫耐受综上研究所述，不同亚型的DCs在发育的不同阶段对免疫应答的发展起着截然相反的作用。在DCs疫苗的应用过程中，需要根据不同目的选择不同亚型、不同状态的DCs,才可能达到预期的效果。所以，如何进一步了解不同亚型DCs的功能以及DCs在肿瘤发生发展过

19、程中是否发挥积极或消极作用的免疫机制，可有助于我们真正利用好它们的功能来达到治愈肿瘤的目的。研究显示,DCs疫苗与其他抗肿瘤药物的联合应用在促进抗肿瘤免疫应答过程中起到了积极的作用。例如CTLA4占据T活化位点抑制T细胞活化,CTLA4抑制通路的阻断可以有效的提高抗肿瘤疫苗的有效性5】。通过调节Treg细胞的活化功能，并应用抗肿瘤DCs疫苗，以及抗肿瘤DCs疫苗与化疗药物的联合应用都起到了提高肿瘤疫苗治疗效率的作用C3.1.2抗原负载抗原负载也是影响DCs治疗肿瘤效果的关键因素。可以被DCs负载传送的抗原主要包括以下几类:MHC限制性肽、蛋白、DNA和RNA、病毒载体、肿瘤裂解液，以及DCs-

20、肿瘤的细胞融合。DCs负载抗原对于免疫应答的产生至关重要。虽然在抗原类型上有多种选择，但是各种选择都有一定的缺点。蛋白质和肽类抗原所诱导的免疫应答有限，并有可能被宿主肿瘤细胞通过免疫逃逸机制逃避，也可能诱导的免疫应答不足以清除肿瘤细胞;DNA或RNA容易引发自身免疫反应;病毒载体可能致使自身免疫系统对其进行细胞免疫和体液免疫,破坏DCs疫苗作用;肿瘤裂解物和DCs-肿瘤融合则需要一定量:的癌症患者体内肿瘤细胞，肿瘤细胞来源很难获得所需的量。同时,DCs与肿瘤融合效率也是制约其作用的-个问题。因此，在抗原负载方面存在的这些问题目前亟待解决。3.1.3接种策略在DCs负载抗原之后，需要考虑有效的D

21、Cs传递方式。目前临床上，皮下注射、皮内注射、静脉注射和淋巴结注射是主要的传递方式，四种方式各具特点，也各有缺陷。淋巴结内注射方式可免去DCs负载的疫苗迁移到淋巴结的需要，并且只需要依靠它们剌激T细胞的能力。静脉注射导致DCs在肺、肝、脾脏和骨髓中的积累，而不是在淋巴结和肿瘤位点。因此，治疗策略的改变也是治愈肿瘤的重要手段之一。3.2前景展望目前,随着对DCs研究的不断深入，越来越多的DCs疫苗在动物实验中取得成功，并在临床研究中展现了可观的前景。DCs疫苗在治疗黑色素瘤、淋巴痛、骨髓瘤、前列腺癌、肾癌、肝癌、小儿固体瘤、膀胱癌等方而都取得了一定的进展。临床试验的患者中，部分产生的完全的或部分

22、的免疫应答，也延长了一部分人的临床存活时间，这对DCs疫苗的开发都发挥着积极的作用。随着DCs疫苗与其他抗癌药物联合应用策略的不断改进，以及DCs疫苗的不断完善，应用DCs疫苗治愈癌症将不再是奢望。参考文献I;SteinmanRM,CohnZA.Identificationofanovelcelltypeinperipherallymphoidorgansofmice,I.Morphology,qirnntitalion,tisMurdistributionJ.TheJournalofexperimentalmedicine,1973.137：1142-1162.2SteinmanRM,Coh

23、nZA.Identificationofanovelcelltypeinperipherallymphoidorgansofmice.II.FunctionalpropertiesinvitroJTheJournalofcxpcrimcnUilmedicine.1974.139：380-397.3ShurinMR.NaidilchH,ZhongH,ctaLRcgulalorydendriticcells：newtargetsfnrcancerimmunotherapyJ.Cancrrbiology&iherapy.2011JI：988-992.4HammrrtromAE,CauleyD

24、H.AtkinsonBJ.ela).Cancerimmunotherapy:wpulcucrl-TandbeyondJ.Pharmacothrrapy,201),31：813-828.:5McllmanI.CoukosG.DranofTC.CancerimmunotherapycomesofagrJ.Naturev2011,480：480489.6WeiJ.XiaS,SunH,ctal.Criticalroleofdendriticcell-derivedIL-27inantitumorimmunitythroughregulatingtherecmitmcntandactivationofN

25、KandNKTcelbJ.Journalofimmunolofo*2013.191：500-508.7MunichS,Sobo-VujanovicAtBuchscrWJ,etal.DendriticcellexowmesdirectlykilltumorcellsandactivatenaturalkillercellsviaTNFsupcrfamilyiigancintJ.Oncoimmunology,2012V1：1074-1083.(8KalbML.GlaserA,SuryG.etal.TRAIL()humanpla»mac)loiddendriticcellskilltumo

