DC瘤苗的研究新进
肿瘤治疗 2017-04-15 15:06肿瘤治疗www.zhongliuw.cn
机体的免疫应答首先由抗原递呈细胞(antigen presenting cell,APC)捕获、加工和处理抗原,再将抗原递呈给T,B淋巴细胞,从而引发一系列的免疫应答。
树突状细胞(dendritic cell,DC)作为功能最强的APC,能激活静息型T细胞(naïve T cell),激发初始免疫应答,在体内发挥强大的免疫监视功能。肿瘤患者体内DC功能缺陷,不能有效递呈肿瘤抗原,导致免疫无能或免疫耐受,使肿瘤得以发生发展。随着DC体外诱导扩增技术的发展及分子生物学技术和基因工程技术应用于DC瘤苗构建方法的发现,DC瘤苗用于肿瘤免疫治疗的实验和临床研究更趋成熟,DC瘤苗有望成为肿瘤免疫治疗的一种有效方式。本文就DC的免疫学活性、抗原摄取和递呈途径、体外诱导扩增及其瘤苗构建和应用的研究进展进行综述。
1 DC的抗原递呈功能是DC瘤苗抗肿瘤免疫治疗的基础DC在体内分布广泛,普遍存在于除脑组织外的各种组织和器官中,在遇到外来抗原时可捕获、处理抗原。处于组织间隙的DC为未成熟DC(immature dendritic cell,iDC),被认为是次级淋巴组织T细胞富集区域中存在的成熟DC(mature dendritic cell,mDC)的前体,具有强大的抗原摄取能力,但因其表面表达低水平的MHCⅠ类,MHCⅡ类及共刺激分子,因而不能有效的将抗原递呈给T淋巴细胞,对T细胞的刺激能力较低。捕获加工处理抗原后,iDC丧失抗原摄取能力,向次级淋巴器官迁移,同时逐渐成熟。mDC表面共刺激分子 (CD80,CD86)、MHCⅠ类分子、T细胞黏附分子(CD48,CD58)表达上调,其利用内吞抗原有效合成MHCⅡ类分子肽复合物的能力也得到进一步加强,并分泌一些细胞因子,如IL-1,IL-6,IL-12,IL-18等。
DC通过巨胞饮作用(macropinocytosis)、吞噬作用及受体介导的内吞作用来摄取抗原。外源性抗原被DC摄取处理后,与MHCⅡ类分子结合,并借助高表达的共刺激分子CD 86等将抗原多肽递呈给CD 4+T细胞,促使其发生克隆增殖分化,并分泌IL-12以加强免疫应答。与MHCⅡ类抗原递呈途径相比,对MHCⅠ类抗原递呈研究较少。MHCⅠ类分子不聚集于iDC表面,但是其膜表面表达水平在成熟过程中被上调,同时可能有部分伴随着MHCⅡ类分子到达细胞表面。MHCⅠ类分子限制的抗原被递呈给CD 8+T细胞,诱导机体产生抗原特异性CTL,在抗肿瘤免疫中意义重大。
2 DC的体外大量诱导扩增是DC瘤苗抗肿瘤免疫治疗的前提
虽然DC在体内分布广泛,但数量极少,外周血单个核细胞中DC的比例还不到1%,在淋巴器官中虽数量较多但难以收集,而且由于分离出的DC具有异质性,难以满足对DC的基础研究及临床应用的需要。此外,体内的DC因为肿瘤分泌的一些因子,如IL-10,TGF,VEGF限制其成熟而发生功能缺陷。因此,利用DC的前体细胞体外诱导分化扩增DC是研究DC瘤苗的必要途径。
2.1 CD34+干细胞诱导分化扩增DC
CD34+干细胞可从骨髓(bome marrow,BM)、脐血(cord blood,CB)、外周血(peripheral blood,PB)分离纯化而来。CD34+干细胞在GM-CSF和TNF-α的作用下可增殖分化为DC,而c-kit配体可提高DC的产量,肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)和PMA也是有效的DC分化扩增激活因子。利用鼠基质(HESS-5)建立了一种新的DC培养体系,利用这种培养体系从CD34+脐血(CB)中诱导扩增出DC,未成熟及成熟的CB-DC分别具有葡聚糖摄取能力及有效的刺激异基因淋巴细胞增殖能力。
为了探讨由不同来源的CD34+干细胞诱导分化的DC在表型及功能上是否有差异,将体外诱导的CD34+BM-DC及 CD34+PBSC-DC进行多方面的比较,如细胞内吞能力、混合白细胞反应、免疫表型分析等。结果发现,与BM-DC相比较,PBSC-DC不能摄取可溶性抗原,但是混合白细胞反应强,表面共刺激分子表达更高。他们认为, BM-DC可用来负载特异性抗原肽,而功能上比较成熟的PBSC-DC更适合应用于基因治疗。
2.2 单核细胞诱导分化扩增DC
总结了外周血单核细胞体外诱导扩增DC的基本过程,包括用白细胞提取法收集外周血单个核细胞,淘选法分离单核细胞,人血清培养基(含患者自体血清或AB血清)或无血清培养基+GM-CSF+IL-4与单核细胞共同培养。另一种方法就是从脐血单核细胞诱导扩增,培养条件与外周血单核细胞诱导DC相同。比较这些CB黏附细胞来源的DC (CB-DC)和PB黏附细胞来源的DC (PB-DC)的表型和功能后发现,第7天的CB-DC表达较低水平的CD80, CD1a, CD83和CMRF-44,但刺激异基因脐血淋巴细胞和外周血淋巴细胞增殖的能力与PB-DC相似,成熟前摄取吞噬FITC葡聚糖的能力也与PB-DC相当。
