抗腫瘤DNA疫苗的研究進(jìn)展

2014-06-27 10:45:58王俊標(biāo)鄭友蘭

吉林農(nóng)業(yè)·下半月 2014年4期

王俊標(biāo)　鄭友蘭

摘要：抗腫瘤DNA疫苗是一種新型疫苗，通過(guò)激活機(jī)體自身免疫系統(tǒng)，除了可預(yù)防腫瘤的發(fā)生外，還能獨(dú)立或與其他抗腫瘤方法結(jié)合治療腫瘤。本文對(duì)抗腫瘤DNA疫苗的特點(diǎn)、抗癌機(jī)制及其臨床研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：DNA疫苗；抗腫瘤；免疫療法

中圖分類號(hào)： R730.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1674-0432（2014）-08-84-2

DNA疫苗又稱基因疫苗（genetic vaccine），抗腫瘤DNA疫苗是利用基因工程技術(shù)將編碼腫瘤特異性抗原（tumor specific antigen， TSA）或腫瘤相關(guān)抗原（tumor associated antigen，TAA）的基因結(jié)合于表達(dá)載體上（重組病毒或質(zhì)粒DNA），再將疫苗直接注入機(jī)體，借助載體本身和機(jī)體內(nèi)的基因表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)出期望的抗原，從而誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對(duì)該抗原蛋白的特異性細(xì)胞免疫應(yīng)答，以達(dá)到預(yù)防和治療腫瘤的目的。

根據(jù)抗腫瘤DNA疫苗的具體用途，可分為兩種：一種是預(yù)防性疫苗，如用與某些特殊腫瘤發(fā)生有關(guān)的基因制備疫苗，接種于具有遺傳易感性（有家族病史）的健康人群，進(jìn)而可以抑制腫瘤的發(fā)生。另一種是治療性疫苗，以腫瘤特異抗原或腫瘤相關(guān)抗原為基礎(chǔ)，主要用于手術(shù)或放療化療后的輔助治療。

1 抗腫瘤DNA疫苗的特點(diǎn)

1.1 抗癌防癌療效高

被激活的腫瘤特異性免疫細(xì)胞產(chǎn)生的抗體可以到達(dá)外科手術(shù)不能到達(dá)的區(qū)域，當(dāng)免疫系統(tǒng)被有效刺激后，甚至可以抵抗微型和已擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞，作用范圍廣泛。免疫療法不僅能如傳統(tǒng)的化學(xué)療法和發(fā)射療法一樣攻擊正在分裂的腫瘤細(xì)胞，而且可以有效地進(jìn)攻緩慢分裂或休眠中的癌干細(xì)胞。此外，微量的DNA疫苗即可在體內(nèi)存在較長(zhǎng)時(shí)間，并不斷表達(dá)外源蛋白刺激機(jī)體產(chǎn)生強(qiáng)而持久的免疫應(yīng)答。記憶細(xì)胞還能提供一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)控環(huán)境乃至徹底根除腫瘤進(jìn)而抑制癌癥的復(fù)發(fā)。因此，抗腫瘤DNA疫苗對(duì)于預(yù)防和治療腫瘤具有持久和較高的療效。

1.2 危害性和副作用小

免疫療法可以更特異性地抗腫瘤細(xì)胞，從而降低其對(duì)周邊健康組織的損害，防止了放療和化療不可避免的嚴(yán)重副作用。迄今為止的臨床試驗(yàn)中，注射接種抗腫瘤DNA疫苗僅發(fā)現(xiàn)引起皮炎、皮疹或皮膚瘙癢等副作用，未見有發(fā)生自身免疫等嚴(yán)重不良反應(yīng)的報(bào)道。

