1、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子作為免疫佐劑在腫瘤疫苗中的研究進展         11-03-25 11:44:00     作者：郭銀燕,趙偉,文劍     編輯：studa20【摘要】  腫瘤疫苗是近年來腫瘤學研究的熱點,其通過表達特異性的腫瘤抗原,激活、恢復或加強機體抗腫瘤的免疫反應(yīng),進而殺傷、清除腫瘤細胞。然而腫瘤疫苗研制過程中存在的一個主要問題是大多數(shù)腫瘤的免疫原性很弱,不能正常呈遞抗原以激活細胞毒性T淋巴細胞(CTL)

2、,為了提高其免疫原性,常需加入佐劑。大量研究表明,粒細胞巨噬細胞集落刺激因子因具有顯著的免疫調(diào)節(jié)作用和低毒性而成為最具吸引力的免疫佐劑。作者就粒細胞巨噬細胞集落刺激因子作為免疫佐劑在腫瘤疫苗中的研究進展作一綜述。 【關(guān)鍵詞】  粒細胞巨噬細胞集落刺激因子； 癌癥疫苗； 免疫佐劑； 綜述隨著對腫瘤發(fā)生、發(fā)展分子機制研究的深入和生物技術(shù)的迅速發(fā)展,生物治療已經(jīng)成為繼腫瘤手術(shù)、化療、放療之后的第4種腫瘤治療模式,包括體細胞療法與細胞因子療法、放射靶向治療、基因治療、分子靶向治療及腫瘤疫苗等1。其中,腫瘤疫苗已成為近年研究的熱點。然而腫瘤疫苗研制中存在的一個主要問題是大多數(shù)腫瘤的免疫原性很弱

3、,不能正常呈遞抗原以激活細胞毒T淋巴細胞(CTL)；為了提高其免疫原性,常需加入佐劑。Dranoff2首次將粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte macrophage colony stimulating factor,GMCSF)作為黑色素瘤疫苗免疫佐劑,發(fā)現(xiàn)相對于其他細胞因子(IL4、IL6等),GMCSF可以更持久、更有效地增強腫瘤疫苗的免疫效果,之后,大量的基礎(chǔ)實驗及臨床試驗將GMCSF作為腫瘤疫苗的免疫佐劑,并取得的了令人鼓舞的成績?，F(xiàn)階段研究較多的腫瘤疫苗有腫瘤細胞疫苗、腫瘤抗原疫苗、以樹突狀細胞(DC)為基礎(chǔ)的疫苗以及核酸疫苗等,作者就GMCSF作為免疫佐劑在腫瘤疫

4、苗中的研究進展作一綜述。    1  GMCSF的來源及免疫調(diào)節(jié)作用    正常情況下細胞內(nèi)并無GMCSF mRNA聚集,外周血中也不能檢測到其生物學活性,故GMCSF不像典型內(nèi)分泌激素,而類似旁分泌模式，即在局部產(chǎn)生,又在局部發(fā)揮作用。許多細胞經(jīng)誘導后可表達GMCSF,如內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、巨噬細胞、T細胞、B細胞、肥大細胞、成骨細胞、間皮細胞、骨髓基質(zhì)細胞、某些腫瘤細胞和急性髓性白血病細胞等。炎癥、細胞黏附、吞噬作用以及抗原等多種刺激因素和多種細胞因子可誘導或抑制GMCSF表達。    誘

5、導劑有佛波酯、植物血凝素、鈣離子載體、刀豆素A、TNF、IL1、LPS、TPA、抗原、絲裂原、細胞黏附等。內(nèi)皮細胞和成纖維細胞在單核因子(如IL1、TNF)和LPS等誘導下可產(chǎn)GMCSF；T細胞在PHA、PMA和IL2誘導下可增強其表達水平；巨噬細胞在LPS、FCS、吞噬作用、黏附等誘導下也可產(chǎn)生GMCSF；此外,肥大細胞、B細胞、間皮細胞、嗜酸粒細胞、中性粒細胞及多種條件培養(yǎng)液也可在基礎(chǔ)狀態(tài)或經(jīng)誘導產(chǎn)生GMCSF。抑制劑有環(huán)孢菌素A、糖皮質(zhì)激素、1,25(OH)2VitD3等。    GMCSF是一種主要由巨噬細胞和活化細胞產(chǎn)生的細胞因子,其可通過促進Dc、巨噬

6、細胞等抗原呈遞細胞(antigenpresentingcell,APC)分化、成熟和活化進而促進Th、Tc、NK識別腫瘤相關(guān)抗原,在腫瘤部位浸潤,引起系統(tǒng)性抗腫瘤反應(yīng),殺傷腫瘤同時還可促進細胞CD45RO+T細胞分化成熟及Langerhans細胞協(xié)同刺激因子及黏附分子B7/BB1的表達3,提高其抗原呈遞能力。另外還可增加巨噬細胞主要組織相容性復合物(MHC)的表達,提高其抗原呈遞能力。這些功能均提示GMCSF是一個極具潛力的免疫佐劑。    2  GMCSF與腫瘤細胞疫苗    腫瘤細胞本身不能在患者體內(nèi)產(chǎn)生足夠的免疫反應(yīng),

