過繼免疫細胞治療進展

時間: 2013-05-07

惡性腫瘤已成爲危害人類健康的主要疾病,由於傳統手術、化療和放療的療效不盡人意,人們期盼着更加有效的治療方法。生物治療作爲第4種治療手段,在腫瘤綜合治療中發揮着越來越大的作用,有望成爲最終攻克腫瘤的方法。我們就當前開展及前沿的過繼免疫細胞輸注治療做一簡要的總結。

1 概念

腫瘤過繼免疫治療(adoptive immunotherapy,ACI)是指通過向腫瘤患者輸注具有抗腫瘤活性的免疫細胞,直接殺傷或激發機體免疫反應殺傷腫瘤細胞,達到治療腫瘤的目的。它包括非特異性激活和特異性激活的效應細胞,前者是採用非特異性刺激因子(IL2、干擾素)刺激前體效應細胞,使其活化爲具有抗腫瘤活性的效應細胞,如LAK細胞、腫瘤浸潤性淋巴細胞(TIL)、細胞因子誘導的殺傷細胞(Cytokineinduced kill cells,CIK)等;特異性激活的效應細胞是指採用腫瘤抗原作刺激物所誘導的抗腫瘤效應細胞,如樹突狀細胞(DC),細胞毒T淋巴細胞(CD8+細胞)等。ACI在惡性實體腫瘤治療中的應用已引起了人們的普遍關注。ACI可通過體外擴增篩選出高活性的免疫效應細胞,將其轉入宿主體內並建立長期的特異性抗腫瘤免疫效應,克服了疫苗免疫治療的諸多缺陷[1],具有良好的應用前景,成爲近年來腫瘤免疫治療中十分活躍的研究領域。

2 分類及臨牀應用

2.1 自然殺傷細胞(natural killer cell,NK)NK細胞(CD3-/CD16+/CD56+)被認爲是機體抗感染、抗腫瘤的第1道天然防線,是機體天然免疫的主要承擔者,還是獲得性細胞免疫的核心調節細胞。與T細胞不同,NK細胞無需腫瘤特異性抗原識別便可以直接殺傷腫瘤細胞。NK細胞是造血幹細胞/骨髓移植的輔助治療及抗腫瘤免疫中非常有應用價值的效應細胞之一[2]。從功能上看,NK細胞有2個特性:

1) 具有細胞毒性,NK細胞通過釋放穿孔素和顆粒酶溶解MHC Ⅰ分子表達變化的腫瘤細胞和病毒感染細胞;

2) 能夠產生大量的細胞因子,IFN γ就主要來源於NK細胞;同時,NK細胞也直接誘導和調節獲得性免疫。目前獲高純度NK細胞後,在含IL2 ( 200 U /ml) + IL15(20 ng/ml)的條件下,培養獲得純度高、細胞毒活性強、增殖倍數較高的NK細胞。

2.2 淋巴因子激活的殺傷細胞(lymphokineactivated killer cell,LAK)自1980年代初期以來,人們對LAK細胞的特徵進行了廣泛的研究。這是一羣不同於NK或CTL(細胞毒性T淋巴細胞)的溶細胞性羣體,其細胞表面標記特徵爲非MHC限制性殺傷細胞,可以是CD3+或CD3-的非粘附性的並帶有NK樣標記,如CD16+和CD56+的細胞羣體。腫瘤靶細胞上被LAK細胞識別的決定簇性質尚不清楚,這種決定簇廣泛表達於新鮮和培養中的腫瘤細胞和正常細胞,但新鮮正常細胞並不具有。LAK細胞是在體外經高劑量IL2在體外培養刺激的、以活化的NK細胞爲主的淋巴細胞,它是外周血淋巴細胞在患者開始IL2治療幾天後反跳性增殖時收集得到的,可在體外與IL2一起培養數天後發展爲具高度非特異性細胞毒性細胞後再返輸給患者[3]。迄今仍無令人信服的證據表明加用LAK細胞後,療效比單獨使用IL2要好,再加上治療的費用和繁瑣性,這一療法基本已被放棄。只有在移植後淋巴細胞增殖性病(post transplantation lymphoproliferative diseases,PTLD)中最近重新試用了LAK細胞並取得一定療效,但要注意不能同時輸注IL2,以免刺激淋巴性腫瘤生長。此外,LAK細胞對腎癌效果較好,還在應用。

2.3 腫瘤浸潤性淋巴細胞(tumorinfiltrating lymphocytes,TIL)是存在於腫瘤間質內的淋巴細胞羣,是被激活的細胞毒T細胞,表型主要是CD3+、CD8+,識別自身MHC Ⅰ 類分子抗原複合物。TIL 分泌細胞因子( GMCSF,IFN γ及TNF α) 發揮抗腫瘤作用,殺傷腫瘤細胞具有高度特異性。TIL是直接從腫瘤組織中分離出來的T淋巴細胞,經在離體培養(exvivo)中由IL2誘導而成,具有腫瘤特異性殺傷活性,特別對黑色素瘤有效。據早期的報告,TIL與單獨使用IL2對比具較高的有效率(34%∶17%)[4],但TIL可重複性和緩解時間的長期資料尚缺。此外,由於需要新鮮的腫瘤組織和長時間的細胞培養,與相應的費用加在一起考慮,使之在實際應用的推廣上成爲問題。

