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白血病疫苗的研究进展

2013-02-19宋晓晖陈洪锁孙雅楠张云鸽赵嘉银洪综述臣审校吉林医药学院0级临床医学专升本班00级临床医学本科班甲班血液检验教研室吉林吉林303

吉林医药学院学报 2013年3期
关键词:多肽白血病抗原

宋晓晖,陈洪锁,孙雅楠,张云鸽,和 芳,陈 婧,赵嘉银,李 洪综述,赵 臣审校 (吉林医药学院:.0级临床医学专升本班,.00级临床医学本科班甲班,3.血液检验教研室,吉林 吉林 303)

白血病是一类造血干细胞的克隆性恶性疾病。其克隆中的白血病细胞因不能进一步分化成熟而停滞在血细胞发育的不同阶段,使正常的造血功能受到抑制引起血细胞减少。临床上出现不同程度的贫血、感染、发热、出血和肝、脾、淋巴结肿大等症状。

最新的流行病学研究显示,我国白血病发病率为5.17/10万,儿童及35岁以下成人的死亡率位居恶性肿瘤死亡率的第一位,可见白血病是危害人类主要的恶性肿瘤之一。传统的放疗或化疗具有一定的治疗作用,也是目前临床采用的主要治疗方法。但其在杀死白血病细胞的同时,也杀死了体内的正常细胞。中性粒细胞数目的减少易导致感染而严重影响白血病的治疗效果。如果能让白血病病人体内的免疫系统识别肿瘤细胞继而抑制其繁殖,那么肿瘤细胞就无法逃脱免疫系统的监控,从而使高危的急性白血病(acute leukemia,AL)患者产生针对肿瘤细胞的特异性免疫反应,提高其长期生存率。研究表明[1],白血病疫苗能激活一系列免疫增强反应,使免疫系统能够识别并清除白血病细胞,取得了很好的治疗效果。

目前,在研的白血病疫苗包括白血病细胞疫苗、白血病相关多肽疫苗、树突状细胞(Dendriticcells,DC)疫苗和DNA疫苗,部分疫苗已经进入了临床实验阶段。现将各种白血病疫苗的临床应用进展做如下综述。

1 白血病细胞疫苗

白血病细胞疫苗是将白血病细胞进行基因修饰使其表达MHC分子以增强其免疫原性,通过表达细胞因子或炎症介质以吸引DC,使其捕获、加工和提呈肿瘤抗原。在一个Ⅰ期临床试验中用编码CD40L的复制缺陷腺病毒(Ad-CD40L)转导慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)细胞后输给CLL病人,观察到重组腺病毒相关病毒(Recombinant adeno associated virus,rAAV),证实初级B细胞CLL细胞可被转导,也可针对突变体为CLL细胞进行定向性选择[2]。同理,AL细胞疫苗的研究是可行的。白血病细胞能够进一步分化成DC,能有效地刺激T细胞产生体液免疫应答[3-4]。有研究[5]显示,转导了自体CD154的白血病细胞作为细胞疫苗的Ⅰ期临床试验结果良好,该疫苗不仅可以诱导细胞产生抗肿瘤免疫,还可以通过诱导Fas(CD95)依赖的细胞凋亡来直接促进白血病细胞凋亡。

细胞疫苗的优点在于无需鉴定肿瘤相关抗原(tumor associated antigen,TAA)。同时,由于它包含了肿瘤细胞的所有抗原,可以激活不同的前体T细胞,因此可诱导全面的免疫反应,在理论上降低了肿瘤免疫逃避,但它同时也增加了诱导自身免疫反应的可能。有学者将灭活的自身白血病细胞与IL-2、IL-6、GM-CSF联合制备的白血病疫苗应用到29例复发或者难治性AL患者中,其中5例完全缓解(complete remission,CR),6例部分缓解[6]。为进一步验证细胞疫苗的安全性,在一项Ⅰ/Ⅱ期自身氧化肿瘤细胞疫苗试验中,18例CLL早期患者中有5例受试患者产生了与体外增强抗肿瘤T细胞活性相关的部分临床反应,有6例受试患者病情保持稳定,其余受试患者病情不受影响,且毒副作用较小[7]。虽然可以通过多种方法增强白血病细胞疫苗的免疫原性,但对于每一个特定的白血病细胞疫苗还需要通过研究尝试以筛选出合适的方法,使该疫苗达到最佳的免疫治疗效果。