7、將細胞因子或共刺激分子基因?qū)胱鳛橐呙绲哪[瘤細胞基因組,這樣可產(chǎn)生一個微環(huán)境狀態(tài)從而克服它的無反應(yīng)性。其中最重要的細胞因子是GMCSF,它能夠通過誘導DC的成熟,加強體內(nèi)的抗原遞呈。2004年,Kuang等4將經(jīng)甲醛固定的自體腫瘤與GMCSF、IL22聯(lián)合皮內(nèi)注射,并以卡介苗作為外源性免疫刺激物,41例行根治性切除術(shù)的肝細胞癌(HCC)患者中，19例接受了疫苗治療,治療組復發(fā)率、復發(fā)時間、無瘤生存率及總生存率均有明顯提高(P=0.01)。2005年,Peng等5用經(jīng)甲醛固定的自體HCC疫苗+粒巨噬細胞集落刺激因子+IL22+結(jié)核菌素予60例或期HCC患者皮內(nèi)注射,結(jié)果這些患者年復發(fā)率為33.3

8、%,而對照組為61.5%,治療組復發(fā)時間明顯延長,再次證明該療法具有臨床效果。    國外自體和異體GVAX(GMCSF基因修飾的自體腫瘤疫苗)腫瘤疫苗已經(jīng)在腎癌、惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌進行了或期臨床試驗6-8，結(jié)果GMCSF的免疫佐劑作用再次得到體現(xiàn)。Tani等6將GMCSF轉(zhuǎn)導入腎臟腫瘤細胞構(gòu)建成GVAX,腎臟腫瘤細胞來自期腎細胞癌(renal cell cancer,RCC)患者,他們成功地給4名患者進行了617次瘤苗治療(劑量為1.4×1083.7×108個細胞),無一例發(fā)生不良反應(yīng),所有患者在注射局部均產(chǎn)生了DTH,皮膚活檢標本顯

9、示CD4陽性細胞、嗜酸粒細胞和HLADR陽性細胞侵潤,外周血淋巴細胞增加；3名患者對自體RCC的細胞毒性增加,Western blot分析對自體RCC的體液免疫增強。他們認為,GVAX增加了抗腫瘤效應(yīng)和體液免疫,從而能使患者生存期延長。另一項對腎臟腫瘤進行GMCSF轉(zhuǎn)導的瘤苗治療研究的期臨床試驗也表明，患者同樣能產(chǎn)生強烈的DTH反應(yīng),并能使部分患者轉(zhuǎn)移瘤體積減少了90%,他們認為,GMCSF能增強CD8(+)細胞抗腫瘤免疫應(yīng)答,其作為免疫佐劑的作用是非常重要的9。Liljefors等10研究發(fā)現(xiàn),在直腸癌患者中抗體依賴型細胞毒作用(antibodydependent cellular cyto

10、toxicity,ADCC)與GMCSF的劑量呈負相關(guān)。    然而自體GVAX腫瘤疫苗治療的應(yīng)用也存在某些局限性：(1)腫瘤細胞數(shù)量、活性及GMCSF分泌情況個體之間差別較大；(2)腫瘤患者體內(nèi)是免疫抑制狀態(tài),應(yīng)用自體腫瘤細胞制作腫瘤疫苗可能對機體的免疫系統(tǒng)激活作用不明顯；(3)晚期患者很難得到足夠的腫瘤組織制作腫瘤疫苗。而異體GVAX疫苗正好克服了這幾個局限?；颊咴跓o腫瘤組織的情況下也可以進行治療,還可以商業(yè)化生產(chǎn)。最重要的是臨床前和臨床研究發(fā)現(xiàn),宿主APC能交差提呈異體GVAX腫瘤相關(guān)抗原11。2006年,Nemunaitis等8應(yīng)用自體腫瘤細胞和異體GMC

11、SF分泌細胞系混合制成“旁分泌GVAX”疫苗,進行了和期非小細胞肺癌（NSCLC）的臨床試驗,效果和自分泌GVAX疫苗相當。在前列腺癌的臨床試驗證明,異體疫苗的研究結(jié)果很令人興奮12,目前正在進行期臨床試驗。    3  GMCSF與腫瘤抗原疫苗    此種疫苗曾被稱為“肽疫苗”,包括腫瘤特異性抗原疫苗、肽或蛋白質(zhì)疫苗、抗獨特型疫苗等,也是目前研究較多的腫瘤疫苗之一。    3.1  GMCSF與腫瘤特異性抗原疫苗    腫瘤特異性抗原疫苗是以腫瘤抗原(包