此外，抗腫瘤DNA疫苗還有操控和生產(chǎn)簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，易于大量貯藏和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。但也存在許多問(wèn)題，比如目的基因的篩選問(wèn)題、克服腫瘤的免疫逃避問(wèn)題、確定最大耐受劑量問(wèn)題、免疫耐受性問(wèn)題、抗原進(jìn)入機(jī)體后表達(dá)難以調(diào)控問(wèn)題等，這些都是DNA疫苗發(fā)展過(guò)程中需要解決的內(nèi)容。

2 抗腫瘤DNA疫苗的免疫機(jī)制

確定好某一腫瘤的特異性抗原后，尋找其編碼基因并構(gòu)建DNA疫苗是決定DNA免疫效果的關(guān)鍵。在質(zhì)粒中插入幾個(gè)真核生物基因和合成序列，包括：抗原序列（cDNA），促使其表達(dá)的增強(qiáng)子-啟動(dòng)子，轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)及其他附加序列（多克隆位點(diǎn)，ori序列和抗生素抗性基因）以助于克隆、質(zhì)粒復(fù)制和篩選[1]。

將重組的DNA質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到適當(dāng)菌體中，隨著菌體的生長(zhǎng)和分裂，重組質(zhì)粒同時(shí)復(fù)制，產(chǎn)生出大量的DNA質(zhì)粒。含有DNA質(zhì)粒的菌體被篩選出來(lái)后進(jìn)行溶菌，將DNA質(zhì)粒純化后作為疫苗?？鼓[瘤DNA疫苗使用基因槍或者經(jīng)皮內(nèi)或肌肉注射后再使用超短電脈沖刺激注射處[2]，以增強(qiáng)細(xì)胞膜通透性進(jìn)而促使質(zhì)粒向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。

一旦進(jìn)入細(xì)胞，專門的抗原遞呈細(xì)胞（antigen presenting cells，APC），特別是樹突細(xì)胞（dendritic cells，DC），能夠?qū)⑥D(zhuǎn)錄和翻譯的腫瘤抗原遞呈到適當(dāng)?shù)闹饕M織相溶性復(fù)合體（MHC）和協(xié)同刺激分子的微環(huán)境中。樹突細(xì)胞將抗原捕獲、處理和遞呈到初始T細(xì)胞進(jìn)而主要誘導(dǎo)針對(duì)該抗原的特異性免疫反應(yīng)。通過(guò)內(nèi)吞作用和降解為多肽片段，抗原蛋白被內(nèi)在化，一部分多肽片段被遞呈到組織相容性Ⅱ類分子并形成主要組織相溶性Ⅱ類分子復(fù)合體（MHCⅡ），其主要激活輔助性T細(xì)胞（CD4+），進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫。如果基因編碼的一個(gè)抗原蛋白被直接遞送到樹突細(xì)胞，那么這個(gè)表達(dá)的抗原蛋白在這些細(xì)胞中將被視為內(nèi)源性分子，在樹突細(xì)胞中表達(dá)的抗原在泛素化作用后將被蛋白酶體降解。這些多肽片段將被遞呈并與MHCⅠ類分子結(jié)合，其主要激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CD8+），進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞免疫。因此，DNA疫苗能夠同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)對(duì)抗腫瘤細(xì)胞，這種結(jié)合后協(xié)同的免疫應(yīng)答效果將比其中任意一種免疫應(yīng)答效果好。

此外，細(xì)菌質(zhì)粒富含未甲基化的CpG核苷酸能夠被巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞上的Toll樣受體9（TLR9）識(shí)別，進(jìn)而能夠引起先天性免疫應(yīng)答以增強(qiáng)獲得性免疫。因此，質(zhì)粒DNA疫苗即使不使用輔佐劑也能有效并產(chǎn)生長(zhǎng)期記憶免疫反應(yīng)[3]。