2 白血病相关多肽疫苗

抗原肽可直接刺激机体产生特异性免疫反应,而无自身免疫反应或免疫抑制。普通的多肽抗原因其分子量小、缺乏多个表位、易被降解而使其免疫原性降低、易被机体代谢消化、可引起免疫耐受等缺点。研究表明BCR-ABL(breakpoint cluster region,BCR)融合蛋白[8]、WT1蛋白[9]和蛋白水解酶-3因在绝大多数白血病细胞中高表达,而很少在正常细胞中表达,是疫苗治疗的理想靶点,因此其制备的疫苗能诱导细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte,CTL)反应,达到清除白血病细胞的目的。

CD8+T能够与天然的BCR-ABL肽段发生交叉反应,从而更有效地激发机体的抗白血病免疫。因此,研究人员一直在努力寻找CD8+T细胞抗原表位BCR-ABL融合蛋白。研究发现,CD4+Th细胞通过识别与HLA-Ⅱ类分子结合的氨基酸多肽并产生IL-2和IFN-γ,使其直接加强和维持CD8+T细胞免疫反应,同时DC也发挥了间接免疫作用。Cath-cart等[10]用b3a2肽进行了Ⅱ期临床试验,被注射了b3a2肽的14例慢性期慢性髓细胞白血病(chronic myelocytic leukemia,CML)患者,都出现了CD4+免疫应答。其中,Ph+细胞百分比显著下降的患者有4例,异基因干细胞复发者一过性PCR结果转阴的患者有3例。为验证BCR-ABL融合肽疫苗的安全性,Pinilla Ibarz等[11]在12例CML慢性期成人患者体内进行了测试,注射BCR-ABL疫苗的受试者都能较好地耐受并未表现出明显的不良反应,其中6位受试者接受两种高剂量的疫苗,有3例出现了T细胞增殖反应且维持至接种疫苗5个月之后。虽然BCR-ABL肽能够诱发CD4+T细胞特异性免疫应答,但CD8+T细胞应答则不稳定,鉴于此Pinilla Ibarz等[12]针对CML的BCR-ABL基因融合点(p210/b3a2或p210/b2a2)的连接序列,设计合成了与天然肽结构类似的抗原肽来诱发更强烈的免疫应答,其产生的CD8+T细胞能够与天然的BCR-ABL肽段发生交叉反应,从而使机体的抗白血病免疫反应强烈且有效。WT1多肽的研究已广泛用于Ⅰ/Ⅱ期临床试验。受试患者体内出现WT1-CD8+T细胞和WT1mRNA表达水平下降,说明疫苗使身体产生抗白血病反应[13-14]。Oka等[15]对26例白血病患者进行WTl基因编码多肽制备的疫苗治疗,有半数出现了白血病原始细胞减少、肿瘤缩小、正常组织没有受到损害。说明多肽疫苗安全有效,能诱导产生免疫及临床应答,也可预防白血病的复发。

3 DC疫苗

DC疫苗是对DC进行体外诱导或经过基因修饰以增强其提呈肿瘤抗原的能力,诱导机体产生较强的抗肿瘤免疫作用。将肿瘤细胞与DC融合,可使肿瘤细胞上的全部抗原提供给DC,即可针对广泛的肿瘤抗原决定簇产生免疫反应。将DC-肿瘤融合细胞疫苗注入体内激发其肿瘤特异的CTL,产生抗肿瘤免疫,可预防肿瘤播散和复发以治疗肿瘤。细胞因子可诱导白血病细胞分化成DC样细胞,将肿瘤抗原基因直接转入DC则可更有效地向DC提供抗原。通过基因转导的方法,在DC的骨髓前体细胞中导入肿瘤抗原或细胞因子的基因以制备疫苗,其在动物实验中可诱导抗原产生特异的CTL反应,避免诱发自身免疫性疾病的危险。目前已经研究出的DC疫苗主要有抗原负载DC疫苗[16]、基因修饰DC疫苗[17]、白血病细胞来源的DC疫苗[18]、DC肿瘤融合细胞疫苗[17]等。

孙黎飞[19]等研究,用IL-2基因修饰DC,能促进DC自身分泌高水平IL-2、TNF-γ和IL-12,机体能在短时间内进一步增强T细胞的增殖和活化,优化抗原提呈的微环境,增强诱导机体产生特异性抗肿瘤免疫应答。为减少基因导入DC的无效率和毒性,学者将DC与肿瘤抗原的mRNA共同孵育,以此制备的疫苗可以诱导CTL活性和保护性免疫的产生,为肿瘤的免疫治疗提供了一个新的选择。2003年Li等[20]从培养的细胞中分离出总RNA,再将其负载于DC,注入DC/RNA疫苗的幼稚小鼠能够使部分小鼠在受到致死剂量的L615细胞攻击时产生保护作用,使白血病发生率下降,患者总存活期延长。

