肿瘤疫苗研究新思路

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       肿瘤疫苗（cancer vaccine），即肿瘤特异性主动免疫治疗（active specific immunotherapy，ASI），是90年代发展起来的肿瘤免疫新疗法。其基本原理是：通过体外分离、提取肿瘤特异性抗原或肿瘤相关抗原（tumor associated antigen，TAA），制备不同形式的疫苗注射到肿瘤或肿瘤患者体内，由APCs摄取并呈递给免疫细胞，使机体T淋巴细胞致敏、活化，生成肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL），专一性地结合并杀伤肿瘤细胞。
& k8 T. S! l2 C  I! Q3 X# K       目前出现的疫苗形式按肿瘤抗原分类主要有：①肿瘤全细胞疫苗；②肿瘤蛋白抗原疫苗；③与肿瘤抗原相关的合成多肽疫苗；④抗独特型抗体疫苗；⑤基因工程疫苗等。2 j, t- J' L& S+ E
       进一步研究发现，早期的常规肿瘤疫苗存在客观上的一些缺陷，其疗效并不十分令人满意：首先，早期的肿瘤疫苗多采取直接输入体内或与免疫佐剂联合输入体内，抗原进入体内以后不能被有效地呈递。其次，大多数恶性肿瘤属于弱免疫原性，缺乏明确的（或未找到）肿瘤特异性抗原，因此，肿瘤疫苗只能局限地适用于少数几种免疫原性较强的肿瘤。; d9 t7 S& ]* j1 ~3 D; F$ J
       根据以上缺陷，研究者一方面致力于发现各种恶性肿瘤具有特异性的抗原或相关抗原，一方面努力促进和提高机体免疫系统对肿瘤抗原的识别、呈递、处理和扩增，而对树突状细胞的发现和不断加深认识正好一定程度上解决常规疫苗的缺陷，也为新的更有效的肿瘤疫苗的制备和应用提供了可能。
4 N$ ?/ X7 G: S4 L* M- I( _! x       所以，树突状细胞肿瘤疫苗被认为是最有希望彻底治愈癌症的新药！1 A+ Q; [, ]! H. g$ K" J
       下面介绍一些 树突状细胞（DC）肿瘤疫苗相关的药理和作用机制方面的知识：- x; a. A; _" T3 J1 d
1）肿瘤疫苗的载体细胞$ a+ Q+ v! ?  S3 N; M
       树突状细胞（DCs）是机体免疫系统中已知的专职而又功能最强的APC，只有树突状细胞才能在体内直接激活初始型（naive）T细胞，生成辅助性T细胞和杀伤性T细胞，也能使B细胞生成抗体。( S: n& I) ^# @# U$ G5 E
       树突状细胞有两个主要来源：①髓系树突状细胞，来源于髓系的树突状细胞前体发育为成熟树突状细胞，其主要功能为加工处理和呈递外源性抗原（包括自身细胞衰老、突变等产生的抗原），参与免疫激活，与单核细胞、粒细胞有共同的祖细胞。②淋巴系树突状细胞，来源于胸腺，与T细胞、NK细胞共前体，主要参与中枢和外周免疫耐受。7 P! ]" `  p* R
       因此，树突状细胞在机体免疫系统中是起着操纵作用的强有力的工具，在免疫应答过程中处于调控地位：①机体的卫士：未成熟的树突状细胞主要是在分布的原位摄取、加工和处理抗原，然后迁移到淋巴样器官经CD4+、CD8+T细胞克隆选择，并逐渐成熟而具活性。②免疫应答的始动者：成熟的树突状细胞呈递抗原并刺激静止期的初始型（naive）和记忆性（memory）T细胞，使其活化。③有刺激T细胞的强效：数量很少的树突状细胞和低水平的抗原就能诱导强烈的T细胞应答，能分泌协同刺激分子。④免疫耐受的诱导者：能去除自身反应性胸腺细胞，使成熟T细胞凋亡。, \! E( z  E7 i6 }" x- `8 d7 W. S. [
       应用这种机体内功能最强的APCs，即树突状细胞作为肿瘤疫苗的载体（vector，或称佐剂adjuvant），以肿瘤抗原体外冲击（pulsed）使其致敏，或者说让树突状细胞负载（based）着肿瘤抗原，这样的疫苗进入体内不仅保证肿瘤抗原被有效摄取，有效呈递，且通过树突状细胞可提供攻击肿瘤细胞的必需的共刺激信号。
, C: X' _; R& h! N$ ]       因此，树突状细胞疫苗（dendritic cell-based cancer vaccine）是新一代的肿瘤疫苗，可提供更有效的特异性主动免疫，显示了其比“常规”疫苗的明显的优越性。初始由于树突状细胞在机体淋巴组织、血液内含量极少，随着树突状细胞的分离、鉴定、纯化、扩增技术日臻完善，树突状细胞疫苗在抗肿瘤的应用也日新月异地发展起来。