2.4 CD3單抗誘導的殺傷細胞(CD3 monoclonal antibody activating cells,CD3AK) 由CD3 單克隆抗體(CD3McAb) 聯合小劑量IL2激活的CD3AK細胞是1種較爲新型的抗腫瘤效應細胞,現已試用於治療腫瘤和病毒性疾病,並取得了較好的療效。CD3AK細胞是由CD3Ab聯合IL2 激活的免疫細胞,是以CD3+,CD56+ T細胞爲主要效應細胞的異質細胞羣,具有增殖速度快,殺瘤活性高,殺瘤譜廣,存活時間長,外源性IL2用量小以及體內外抗腫瘤作用強,對正常造血細胞毒性小等優點而受到重視。據報道,CD3AK細胞已用於治療肝癌、胃癌、胃腸道癌、肺癌、卵巢癌和黑色素瘤等多種中晚期惡性腫瘤,顯示了較滿意的療效[5]。CD3AK細胞臨牀應用不但能彌補LAK、TIL、CTL等過繼免疫治療中出現效應細胞數量不足和大量應用IL2所帶來的嚴重副作用,而且可提高患者免疫功能,且無明顯副作用,爲腫瘤患者提供了1種新的有效的輔助治療療法。

2.5 腫瘤抗原激活殺傷細胞(tumor antigenactivated killer,TAK) TAK細胞治療是指將外周血淋巴細胞分離出來後,經腫瘤可溶性膜抗原、抗CD3單克隆抗體和IL2一起培養擴增後返輸給患者,達到治病的目的。中國醫學科學院腫瘤醫院生物治療協作組觀察了用該種方法治療20名晚期腎癌患者的效果,有效率爲25%(其中CR1名,PR4名);該療法所用細胞數量是109級,遠遠低於所用LAK細胞的1011級,但療效在同一水平上[6]。說明TAK比LAK有更好的特異性,因此攻擊性更強。但仍有一些問題需要解決,如抗原強度和呈遞表達的效率,共刺激信號的提供等,因此療效不穩定

2.6樹突狀細胞(dendritic cell,DC)在抗腫瘤免疫反應中,DC將抗原呈遞給T淋巴細胞是誘發機體免疫應答的關鍵。DC作爲機體內功能最強的專職性抗原呈遞細胞,其對抗原的呈遞能力在誘發機體特異性免疫應答中發揮重要的作用。從外周血單個核細胞中分離CD14+細胞的方案較成熟,可採用重組人粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(rhGMCSF)和IL4誘導CD14+單個核細胞分化爲DC。GMCSF是維持DC發育及分化的重要細胞因子,而IL4可抑制培養中的中性粒細胞和巨噬細胞,促進CD14+細胞向DC分化,維持DC於未成熟狀態,使其具有較強的處理外源性抗原的能力[7]。DC是人體內最有效的APC(抗原遞呈細胞),是機體免疫應答始動者,其抗原提呈能力遠強於巨噬細胞和B細胞,它能夠誘導持久及強有力的抗腫瘤免疫反應。因而基於DC的腫瘤疫苗研究是腫瘤研究的主要方向之一。在目前已完成的許多探索性臨牀試驗中,利用DC疫苗進行腫瘤免疫治療並未取得令人滿意的療效。大量體外試驗都可觀察到明顯的抗腫瘤效應,但體內試驗效果甚微。有時即使檢測到體內的腫瘤特異性CTL反應,但臨牀療效仍不佳,這主要是因爲許多重要的分子免疫機制仍有待於闡明,如腫瘤免疫逃逸、免疫耐受、CTL活性低或無反應以及DC在呈遞抗原時所受周圍微環境的影響;此外,還需要從技術層面深入研究如何優化腫瘤抗原疫苗、促進DC向抗腫瘤的亞型分化、選擇最佳的應用劑量、次數、途徑與時間及選擇佐劑聯合應用等[8]。

2.7 細胞因子誘導的殺傷細胞(cytokineinduced killer cell,CIK) CIK細胞是由IFNγ、CD3-Ab、IL1、IL2等細胞因子在體外誘導並大量擴增的具有殺傷腫瘤活性的細胞,是1種新型、高效、廣譜的免疫細胞,爲目前最新的腫瘤免疫治療段。CIK是外周血或臍血單個核細胞在體外經多種細胞因子刺激後獲得的一羣具有腫瘤殺傷活性的以CD3+T細胞爲主異質性細胞羣,兼具有T淋巴細胞強大的抗瘤活性和NK細胞的非主要組織相容性複合物(MHC)限制性殺瘤的優點,CD3+CD56+雙陽性細胞是其中的主要的效應細胞。目前,CIK用於腫瘤治療已進入臨牀試驗階段,治療1個患者的用量一般在109—1011,因此獲得足夠數量具有高腫瘤殺傷活性的效應細胞是決定CIK細胞能否應用於臨牀的關鍵[9]。CIK能同時表達CD3、CD56,兼T細胞強大的抗瘤活性,和NK細胞非MHC限制性殺瘤特點。目前所知殺傷活性最強的免疫效應細胞,腫瘤殺傷效率爲LAK73倍。