因肿瘤细胞裂解产物包括了肿瘤细胞的所有抗原,则有诱导自身免疫反应的可能。目前,此类疫苗在研究中需要解决的问题是如何同时有效地增强针对肿瘤抗原的特异性免疫应答,并尽可能地避免自身免疫反应的发生。

4 DNA疫苗

核酸疫苗的出现推动了疫苗的发展。核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接导入动物体细胞内,并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答反应,以达到预防和治疗疾病的目的。DNA疫苗导入宿主体内后被组织细胞、抗原提呈细胞或其他炎性细胞等摄取,使蛋白质抗原在细胞内表达,以刺激机体产生细胞和体液免疫[21-22]。核酸疫苗的免疫保护力强、应用较安全,接种核酸疫苗后,在宿主细胞内表达蛋白质抗原不会引起机体产生不良反应。核酸疫苗的质粒DNA稳定性好,制备简单,省时省力,贮存、运输方便。产生持久免疫应答、可用于防治肿瘤CTL,从而为癌症的预防和免疫治疗提供了新的方向。

4.1 DNA疫苗

DNA疫苗能够诱导产生体液免疫和细胞免疫,是一种前景广阔的新型疫苗,目前已经在多种病毒或寄生虫等[23-25]感染性疾病的免疫预防中起到了积极作用。白血病相关DNA疫苗主要有融合基因DNA疫苗[26]、独特型DNA疫苗[27]等。其佐剂效应表现在DNA疫苗载体本身的甲基化胞苷磷酸鸟苷(CpG)序列,对诱导抗原特异性免疫起重要作用,但在大型动物体内诱导的免疫应答还较微弱。除常规的用以显著增强DNA疫苗的免疫效果佐剂以外,还有多肽佐剂和基因佐剂。例如,在接种DNA疫苗的同时给予某些细胞因子,或将细胞因子的基因与肿瘤抗原基因连接克隆到同一载体构建成双表达载体,以增强免疫作用[28]。

融合基因DNA疫苗是染色体易位形成的某些融合基因,直接参与白血病的发生,该基因只在白血病细胞中表达,而不表达于正常细胞中。Padua[26]将人类早幼粒细胞白血病的PML-RARα融合基因与破伤风毒素基因的c段序列融合,针对小鼠早幼粒细胞白血病模型设计出一种DNA疫苗,首次证实以融合蛋白为特异性靶点的DNA疫苗单独或者与全反式维甲酸联用时,患病动物的生存率有显著提高,同时体内出现时间依赖的抗体和INF-γ的增加。

独特型DNA疫苗是淋巴系统肿瘤表面表达的独特型免疫球蛋白,可以作为肿瘤相关抗原,诱导机体产生特异性免疫应答[24]。Pasquini等[29]制备了两种针对细胞内表达的B细胞独特型的疫苗,分别采用了质粒载体和痘苗病毒载体,均表达了白血病特异的免疫球蛋白重链互补决定区来源的多肽。结果为接受两种疫苗免疫的小鼠受到白血病细胞攻击后生存率较对照组明显延长。核酸疫苗的动物实验的成功为MRL的治疗带来了新的希望。

4.2 DNA疫苗佐剂

DNA疫苗可以在小鼠体内诱导有效的免疫应答,但在人体内的效力却不尽如人意,因此需要增强DNA疫苗在人体内的免疫效果。免疫佐剂可通过其与APC表面受体的特异性结合而有加快APC摄取DNA疫苗的效率,有利于抗原提呈,从而增强免疫反应。在利用PML-RARα融合基因制备的针对小鼠早幼粒细胞白血病模型的研究中,Padua[26]等采用破伤风毒素基因的c片段作为佐剂获得了满意的效果。最新研究发现,Pollock[30]将编码巨噬细胞集落刺激因子和CD40-L的基因连接到相应载体中作为佐剂,同样产生了理想的疗效。

5 结语

目前白血病疫苗的研究已经取得很大进展,白血病细胞疫苗和相关多肽疫苗已有部分进入了Ⅰ/Ⅱ期临床试验阶段,并具有良好的研究和应用前景,但目前仍有HLA限制性肽疫苗免疫原性弱、接种的浓度和接种的时间以及进一步消除自身免疫反应等许多问题有待于解决,所以距离临床应用还有一定的距离。寻找白血病相关抗原和特异抗原、增强疫苗的免疫原性、克服免疫耐受等将是今后研究的目标,因此核酸疫苗在白血病的治疗和预防当中将起到举足轻重的作用。总之,白血病的预防与治疗任重而道远,各种疫苗的开发和应用将是今后这一领域研究的重点。

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