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树突状细胞的研究进展

首席医学网      2005年02月18日 14:34:17 Friday  

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作者：赵筱萍 何旭瑛 严杰

 

 

【关键词】  肿瘤疫苗

【摘要】  树突状细胞（Dendritic Cell，DC）是体内最强的抗原递呈细胞（APC），具有激活T细胞和诱导免疫反应的特殊功能。大量研究显示，DC在抗肿瘤的免疫反应、肿瘤监视等过程 中均起到重要作用。DC免疫治疗应用于临床的问题已经引起广泛关注，并取得一定的进展。本文就DC在基础研究、抗肿瘤免疫治疗应用及目前存在的问题等方面 作一综述。
    
　　【关键词】  树突状细胞 抗原递呈细胞 免疫治疗 肿瘤疫苗
            
树突状细胞（Dendritic Cell，DC）是目前发现的功能最强的专职性抗原递呈细胞（Antigen-presenting Cells，APC），能摄取和加工递呈抗原，具有强大的激活CD8 + 、CTL及CD4 + T辅助细胞的能力，控制着体内免疫反应的过程，在免疫应答中处于中心地位，因而成为肿瘤免疫反应的中心环节。DC可以在体外培养后用于体内免疫治疗，也可 辅以细胞因子或其它因子如Flt-3等在体内扩增 ［1］ 。用DC疫苗进行免疫治疗已受到重视 ［2，3］ ，且成为当今生物治疗领域备受关注的热点课题，对树突状细胞疫苗的研究日趋深入而广泛。
    
　　1 DC的基础研究
    
1.1 DC的来源与分布 DC起源于骨髓CD34 + 细胞，广泛分布于除脑以外的全身各脏器，数量极微，仅占外周血单核细胞（PBMC）的1%以下 ［4］ ，DC前体细胞由骨髓进入外周血，再分布到全身各组织，根据移行至部位的不同而命名:（1）滤泡树突状细胞（FDC）主要定位于淋巴滤泡，是淋巴结浅皮质 区淋巴滤泡内的主要APC，其树突状突起表面有FcγR和C3bR，能有效地捕捉复合形式的抗原，并将抗原长期保留在其表面，以维持二级滤泡的记忆功能; （2）并指状细胞（IDC）定位于淋巴组织胸腺依赖区，是淋巴组织胸腺依赖区的重要APC，其表面缺乏Ig受体和C3受体，但富含MHI类和Ⅱ类抗原; （3）朗罕氏细胞（LC）位于皮肤和胃肠上皮层，是这些部位的重要APC，其表面有丰富的MHI类和Ⅱ类抗原以及FcγR和C3bR，胞浆内有 birbeck颗粒;（4）隐蔽细胞（VC）分布于输入淋巴管。
   
　　1.2 DC表面标志及功能 DC的抗原递呈功能与MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ，共刺激分子及粘附分子的表达密切相关。DC的表面标志可分为相应的抗原和受体。
   
表面抗原:包括MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ类分子，共刺激分子及粘附分子。MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ类分子能与抗原肽结合，把抗原和免疫复合物分别递呈给 CD8 + 、CD4 + T淋巴细胞。CD54/ICAM-Ⅰ是淋巴细胞功能相关抗原l（LFA-1）的配体，参与抗原递呈;CD58（LFA-3）与T淋巴细胞表面CD2受体相 结合，参与辅佐信号的产生和传递;白细胞共同抗原异构体（CD45RO）参与调节信号传导;CD44参与T淋巴细胞的活化;CD40-CD40L参与B淋 巴细胞的活化、增殖的调节，提供上调DC表达B7的激活信号，同时也为辅助T淋巴细胞（Th细胞）产生IL-4、IL-5、干扰素（IFN-γ）提供信 号，并协调IL-12诱导T淋巴细胞产生IFN-γ ［5］ 。