2.8 DC與CIK聯合通過DC可以將主動免疫與被動免疫有機地結合在一起,最大程度地發揮機體抗腫瘤效應。CIK+DC的抗腫瘤研究表明,CIK+DC細胞具有以下特性:

1)增殖活性高,DC可以激活多種NKT;

2)細胞毒性活性強,低效靶比有高殺傷力。對於乳腺癌的殺傷率,CIK153%,DCCIK688%,AgDCCIK782%[10];

3)細胞因子釋放量大,IL12,IFN γ增高;

4)表面標誌表達量高,DC 成熟標誌是CD80、CD86、CD40及HLADR增加,CIK表達CD3、CD4、CD28

增多[11]。

2.9 產生干擾素的殺傷DC( interferonproducing killer dendritic cell,IKDC)

現在,科研工作者們在小鼠體內發現並分離出IKDC,這種細胞同時具備DC和NK的某些特點,既具有細胞毒活性和抗腫瘤活性,同時可以產生IFN,並且還有潛在的抗原提呈功能。大量的實驗證明,這種細胞是1種新的、獨立的細胞亞型,而非2種不同細胞的混合體。IKDC可同時表達CD11c、MHC Ⅱ分子、CD40、CD86(可表達於傳統的DC),B220(B淋巴細胞也可表達),CD49b(VLA2的配體),Gr1,CD122,NK11,NKG2D(NK細胞同時表達)[12]。研究發現,IKDC可以分泌高水平的IFN γ,原始的IKDC主要集中在小鼠的脾臟周圍,此時IKDC可以依賴於腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體(TRAIL)殺傷腫瘤細胞,在IKDC從脾臟遷移至外周淋巴結的過程中,IKDC的細胞膜表面可表達大量的MHCⅡ分子及協同刺激分子,通過交叉提呈激活T淋巴細胞殺傷腫瘤細胞。IKDC具有將機體的天然免疫與適應性免疫相結合,形成聯合抗腫瘤效應的潛能。

目前,所有關於IKDC的研究還僅限於對小鼠的研究。IKDC所擁有的多功能特性引起了研究者們的好奇,因爲1種細胞擁有多種功能將具有很重要的優勢。IKDC具備殺傷和抗原提呈雙重功能,這使其在抗腫瘤免疫中具有較高的潛在應用價值,已經有學者將IKDC應用於腫瘤的免疫監視的研究。也許在人體中發現IKDC確切存在的證據及其表面標誌物後,我們纔可能正確地評估IKDC的應用價值。

2.10 級聯激活的免疫細胞療法(cascade primed immune cells,CAPRI) CAPRI是1種近期獲得國際專利的新型腫瘤免疫療法,由德國慕尼黑大學RudolfWank教授發明。CAPRI所應用的專利細胞因子對原始外周單個核細胞進行初級刺激,並將經過刺激的單個核細胞(PBMC)加到另1份PBMC中在特殊試劑混合培養,經過級聯引發過程獲得CAPRI細胞,初級刺激的細胞在體內接觸過腫瘤抗原,今級聯刺激可以有效地誘發特異性免疫應答[13]。據初步的臨牀數據表明,該療法不僅能夠延長腫瘤病人的生存期,還能提高患者生存質量,進一步的實驗研究正在進行中。

3 限制ACI療效的問題

迄今,ACI已經開展了數十年,取得了一定的臨牀療效,但在臨牀的應用中仍然有許多的瓶頸有待突破,主要包括:1)缺乏統一的能指示臨牀轉歸的的免疫檢測指標;2)如何保證回輸的免疫細胞在機體內保持在體外的高效殺傷;3)個體化製備,免疫方案的變量多,難以確定最佳免疫方案;4)與其它腫瘤治療方法的有機整合需要進一步完善;5)體外大量擴增過繼免疫細胞技術的開發;6)體內過繼免疫機制的進一步明確。

4 展望 免疫治療是目前已知的唯一有望消滅腫瘤細胞的治療手段,ACI更是經體內及體外都證實了具有強大的抗腫瘤免疫作用。ACI在實體瘤治療方面已取得長足進步,但還有許多問題尚待解決。至今爲止,所有臨牀開展的ACI僅侷限於自體回輸,我們能否設想在解決免疫排斥的前提下,考慮實行異體ACI,這或許是解決目前限制細胞免疫療效的瓶頸的突破口。隨着對腫瘤分子生物學的進一步認識,一些關鍵技術和問題得到逐步解決,ACI必將成爲腫瘤治療的重要方法。

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