3 臨床研究進(jìn)展

在過(guò)去20多年中，多項(xiàng)腫瘤疫苗臨床試驗(yàn)效果并不理想。大多數(shù)抗癌疫苗的Ⅰ期Ⅱ期臨床試驗(yàn)都在有廣泛的腫瘤負(fù)擔(dān)、損壞的免疫功能或二者兼有的病人中開展[4]。除了被稱之為被動(dòng)免疫的注入體外培養(yǎng)的腫瘤特異性抗體或T細(xì)胞外的另一種方法是主動(dòng)特異性免疫療法（例如：癌疫苗），在病人體內(nèi)引發(fā)或促進(jìn)類似的腫瘤抗體和T細(xì)胞的產(chǎn)生。例如：抗乳腺癌的疫苗（抗HER2抗原）[5-7]，B淋巴細(xì)胞（腫瘤免疫球蛋白個(gè)體基因型）[8]，肺癌（MUC1抗原）[9]，黑色素瘤（裝載有腫瘤多肽或滅活腫瘤細(xì)胞的樹突狀細(xì)胞）[10，11]，胰腺癌（多肽端粒酶）[12]和前列腺癌（裝載有胰腺酸磷酸酶的樹突狀細(xì)胞）[13]。近幾年來(lái)一些試驗(yàn)的結(jié)果非常令人鼓舞，因?yàn)槊恳粋€(gè)試驗(yàn)都表明疫苗產(chǎn)生了免疫反應(yīng)，而且僅有很小甚至沒(méi)有副作用。

針對(duì)前列腺癌的基于樹突狀細(xì)胞的疫苗的臨床Ⅲ期試驗(yàn)雖未達(dá)到其最初的目標(biāo)點(diǎn)——延長(zhǎng)腫瘤惡化的時(shí)間——但是免疫組與安慰劑組對(duì)照平均延長(zhǎng)了4.5個(gè)月（25.9比21.4）[14]。由裝載有GM-CSF和前列腺酸磷酸酶組成的組合蛋白的同源樹突狀細(xì)胞疫苗sipuleucel T已經(jīng)于2010年獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局的審批而上市，成為腫瘤免疫治療史上一個(gè)里程碑事件。

迄今為止，已經(jīng)批準(zhǔn)上市的DNA疫苗有4個(gè)，但主要集中在動(dòng)物疾病的防治領(lǐng)域[15]，其中一種編碼人酪氨酸激酶的DNA疫苗，已經(jīng)被美國(guó)農(nóng)業(yè)部授予完全許可證，可以用于犬的黑色素瘤的治療，是首個(gè)獲批的治療動(dòng)物腫瘤的DNA疫苗。抗人類腫瘤的DNA疫苗還未上市，目前的研究主要集中在前列腺癌和乳腺癌。由于前列腺癌具有明確的組織特異性的腫瘤相關(guān)抗原，因此抗前列腺癌DNA疫苗的研究主要圍繞前列腺癌相關(guān)腫瘤抗原為靶點(diǎn)進(jìn)行[16]。此外，以Delta16HER2為靶點(diǎn)的抗乳腺癌DNA疫苗已經(jīng)完成臨床前研究，即將進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[17]。

4 結(jié)語(yǔ)

由抗腫瘤DNA疫苗誘發(fā)的免疫治療可以啟動(dòng)以腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)為主的抗腫瘤效應(yīng)，能有效打擊腫瘤，防止轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)且不傷及無(wú)關(guān)組織，其抗腫瘤特異性和免疫記憶性是其他方法所不能比擬的。它既可以獨(dú)立地治療腫瘤，又可與手術(shù)及放、化疔結(jié)合，具有療效高、特異性強(qiáng)、不良反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于中晚期已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤而言，它具有獨(dú)到的治療作用，故在腫瘤綜合治療中占有重要地位。雖然目前還存在許多亟待解決的問(wèn)題，但這種新型的治療方法被寄予了提升抗腫瘤療效并最終攻克腫瘤這一世界難題的厚望。

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作者簡(jiǎn)介：王俊標(biāo)，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，碩士研究生，研究方向：生藥學(xué)。

通訊作者：鄭友蘭，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，教授，研究方向：生藥學(xué)。

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014-4-29 10：45：08

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