　　表面受体:DC表面的FcR和CRl主要参与抗原性异物和免疫复合物的捕获。DC表面存在I型人类免疫缺陷病毒（HIV-1）受体―――DC- SIGN，其氨基酸序列与C型植物血凝素相同，能够与T淋巴细胞表面的ICAM-3结合，介导DC与幼稚T淋巴细胞之间的结合，促进HIV-l进入CD4 + T淋巴细胞。人LC表面的神经肽受体，可与神经系统产生的神经肽相结合，从而使DC的功能受神经系统的调节。CDwl50（1PO-3）为共刺激受体，参 与信号转导。
   
　　1.3 DC的分化发育 DC的来源和分化发育所处的阶段与其功能有非常密切的关系，未成熟DC主要是摄取和加工处理抗原，成熟期DC则主要司职递呈抗原并活化初始型T细胞。来源 于髓系的DC前体可发育为郎罕氏细胞，在细胞因子作用下可发育为成熟DC，也可先发育为单核细胞，再进一步发育为成熟DC。髓系DC的主要功能为加工处理 和递呈外源性抗原;淋巴系DC主要参与中枢和外周免疫耐受。终末分化的或成熟的DC有很强的免疫激活功能;未成熟DC启动免疫功能较差，但它们专门进行摄 取和提呈抗原、合成MHC-多肽复合物。未成熟DC能表达一些膜受体FcγRⅡ，人甘露糖受体或小鼠DEC-205分子，这些受体能介导其摄取抗原。成熟 DC的特点是:（1）表达高水平多肽-MHC复合物;（2）表达高水平共刺激分子CD80、CD86、CD40、LFA-3/CD58、ICAM-l /CD54等;（3）能分泌IL-12，尤其是在CD40L作用下能分泌TH1型细胞因子 ［6］ 。

　　1.4 DC的鉴定及记数标志 目前对DC的鉴定主要依靠细胞形态，细胞表面共刺激分子以及CDla、CD83等来综合鉴定。至今尚未发现DC的特异性标志。
   
　　CDla主要表达于胸腺细胞和DC，是鉴定人外周血与骨髓中DC的最好标记，也是对DC进行计数的标志。Rouard等 ［7］ 发现CD83是DC成熟的标志，其激活T淋巴细胞功能最强。
   
　　Birbeck首先在人上皮组织中发现Birbeck颗粒，它是LC最可靠的形态学鉴别依据，为LC特征性颗粒。Fascin是人外周血中另一个DCs的标志 ［8］ 。

　　2 DC在免疫治疗中的应用
    
　　2.1 树突状细胞抗肿瘤的机制 DC参与抗肿瘤的主要可能机制为:（1）以肿瘤抗原体外冲击致敏DC，可以保证DC对肿瘤抗原的摄取，同时DC提供高水平的协同刺激分子，激活T细胞，而 且DC与T细胞结合后，可通过分泌大量IL-12介导Th1型应答，利于消除肿瘤。（2）以基因工程的方法将目的基因导入DC，以调节或增强DC的抗原呈 递功能，诱导抗肿瘤免疫。（3）DC的抗原多肽小体含有几种胞浆蛋白及相关膜蛋白，MFG-E8是其主要成分，可能与小体的细胞靶向有关;小体的另一成分 热休克同源蛋白（HSC73）是体内抗肿瘤免疫的高效诱导分子 ［9］ 。（4）DC可通过吞噬凋亡的肿瘤细胞获得肿瘤抗原而启动免疫应答。
   
2.2 DC肿瘤疫苗的种类及其应用 肿瘤常规治疗主要是外科手术、放疗、化疗等方法，其失败的主要原因是因为其疗效的非特异性，无法根除远处转移的微小病灶，而肿瘤免疫疗法的主要目的是要发 展肿瘤疫苗，诱导机体的免疫系统来识别和清除其微小转移灶。这种肿瘤疫苗被称为治疗性疫苗。肿瘤抗原的免疫原性往往很弱，为了增强机体的免疫应答，将患者 自身的DC进行培养并将肿瘤抗原导入DC，可以激发对肿瘤细胞的免疫反应，此即为以DC为基础的肿瘤疫苗。
   