到目前为止,大多数研究应用单核细胞起源的DC (MoDC)。在体外使大量单核细胞分化为DC,虽然需要外源性细胞因子刺激和较长培养时间(6d或更长),但是因其具有产量大、纯度高、易获得等优点, 更能满足实验和临床研究的需要。
1 DC的抗原递呈功能是DC瘤苗抗肿瘤免疫治疗的基础DC在体内分布广泛,普遍存在于除脑组织外的各种组织和器官中,在遇到外来抗原时可捕获、处理抗原。处于组织间隙的DC为未成熟DC(immature dendritic cell,iDC),被认为是次级淋巴组织T细胞富集区域中存在的成熟DC(mature dendritic cell,mDC)的前体,具有强大的抗原摄取能力,但因其表面表达低水平的MHCⅠ类,MHCⅡ类及共刺激分子,因而不能有效的将抗原递呈给T淋巴细胞,对T细胞的刺激能力较低。捕获加工处理抗原后,iDC丧失抗原摄取能力,向次级淋巴器官迁移,同时逐渐成熟。mDC表面共刺激分子 (CD80,CD86)、MHCⅠ类分子、T细胞黏附分子(CD48,CD58)表达上调,其利用内吞抗原有效合成MHCⅡ类分子肽复合物的能力也得到进一步加强,并分泌一些细胞因子,如IL-1,IL-6,IL-12,IL-18等。
DC通过巨胞饮作用(macropinocytosis)、吞噬作用及受体介导的内吞作用来摄取抗原。外源性抗原被DC摄取处理后,与MHCⅡ类分子结合,并借助高表达的共刺激分子CD 86等将抗原多肽递呈给CD 4+T细胞,促使其发生克隆增殖分化,并分泌IL-12以加强免疫应答。与MHCⅡ类抗原递呈途径相比,对MHCⅠ类抗原递呈研究较少。MHCⅠ类分子不聚集于iDC表面,但是其膜表面表达水平在成熟过程中被上调,同时可能有部分伴随着MHCⅡ类分子到达细胞表面。MHCⅠ类分子限制的抗原被递呈给CD 8+T细胞,诱导机体产生抗原特异性CTL,在抗肿瘤免疫中意义重大。
2 DC的体外大量诱导扩增是DC瘤苗抗肿瘤免疫治疗的前提
虽然DC在体内分布广泛,但数量极少,外周血单个核细胞中DC的比例还不到1%,在淋巴器官中虽数量较多但难以收集,而且由于分离出的DC具有异质性,难以满足对DC的基础研究及临床应用的需要。此外,体内的DC因为肿瘤分泌的一些因子,如IL-10,TGF,VEGF限制其成熟而发生功能缺陷。因此,利用DC的前体细胞体外诱导分化扩增DC是研究DC瘤苗的必要途径。
2.1 CD34+干细胞诱导分化扩增DC
CD34+干细胞可从骨髓(bome marrow,BM)、脐血(cord blood,CB)、外周血(peripheral blood,PB)分离纯化而来。CD34+干细胞在GM-CSF和TNF-α的作用下可增殖分化为DC,而c-kit配体可提高DC的产量,肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)和PMA也是有效的DC分化扩增激活因子。利用鼠基质(HESS-5)建立了一种新的DC培养体系,利用这种培养体系从CD34+脐血(CB)中诱导扩增出DC,未成熟及成熟的CB-DC分别具有葡聚糖摄取能力及有效的刺激异基因淋巴细胞增殖能力。
为了探讨由不同来源的CD34+干细胞诱导分化的DC在表型及功能上是否有差异,将体外诱导的CD34+BM-DC及 CD34+PBSC-DC进行多方面的比较,如细胞内吞能力、混合白细胞反应、免疫表型分析等。结果发现,与BM-DC相比较,PBSC-DC不能摄取可溶性抗原,但是混合白细胞反应强,表面共刺激分子表达更高。他们认为, BM-DC可用来负载特异性抗原肽,而功能上比较成熟的PBSC-DC更适合应用于基因治疗。
2.2 单核细胞诱导分化扩增DC
总结了外周血单核细胞体外诱导扩增DC的基本过程,包括用白细胞提取法收集外周血单个核细胞,淘选法分离单核细胞,人血清培养基(含患者自体血清或AB血清)或无血清培养基+GM-CSF+IL-4与单核细胞共同培养。另一种方法就是从脐血单核细胞诱导扩增,培养条件与外周血单核细胞诱导DC相同。比较这些CB黏附细胞来源的DC (CB-DC)和PB黏附细胞来源的DC (PB-DC)的表型和功能后发现,第7天的CB-DC表达较低水平的CD80, CD1a, CD83和CMRF-44,但刺激异基因脐血淋巴细胞和外周血淋巴细胞增殖的能力与PB-DC相似,成熟前摄取吞噬FITC葡聚糖的能力也与PB-DC相当。
到目前为止,大多数研究应用单核细胞起源的DC (MoDC)。在体外使大量单核细胞分化为DC,虽然需要外源性细胞因子刺激和较长培养时间(6d或更长),但是因其具有产量大、纯度高、易获得等优点, 更能满足实验和临床研究的需要。