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- d2 M& b, m$ n  q* w2 v8 ^4 F& {2）树突状细胞抗肿瘤的分子机制1 |- w; Q  k! n" L/ U
       关于树突状细胞与肿瘤发生、发展的关系，Ishigami等（1998）分析胃癌患者肿瘤组织中树突状细胞浸润情况发现，树突状细胞浸润程度与患者远处淋巴结和腹腔转移以及病情恶化程度呈负相关，其他学者的研究也表明，宫颈癌、结肠腺癌、肺癌、鼻咽癌、甲状腺癌、前列腺癌等，大部分实体瘤内的树突状细胞浸润程度与患者的预后相关，瘤内浸润的树突状细胞数量多，则患者预后好，反之亦然。我们的研究证明肝细胞肝癌（HCC）组织中CD83阳性的成熟且有活性的树突状细胞在癌结节内缺如，提示树突状细胞与肿瘤的发生、发展具有密切关系。" L$ o8 S* ^/ l3 d: M% h/ g
       ① 以肿瘤抗原体外专一性地冲击致敏、激活功能最强的APCs-树突状细胞，可保证肿瘤抗原被有效摄取。: x+ m  F  t  [, y8 c; T4 L
       ② 树突状细胞通过细胞表面高水平的MHC-Ⅰ、Ⅱ类分子呈递了丰富的肿瘤抗原肽，使相应的T细胞受体（TCR）被充分占据；同时，树突状细胞提供高水平的协同刺激分子B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、CD40分子等，使T细胞被充分激活。
* R" F' g( h9 V( U' _# ]       ③ 树突状细胞与T细胞结合后，可以大量分泌IL-12，激发T细胞增殖，诱导特异性细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymptocyte，CTL）生成，主导了TH 1型的免疫应答，利于肿瘤的清除。
  z- E0 p6 V! u       ④ 树突状细胞还能分泌趋化因子（DC-CCK），专一性地趋化初始型T细胞，通过促进T细胞聚集，增强对T细胞的激发。; I7 |. x- t! N" |
       综上，负载了肿瘤抗原的树突状细胞接种后，首先移行至淋巴结和脾脏，自身分泌或诱导其它免疫细胞分泌IL-12、IL-6，进而诱导CD4+TH1相关的免疫应答，活化TH细胞产生IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和IL-3等细胞因子，这些因子反过来以一种正反馈旁分泌的方式活化树突状细胞，上调（up-regulation）其IL-12及CD80/CD86的表达；与此同时，树突状细胞也直接向CD8+T细胞呈递抗原肽，并在活化的CD4+T细胞辅助下使CD8+T细胞活化。CD4+和CD8+T细胞进一步通过分泌细胞因子或直接杀伤，使机体产生抗肿瘤免疫应答。

肿瘤疫苗主要问题及应用1 x9 `7 ~- i. ]

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肿瘤疫苗的主要问题：2 Y0 A% v* M$ [4 N
　　1．缺乏特异抗原肿瘤疫苗中的核心部分是抗原。目前 ,肿瘤特异性抗原除在黑色素瘤等少数肿瘤中被确定外 ,多数肿瘤尚在寻找、鉴定中。由于缺乏特异性抗原 ,就没有Ｔ细胞的活化、增殖 ,也就难以产生有效的免疫应答。现有肿瘤疫苗大多数由肿瘤相关抗原或蛋白多肽构成 ,难以实现肿瘤的有效防治。近年 ,人们发现在肿瘤免疫排斥反应中 ,ＣＤ4+Ｔ细胞具有重要作用 ,仅有ＣＤ8+Ｔ细胞的活化而没有ＣＤ4+Ｔ细胞的活化和参与 ,很难产生免疫效果 ,而ＣＤ4+Ｔ细胞的活化也有赖于抗原等物质 ,而现有疫苗缺少这种设计。
, c/ x5 s6 H+ b/ n- e9 Z　　2．缺乏有效的抗原递呈Ｔ细胞的活化、增殖需要抗原递呈细胞 (如ＤＣ等 )有效的将抗原递呈于Ｔ细胞 ,而现有的疫苗在此环节上存在着两个问题 : (1)进入机体的大部分疫苗与ＤＣ等不能充分接触 ,难以实现抗原递呈。 (2)即便是少部分疫苗可为ＤＣ等捕获 ,其抗原表达也时间短、量少。0 _# ^, X# s/ o( [# F8 o' B
　　3、不具有广谱性由于ＭＨＣ限制及肿瘤异质性 ,现有肿瘤疫苗的使用范围和对象相当有限 ,一种疫苗往往只能对某一种肿瘤和少数患者产生免疫效果 ,缺乏像广谱抗生素一样的广谱肿瘤疫苗。! u% V% M# a! B* b3 A
　　4、临床应用的问题还很多主要表现为：