　　2.2.1 DC肿瘤细胞性抗原疫苗 该疫苗是以灭活的肿瘤细胞或裂解的肿瘤细胞成分直接对DC进行体外冲击，或者采用细胞融合技术荷载肿瘤抗原成分，从而制备出具有功能的成熟DC。将肾癌细 胞与同种异体树突状细胞融合后，对17例已转移的肾癌患者进行免疫治疗的临床实验结果显示 ［10］ ，4例患者出现完全应答，2例患者肿瘤缩小50%以上，2例患者病症稳定。此疫苗，由于其肿瘤抗原易于获取，因此，在临床应用上具有较大的潜力，但也存在 一些缺点:（1）需大量瘤体组织;（2）最佳刺激量难以掌握;（3）肿瘤细胞抗原成分中可能包含正常机体组织抗原，存在诱发自体免疫疾病的风险。
   
2.2.2 DC肿瘤多肽抗原疫苗 该疫苗是应用弱酸洗脱的肿瘤抗原MHC-Ⅰ多肽，或合成的肿瘤抗原多肽冲击DC而制成，具有更好的靶向性，并且抗原浓度大，能产生“冲击致敏”的效应，促 进T细胞的有效激活。Murphy等 ［11］ 应用2个HLA-A2特异性PSMA多肽（PSM-P1，P2）制备的DC肿瘤疫苗治疗33例对激素治疗无反应的前列腺癌，总阳性反应率达30%，其中2 例完全应答，6例部分应答，50%的患者前列腺特异抗原表达下降，或者前列腺闪烁扫描显示病变消退。此疫苗的最大优点是能够诱导机体产生靶向于肿瘤抗原多 肽的特异性CTL应答。然而，肿瘤的异质性决定了同一肿瘤中的瘤细胞不会都表达所应用的抗原多肽，其遗传的不稳定性，又易于导致对单一的特异性抗原产生耐 受;另外真正特异性的肿瘤抗原知之甚少，因此该类疫苗只能对少数几种肿瘤起作用，其临床应用受到了一定限制。

　　2.2.3 DC肿瘤抗原mRNA疫苗 通过核酸扩增技术从来源有限的肿瘤组织中扩增到足量用于刺激DC的mRNA，并采用差异筛选方法获得特异表达的肿瘤mRNA，以此作为抗原冲击DC，制成 疫苗。Ashley等 ［12］ 用低免疫原性肿瘤B16-F10的总RNA致敏小鼠DC。在接种后，能诱导出特异的抗B16肿瘤CTL，延长小鼠的生存时间，并能保护小鼠免受移植瘤的侵 袭。这种方法对于仅能得到少量瘤细胞的情况具有实用价值，也可避免自身抗原刺激DC诱发自身免疫性疾病的风险。
   
　　2.2.4 DC基因修饰疫苗 用于修饰DC的基因可分为编码TAA基因和细胞因子基因两大类。基因修饰DC瘤苗的优点是:（1）与基于多肽或肿瘤细胞裂解物DC瘤苗相比，MHC结合抗 原表位在DC表面存留时间较长;（2）抗原交叉递呈可同时刺激CD4 + 和CD8 + T细胞抗肿瘤免疫;（3）细胞因子基因修饰DC诱导的免疫应答强烈。编码野生型p53基因的重组腺病毒载体转导DC产生瘤苗，该瘤苗可使 85%的小鼠对携带相应抗原的肿瘤细胞产生抗肿瘤免疫 ［13］ 。用编码IL-12基因重组缺陷腺病毒转染小鼠骨髓源性DC，向小鼠结肠腺癌细胞株产生的癌结节注射该DC瘤苗后，50%～100%的病灶消退 ［14］ 。尽管基于DNA的DC瘤苗己成功用于小鼠模型，但在人类临床试验中尚未发现明显的治疗效果 ［15］ 。此类疫苗也有不足之处:（1）基因表达效率不高;（2）对载体病毒蛋白产生的免疫应答可影响DC成熟、诱导DC死亡等。
   
2.2.5 DC亚细胞结构肿瘤疫苗 DC能分泌一种小的抗原递呈小体，其内包含MHCⅠ、Ⅱ类分子和CD86，在体外能刺激抗原特异性CD8 + T细胞增殖。研究表明 ［16］ ，给荷瘤3～10天的小鼠一次性皮下注射5g的exosomes，可在小鼠体内诱导出高水平的CTL，并能治愈荷瘤小鼠。这提示了存在着无细胞体诱导体内 免疫功能的途径。
   
