近来,树突状细胞抗肿瘤疫苗应用前景广阔,备受人们关注。其策略为,在体外用肿瘤抗原脉冲树突状细胞,获得成熟的DC接种肿瘤患者。传统的细胞治疗方法缺陷在于抗原负载过程烦琐、DC细胞成熟冗长,细胞免疫原性低。BioVEX公司成功研发出了可以将抗原负载于树突状细胞的病毒载体。贝勒大学医学院的研究者们在BioVEX公司基础上进行了创新研究,他们通过研究免疫应答的活化通路,观测到基因沉默负调节因子SOCS1能够增强抗肿瘤免疫效应。利用小干扰RNA技术沉默DC细胞中SOCS1基因,显著增强了DC疫苗的免疫原性和抗肿瘤疗效。该研究提示以病毒为载体负载肿瘤特异性抗原和SOCS1的小干扰RNA,转染树突状细胞的策略不失为一种简单、经济、一步即可完成的增强肿瘤疫苗疗效的方法。
当下,肿瘤治疗技术创新方面,最令人兴奋的莫过于溶瘤病毒的研制和肿瘤疫苗研发的进步。上述技术再加上已被认可的抗体疫苗技术,势必会掀起更为特异、有效的肿瘤治疗方法的研发热潮。如今已有20余种肿瘤疫苗正在进行III期临床实验, 有的或许今年即可获得批准上市。到2010年,肿瘤疫苗的市场价值将会达到60亿美金。肿瘤疫苗可被分为病毒载体和DNA疫苗;抗原/佐剂疫苗;全细胞肿瘤疫苗、抗个体基因型疫苗和树突状细胞疫苗。
一直以来,大多数肿瘤疫苗临床实验的疗效令人失望,但对肿瘤免疫治疗而言,树突状细胞的确十分关键,其前景值得期待。树突状细胞是目前已知的功能最强的抗原提呈细胞,可递呈抗原并诱导机体对此产生免疫应答。利用树突状细胞自身特点,免疫学家们试图开发出可刺激内源树突状细胞成熟、活化的抗原疫苗或者是在体外负载肿瘤特异性抗原并培养成熟DC疫苗,从而达到有效治疗肿瘤的目的。
正常情况下,树突状细胞以未成熟的形式存在于外周组织。然而,在一定情况下他们可摄取并提呈抗原,其自身也被活化、成熟,进而刺激机体产生针对相应抗原的特异性CD4 和CD8 T淋巴细胞。在肿瘤组织中,树突状细胞却无法成熟,不能刺激活化T细胞,故缺乏有效的抗肿瘤免疫应答,甚至于诱导免疫耐受。
为提高树突状疫苗的疗效,研究者们尝试了多种方法,包括修饰、调节诱导DC成熟的通路。其主要过程为,在体外利用多种细胞因子(GM-CSF, IL-4, TNFα, IL-6 and IL-1β beta)与树突状细胞共培养以刺激其成熟。这种方法繁琐、昂贵,效果也未臻理想。在2004年12月发表于Nature Biotechnology的研究中,陈思毅教授及其团队的思路与上述方法正好相左,他们着眼于限制树突状细胞免疫原性的内源性抑制机制,研究免疫抑制的特异性靶点细胞因子信号通路负调节因子SOCS1,这也是他们独特的创新之处。
SOCS1是多种细胞因子的负调节因子。陈教授团队最近的研究表明:SOCS1沉默的树突状细胞免疫原性增加。他们利用小干扰RNA技术沉默SOCS1基因后,树突状细胞对LPS刺激的反应增强,肿瘤抗原脉冲的DC激活的抗原特异性CTL反应增强。利用基因工程构建的慢病毒将SOCS1小干扰RNA转染入树突状细胞是沉默树突状细胞中SOCS1的有效方法。因为它不仅可以很确切地观察沉默SOC1的效果,同时也更易应用于临床。众所周知,溶瘤病毒研发的皎皎者Biovex公司成功开发出了ImmunoVEX――一种重组的HSV病毒载体,可将多种抗原负载于树突状细胞。在此基础上,陈教授的团队创新开发出了一步法同时将SOCS1小干扰RNA和抗原负载树突状细胞的肿瘤疫苗制备方法。