12、括TAA、TSA等)作為疫苗刺激機體,產(chǎn)生針對腫瘤細胞的免疫反應(yīng)。近10年來,已有多種腫瘤抗原被用于臨床研究,其中研究較多的是CEA(癌胚抗原)和PSA(前列腺特異性抗原)。此種疫苗多以牛痘病毒或復制缺陷的鳥病毒為載體,將編碼完整的抗原基因?qū)?用之免疫患者可誘導特異性CTL的產(chǎn)生,溶解自體和異體同源的腫瘤細胞。有些研究人員也將GMCSF應(yīng)用于重組痘苗病毒(rVV)中,并取得了肯定的結(jié)果。Ullenhag等13將上皮細胞黏附分子(EpCAM/KSA)的重組禽痘苗病毒(ALVACKSA)應(yīng)用于直腸癌根治術(shù)術(shù)后的免疫治療：12名經(jīng)放療后無明顯腫塊的直腸癌患者隨機分為治療組6人和對照組6人;對照組予

13、ALVACKSA治療,治療組予ALVACKSA/GMCSF治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照組只有2例產(chǎn)生微弱的T細胞應(yīng)答,治療組有5例發(fā)生型T細胞應(yīng)答,因此認為GMCSF加強了瘤苗誘導型T細胞應(yīng)答。    3.2  GMCSF與腫瘤多肽疫苗    腫瘤多肽疫苗因具有制作工序簡單、費用低廉、化學性質(zhì)穩(wěn)定、無致癌性等優(yōu)點而成為腫瘤免疫治療的新方法。理想的多肽疫苗免疫原性強,能激活抗原特異性CTL和輔助T淋巴細胞（HTL）反應(yīng),有效地殺傷腫瘤細胞而對正常細胞無毒害作用。但是普通的多肽抗原因表位單一、分子質(zhì)量小、易降解等而致免疫原性弱,只能激發(fā)低

14、水平的CTL反應(yīng),不能獲得理想的抗腫瘤效果。    近年來人們?yōu)樘岣叨嚯牧雒绲拿庖咴约绑w內(nèi)的穩(wěn)定性,嘗試運用各種免疫佐劑,其中包括GMCSF。Scheibenbogen等14以GMCSF和KLH作為MHC限制性酪氨酸酶多肽疫苗的佐劑,對43名高危黑色素瘤患者進行免疫接種實驗,以比較不同佐劑對多肽疫苗作用的影響,結(jié)果表明：單獨以GMCSF為佐劑的9例患者中有4例出現(xiàn)特異性T細胞反應(yīng)；單獨以KLH為佐劑的患者中未出現(xiàn)類似反應(yīng)；而GMCSF和KLH聯(lián)合作為佐劑則可增強多肽的免疫原性。說明不同的佐劑對多肽產(chǎn)生不同的影響,而聯(lián)合使用佐劑GMCSF可以增強多肽的免疫原性。C

15、iesielskiet等15以賴氨酸橋連接8條EGFRv單體肽形成的八分枝肽來免疫惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤小鼠,同時用或不用GMCSF作為佐劑,結(jié)果表明,MAPs聯(lián)合GMCSF效靶比201組殺傷率超過40%,單用MAPs組殺傷率10%,未免疫組殺傷率為0%,各組間有差異有統(tǒng)計學意義(P0.05)。Atzpodien等16以黑色素瘤抗原MelanA/MART1、MAGE1、gp100及酪氨酸酶聯(lián)合GMCSF構(gòu)建多肽疫苗,治療24例惡性黑色素瘤復發(fā)切除術(shù)后的患者,結(jié)果顯示,2年內(nèi)未出現(xiàn)轉(zhuǎn)移者占全部患者的8.6%,2年內(nèi)未出現(xiàn)遠處轉(zhuǎn)移者占68%,2年總的生存率為85%,且治療過程中患者耐受良好,未見嚴重副反應(yīng)

16、。    3.3  GMCSF與抗獨特型抗體疫苗    基于Jerne的免疫網(wǎng)絡(luò)學說,抗獨特型抗體疫苗是基于腫瘤抗原可被免疫球蛋白或細胞受體上的獨特型抗體結(jié)構(gòu)所模擬,能有效跨越種間限制,使之能在不同分子環(huán)境下被遞呈而由另一個不同分子來呈現(xiàn)關(guān)鍵表位,往往會打破患者已存在的免疫耐受?？躬毺匦涂贵w腫瘤疫苗不包含名義抗原及其片段,不會產(chǎn)生像傳統(tǒng)疫苗一樣的副作用,且具有易擴增、實用、經(jīng)濟等優(yōu)于傳統(tǒng)疫苗的生物學優(yōu)點。Cui等17模擬卵巢癌相關(guān)抗原0C1669,成功制備了抗獨特抗體6Bll,并應(yīng)用基因工程抗體技術(shù)制備6Bll單鏈抗體(6BllscFv)。為提高6Bl