　　2.3 DC疫苗输注途径 DC疫苗注射途径对诱导全身性免疫应答意义重大 ［17～19］ 。Morse等 ［20］ 对离体法获得的癌症病人DC归巢能力研究发现，碘标记的单核细胞来源的DC分别采用静脉、皮内或皮下注射途径，结果静脉注射途径DC向肺、肝、脾归巢，静 脉或皮下达径在淋巴结中未发现DC归巢，只有皮内途径于注射后48h在局部淋巴结发现少量（0.4%）DC归巢。Nestle等 ［21］ 对16例进展期恶性黑色素瘤局部淋巴结注射负荷肿瘤抗原的DC，结果所有病人出现DIH。Lambert等 ［17］ 发现肿瘤裂解物脉冲小鼠骨髓源性DC经淋巴结内注射比皮下、静脉途径注射能产生更有效的抗肿瘤免疫，淋巴结内注射经卵圆蛋白脉冲的DC后，诱导抗原特异性 T细胞增殖比皮下或静脉途径明显增多，且Th1细胞介导的免疫应答更为强烈。Fong等 ［22］ 认为，皮内和淋巴管内注射DC诱导Th1细胞介导的免疫应答频率比静脉注射高，后者诱导特异性抗体频率和滴度明显比前二者高。
   
2.4 免疫反应监测 用于检测特异性免疫应答的方法有细胞毒性试验、流式细胞仪检测效应性细胞因子释放、酶联免疫斑点法、四聚体技术等。酶联免疫斑点法可以检测到反应性效应细 胞的细胞因子释放，该试验灵敏度为1:100000细胞 ［18］ 。MHC四聚体染色法可在癌症患者病变或淋巴结活检标本中原位检测肽段特异性 ［19］ ;可在血流或利用细针穿刺技术在组织中检测免疫反应;在组织和次级淋巴器官中监测正在进行中的免疫反应，能更好地洞悉免疫效应机制，目前主要是监测CTL 活性 ［23］ 。

　　3 问题与展望
    
　　应用DC疫苗免疫治疗肿瘤的研究已获得了很大的成功，但现有 的各种DC疫苗均存在一定的缺陷和技术难度，DC疫苗介导的肿瘤免疫治疗以何种方式最佳目前尚无定论。另一方面，在运用DC疫苗治疗肿瘤的临床Ⅰ、Ⅱ期试 验中发现，尽管病员均能够耐受，但部分病人存在自身免疫和（或）超敏反应等现象 ［24］ ，其安全性有待更细致、广泛的观察。
   
　　利用DC疫苗对人类肿瘤进行免疫治疗已跨出可喜的第一步，今后对DC疫苗还需进一步深入研究，新技术的发展必将找到克服现有各种DC疫苗缺点的方法，从而为肿瘤的免疫治疗带来新的突破。
    
　　参考文献
    
　　1 曹雪涛.树突状细胞与肿瘤的免疫治疗和基因治疗.中国肿瘤生物治疗杂志，1998，5（2）:82-84.

  　  2 Banchereau J，Steinman R M.Dendritic cells and the control of immuni-ty.Nature，1998，392（6673）:245-252.

   　 3 Steinman R M，Pope M.Exploiting dendritic cells to improve vaccine ef-ficacy.J Clin Invest J，2002，109（12）:1519-1526.

 　   4 Caux C，Massacri C，Vanbervliet B，et al.CD34+ Hematopoietic Progen-itors FromHuman Cord Blood Differentiate AlongTwo Independent Den-dritic Cell Pathways in Response to Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor Plus Tumor Necrosis Factor:II.Functional Analysis.J Blood，1997，90（4）:1458-1470.

  　  5 吴松泉.细胞免疫中共刺激分子研究进展.国外医学?免疫学分册，2000，23（1）:16-18.

  　  6 Anita Reddy，Mark Sapp，Mary Feldman，et al.A Monocyte Conditioned Medium Is More Effective Than Defined Cytokines in Mediating the Ter-minal Maturation of Human Dendritic cells.J Blood，1997，90（9）:3641-3646.