将负载抗原和SOCS1小干扰RNA的树突状细胞免疫接种小鼠后,抗原特异性T细胞反应增强。这不单纯表明了树突状细胞成熟度增加,更表明了树突状细胞的免疫原性增加。沉默SOCS1基因不仅降低了抗原刺激的阈值,同时也避免了由于连续抗原刺激引发的免疫耐受。对临床治疗而言,这一点很重要。因为长时间将树突状细胞疫苗暴露于肿瘤抗原会产生免疫耐受而终致临床疗效降低。因此突破免疫耐受即可提高抗肿瘤疫苗的疗效。研究结果表明沉默SOCS1基因,树突状细胞的抗肿瘤效果显著增强。实验结果如下:将小鼠接种B16黑色素瘤细胞后,肿瘤体积迅速增大。而预先用负载酪氨酸相关蛋白 (TRP) 2(表达于B16 细胞的表面抗原)的成熟树突状细胞处理小鼠,接种肿瘤细胞后没有观察到肿瘤体积的变化。如此鲜明的对比表明,SOCS1基因沉默的树突状细胞可以完全抑制肿瘤的生长,其原因可能就在于增加了成熟树突状细胞的免疫原性。
这项重要研究表明,SOCS1在调节树突状细胞抗原递呈方面起着重要的负调节作用。因此沉默SOCS1基因就可增强树突状细胞的抗原递呈作用,进而抑制肿瘤生长。阻断内源性免疫抑制途径以增强负载抗原的树突状细胞治疗功效代表了一种较之于模仿内源性刺激途径更为简捷的方法。活化的T淋巴细胞表达的细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)也属于阻断内源性激活通路的范畴,临床上用中和抗CTLA-4抗体的方法提高机体免疫应答。结果显示这种间接调节树突状细胞活性的方法副作用较为严重。而沉默SOCS1直接增强树突状细胞活性的方法则更易被用来增强树突状细胞的抗肿瘤活性。
RNA干扰(RNAi)指双链RNA(dsRNA)进入细胞后,21nt~23nt 的小片段(siRNAs,小干扰RNA)在细胞内特异性的和与之同源的 mRNA结合,使相应的基因沉默。从而缺失相应的功能的蛋白, 属于转录后水平的基因沉默。在细胞培养的过程中,通过电穿孔或者利用质粒、病毒载体转染方法都可将siRNAs导入细胞内。siRNAs经体外合成或病毒载体将其通过注射组织或血管内而带入体内。当下,小干扰RNA技术已经成为一项十分重要的研究工具,到2010年,预计用于小干扰RNA试剂的支出将接近10亿美金。即使只有少许小干扰RNA产品应用于临床治疗,这个市场也将达到35亿美金。多项强有力证据表明利用SOCS1小干扰RNA可增强基于树突状细胞的肿瘤疫苗疗效。此外,由于树突状细胞疫苗通常是在体外负载抗原并培养成熟,因此小干扰RNA的治疗方法也可以体外刺激,从而避免了全身用药的潜在副作用,这也促进了SOCS1小干扰RNA技术的进一步研究与开发。
最后需要指出的是,2004年6月,LeadDiscovery报导了另一篇提高树突状细胞疫苗疗效的研究。有趣的是,该研究结果显示,增加肿瘤组织中趋化因子的趋化性,CCL20/MIP-3α趋化内源性树突状细胞向肿瘤中心迁移。因此将刺激树突状细胞成熟的技术(例如SOCS1小干扰RNA)和刺激向肿瘤归巢的技术结合起来将会在肿瘤治疗领域产生巨大飞跃。
关于贝勒大学医学院(Baylor College of Medicine)
贝勒医学院(www.bcm.edu)是美国的一所私立医学院,被认为是全美杰出的医学院之一,位于著名的德克萨斯医学中心。贝勒医学院是全美少数资金超过十亿美金的学校之一,也是全美仅有4家能够在医学教学,治疗和生物研究三方面均进入前10名的机构之一。贝勒医学院的研究杰出领域包括发育生物学、细胞生物学、心血管疾病以及干细胞研究。
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