26、rcellsinvitro：mechani»m»ofuniquimod-andIENalphamc<li*tedantitumorreactivityJ：.Journalofimmunology,20l2J88：l583*l59l.9KeichardtVL,BrowuutP,KanzLDendriticcelhinvaccinationtherapiesofhumanmalignantdiwawJ.Bloodreviews,2(X)4,18：235-243.10BanchereauJ,BriereF.CauxC,etal.Immunobiology-ofdendrit

27、iccellsJJ.Annualreviewofimmunology*2000,18：767-8lI.*11LeeHK.IwasakiA.Innatecontrolofadaptiveimmunity:dendriticcellsandbeyond(JJ.Seminar*inimmunology,2007J9：48-55.12ToebakMJ,GibbsS,BmynxeelDP,etal.Dendriticcells：biologyofthekinJ.Contactdermatitis,2009,60：2-20.13：NunezR.Aiwewmentofsurfacemarker*andfun

28、clionalityofdendriticcells(DCs)JCurrentprotocolsincytometry.Chapter9.Unit9.17.1-15.14：LaptevaN.Enhancedmigrationofhumandendriticcellsexpressingindue*ibleCD40|J.Methodsinmolecularbiolyy.2010,651：79-87.15HopkirwRA.ConnollyJE.Thespecializedrole$ofimmatureandmaturedendriticcellsinantigencro«s-pre&#

29、171;cntalionJ.immunologicresearch,2012.53:91-107.16 XingF.WangJ.HuM,etal.CompariMMiofimmiilurran<lmaturrbonemanowderiveddendriticcellsbyatomicforcemicroscopyJ.Nanoscakresearchletters.2011,6：455-463.17 WangKL,GuoL,ShiKF,etal.Bioimmunologicalcharacteristicsofma-turrorimmalurvmurinedendriticcells

30、9;J.Zhonhuayixuezaxhi,2011,91：32253228.18.SatthapomS,EreminO.Dendriticcells(I):BiokigirjdfumlionsfJ.JournaloftheRoyalCollegeofSurgeonsofEdinburgh,2001,46：9-l9.I19JoffreOP.SeguraE.SavinaA,etal.Cn»s-presentationbydendriticcellsJJ.Naturereviews.Immunology,2012.12:557-569.20WongC.GoldsteinDR.Impact

31、"皿ngonantigenpresentationcellfurM'tionofdendriticcells(J).Currentopinioninimmunology,2013,25:535-541.:211KahclonKA.LinCL,SuriRM,etal.Anendothelialcell-derivedchefnotac-lic(actorpromotestranftcndothclialmigrationofhumandendriticcelhJ.TransplanUticxiproc4rcdingst1997,29：1121-1122.22MaddalunoL

32、,VcrbruggcSE,MartinoliC,etal.TheadhesionmoleculeLIregulatestranscndothclialmigrationandtraffickingofdendrilicccIImJ.TheJournalofexperimentalmedicine.2009.206:623-635.*23JakobT,EckyMC.RegulationofE-cadhcrin-ntcdialcdadhesioninLangerhanscelblikedendriticcelhbyinflammatorymediatorsthatmobilizeLander-ha

33、nscellsinvivoJ.Journalofimmunology.1998,160：4067-4073.24 KalinskiP,Wicckow&kiE,MuthuswamyRveta).Generationof9ta!>leThl/CTL-,Th2-,andTh17-inducinghumandendriticcellsJ).Methodsinmolecularbiology,2010,595:117-133,OnoeK,YanagawaY,MiruuniK.etal.ThlorTh2balanceregulatedbyinteractionbetweendendritic

34、cellsandNKTcellsJ.Immunologicre-fh2007.38:319-332.25 BcUBD,Kitajima,M,Larson,R.P,etaLThetranscriptionfactorSTAT5iscriticalindendriticcellsforthedevelopmentofTII2bulrxitTHIrcspon-gJ.Natureimmunology,20I3J4：364-37l.26 IaiUeMB.SchulerG.Immature,semi-rndtureandfullymaturrdendriticcells：whichsignahinducr

35、toleranceorimmunityJ.Trrndsinimmunolo-2002.23:445*49.：28ChungCY,YsebacrtD,BrmcmanZN,etal.Dendriticcells：cellularmediatorsforimmunologicaltoleranceJ.Clinical&developmentalimmunokAgy,2013,972865-972872.29IBroggiA.ZanoniI,CmnucciF.MigratoryconvcnUonaldendriticcellsintheinductionofperipheralT-celltoleranceJ.Journalofleukocytebiolegy,2013,94(4).30HadeibaH,ButcherEC.Thymus-homingdendriticcellsincentra!toleranceJ.Europeanjournalofimmunology,2013,43