  　  7 Rouard H，Leon A，Klonjkowski B，et al.Adenoviral transduction of hu-man‘clinical grade′immuature dendritic cells enhances costimulatory molecule expression and T-cell stimulatory capacity.J Immunol Method B，2000，241（1-2）:69-81.

  　  8 曹雪涛，叶天星.树突状细胞研究在免疫学中的意义及其发展趋势.国外医学?免疫学分册，1998，21（6）:281-285.

   　 9 Thery C，Regnault A，Garin J，et al.Molecular characterization of den-dritic cell-derived exosomes:selective accumulation of the heat shock protein hsc73.J Cell Biol，1999，147（3）:599-610.

    　10 Kugler A，Stuhler G，Walden P.Regression of human metastatic renal cell carcinoma after vaccination with tumor cell-dendritic cell hy-brids.Nat Med，2000，6（3）:332-336.

   　 11 Murphy GP，Tjon BA，Simmons SJ，et al.Infusion of dendritic cells pulsed with HLA-A2-specific prostate-specific membrane antigen peptides:a phase II prostate cancer vaccine trial involving patients with hormone-refractory metastatic disease.Prostate，l999，38（1）:73-78.

  　  12 Ashley DM，Faiola B，Nair S，et al.Bone marrow-generated dendritic cells pulsed with tumor extracts or tumor RNA induce antitumor immu-nity against central nervous system tumors.J Exp Med，1997，186（7）: 1177-1182.
    
　　13 Ishida T，Chada S，Stipanov M，et al.Dendritic cells transduced with wild-type p53gene elicit potent anti-tumour immune responses.C1in Exp Immunol，l999，117（2）:244-251.

   　 14 Melero I，Duarte M，Ruiz J，et a1.Intratumoral injection of bone-mar-row derived dendritic cells engineered to produce interleukin-12in-duces complete regression of estab1ished murine transplantable colon adenocarcinomas.Gene Ther，1999，6（10）:1779-1784.

    　15 Perez-Diez A，Marincola FM.Immunotherapy against anti-genic tu-mors:a game with a lot of players.Cell Mol Life Sci，2002，59（2）:230-240.

   　 16 Andre F，Andersen M，Wolfers J，et a1.Adv Exp Med Biol，2001，495（2）:349-354.

   　 17 Lambert LA，Gibson GR，Maloney M，et al.Intranodal immunization with tumor lysate-pulsed dendritic cells enhances protective antitumor immunity.Cancer Res，2001，61（2）:641-646.

    　18 Lalvani A，Hill AV.Cytotoxic T-lymphocytes against malaria and tu-berculosis:from natural immunity to vaccine design.Clin Sci（Lond），1998，95（5）:531-538.

   　 19 Skinner PJ，Daniels MA，Schmidt CS，et al.Cutting edge:in situ te-tramer staining of antigen-specific T cells in tissues.J Immunol，2000，165（2）:613-617.

   　 20 Morse MA，Coleman RE，Akabani G，et a1.Migration of human den-dritic cells after injection in patients with metastatic malignancies.Can-cer Res，1999，59（1）:56-58.

    　21 Nestle FO，Alijagic S，Gilliet M，et a1.Vaccination of melanoma pa-tients with peptide or tumor lysate-pulsed dendritic cells.Nat Med，1998，4（3）:328-332.

   　 22 Fong L，Brockstedt D，Benike C，et al.Dendritic cell-based xenoanti-gen vaccination for prostate cancer immunotherapy.J Immunol，2001，167（12）:7150-7156.

  　  23 Nestle FO，Banchereau J，Hart D.Dendritic cells:On the move from bench to bedside.Nat Med，2001，7（7）:761-765.

   　 24 Ludewig B，Ochsenbein AF，Odermatt B，et al.Immunotherapy with dendritic cells directed against tumor antigens shared with normal host cells results in sever autoimmune disease.J Exp Med，2001，191:795-804.      

　　作者单位:1　310053浙江医学高等专科学校
  
　　　　　　 2　310006浙江大学医学院基础医学系