" q3 U/ i9 f5 \- Z9 J5 i　　(1)疫苗载体的稳定性无法保证。如以病毒为载体的疫苗 ,病毒被修饰、灭活减毒后 ,所转染ＤＮＡ在体内应该可以稳定表达 ,病毒不应该出现大量复制而对组织产生毒性 ,但实际上无法确定百分之百的安全。
. E. m4 q$ M% b　　(2)疫苗接种途径、免疫佐剂及细胞因子的选择尚需进一步探讨。
+ D$ d& r$ ~' y% I8 i( U　　(3)疫苗如何与放疗、化疗配合。. d! I/ A" ?: ~6 n* M' q
　　(4)虽然在体外实验或皮下注射时可以产生抗肿瘤作用 ,但最后肿瘤宿主还是死亡 ,这说明疫苗在临床上尚有不确定性。 5 Z" A  `& [8 ~7 s/ D
　　(5)价格昂贵 ,难以大规模应用。- |( r* i! ^2 y$ `
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肿瘤疫苗的应用
1 [4 K3 o! D; c　　今后肿瘤疫苗研究的重点是：①加强抗原提呈，应用ＡＰＣ与肿瘤疫苗抗原多肽、蛋白融合制成各种疫苗。②应用基因转导或分子修饰和表达高效表达载体进行多基因共同转染，提高肿瘤免疫源性制备多基因联合修饰的肿瘤基因工程疫苗。③加强肿瘤疫苗靶向导向。其中ＤＣ疫苗、ＣＥＡ疫苗、纳米疫苗有广阔前景。# s, ]( d8 N! f3 R, k
　　树突状细胞在肿瘤疫苗中的应用+ f7 [, Z8 U8 ~% h
　　树突状细胞(ＤＣ)是机体内最有效的、功能最强的抗原提呈细胞，ＤＣ系统是肿瘤反应的启动因子和调节因子，是Ｔ、Ｂ淋巴细胞的有效刺激因子。肿瘤浸润性ＤＣ(ＴＩＤＣ)与肿瘤患者预后和生存期呈正相关，与淋巴结、腹腔脏器转移程度以及复发率呈负相关。肿瘤发生过程中肿瘤细胞释放的可溶性因子ＩＬ-10、ＩＬ-12、ＴＮＦ-ａ、ＶＥＧＦ等导致细胞因子网络的调节紊乱，使得ＴＩＤＣ表面分子的表达抑制和功能发生缺陷 ,从而ＴＩＤＣ无法有效地处理和呈递抗原、激发ＣＴＬ识别、杀伤肿瘤细胞。但ＤＣ用于临床肿瘤治疗仍有一些问题尚待解决。0 n0 R- _8 M$ o3 l) o& i' k& v
　　癌胚抗原在肿瘤疫苗中的应用
9 w/ e( H& \, Z% N+ X　　癌胚抗原(ＣＥＡ)是1965年首次在肿瘤及胚胎消化道中被发现的。ＣＥＡ是一种癌胚蛋白，属免疫球蛋白家族 ,可能参与细胞识别与细胞间反应，且ＣＥＡ还是一种粘附因子，可促进肿瘤细胞与正常细胞的结合 ,并对肿瘤的转移起重要作用。目前ＣＥＡ作为疫苗有三种形式：①ＣＥＡ核酸疫苗。②重组CEA-DNA疫苗。③抗CEA独特型疫苗。CEA作为目的基因，既存在于癌组织，也存在于正常组织，所以难免会导致某些副作用，有待进一步完善与研究。% J! D$ V* q9 S" T5 ?) W
　　纳米疫苗的研究
! p( j$ k1 _2 z, G  t; x　　目前的研究表明 ,以纳米微粒作为药物载体具有以下优点 : (1)载药粒子可作为异物被巨噬细胞吞噬 ,到达网状内皮系统 ,连接有配基、抗体、酶的载药粒子则可主动地到达受体、抗原、酶底物等所在的靶部位 ,显示出分布的靶向性。 (2)根据载体材料和配比的不同具有不同的缓释性。 (3)由于其表面的粘附性和小的粒径 ,有利于延长局部药物滞留时间 ,提高生物利用度。 (4)可以改变膜转运机制 ,增强药物对生物膜的通透性 ,有利于药物的透皮吸收与入胞药效发挥。应用纳米技术研制肿瘤疫苗 ,主要发挥其以下性质 : (1)靶向性 ,使疫苗与ＡＰＣ充分接触 ,有效递呈抗原。 (2)提高抗原生物利用度 ,更好活化Ｔ细胞杀伤肿瘤。 (3)缓释性 ,使免疫效果持续时间较长。目前这方面的研究方兴未艾。+ ~3 \0 b: E) ^
　　肿瘤疫苗的靶向导向: a: n7 r  L  \: R
　　问世于 20世纪 40年代的电学技术最近才被科学家发现具有导入细胞的作用。目前研究肿瘤疫苗的靶向导向分三种：①转移靶向性。在运载中掺入配体或抗体 ,借助配体或抗体分别于细胞表面受体或抗原结合 ,使这载体携带疫苗进入细胞内实现靶向转移的目的。②基因转录水平靶向。利用组织特异性表达的调控元件 ,正常分化成熟细胞特有蛋白基因的调控元件用脑的Ｔｆ、平滑肌细胞的ａ-激动蛋白及肝脏的Ⅶ因子等 ,某些病理状态下过表达的基因控制元件。③表达时间和表达靶向调控表现在转录水平。通过原核操纵子、真核反式作用因子和顺式作用元件作用实现。

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