四、肺癌疫苗
20世纪初,科学家就从传染病的预防性疫苗中得到灵感,开始致力于肿瘤治疗性疫苗的研究。肿瘤疫苗一直是肿瘤生物治疗研究的热点领域,主要指的是治疗性肿瘤疫苗,通过诱导主动特异性抗肿瘤免疫,产生持久的免疫记忆和长期的抗肿瘤免疫,是理想的抗肿瘤药物。
将肿瘤细胞作为基础,然后进行化学因子刺激、基因修饰等操作,再经过辐射处理之后,肺癌疫苗就制作完成了。而合成肽疫苗则有着十分不同的制作方式,其主要是由一类仅含肿瘤抗原决定簇组分的短肽和载体连接后加佐剂制成,黏蛋白1(MUC1)、XAGE-1b 等肺癌特异性抗原可用于合成肽疫苗。
(一)已知的抗原和抗原选择
制备肿瘤疫苗首先要选择将要治疗肿瘤所表达的抗原。一些肿瘤相关抗原(TAA)为生理性蛋白,但在肿瘤中过度表达,可以作为制备肿瘤疫苗的抗原。一些肿瘤发生所必需的分子也可以作为肿瘤抗原。然而,当用生理性蛋白进行免疫接种时,可能引起抗自身组织的交叉反应,引起自身免疫病。通过选择只在某种组织或某群组织中表达的蛋白作为抗原,可以获得更加严格的特异性。如CEA用于大肠癌和其他的上皮性肿瘤及HER-2/new 用于乳腺癌和卵巢癌。如果一种病毒产物与肿瘤发生密切相关,它可能作为非自身原性肿瘤抗原,因此一些肿瘤(如肝细胞癌和子宫颈癌)能够通过分别接种乙肝病毒疫苗和人类乳头瘤病毒疫苗来治疗。
(二)肿瘤抗原疫苗
肿瘤抗原首先在细胞中降解为短肽,然后形成抗原肽-MHC 复合物,通过与T 淋巴细胞表面的TCR 结合,诱导机体产生CTL 反应。一项研究将Lewis 肺癌细胞经尾静脉注射给C57BL/6J 纯系小鼠建立肺癌血源性转移模型,结果引起多脏器肿瘤播散,造成所有荷瘤小鼠死亡,但在注射Lewis 肺癌细胞后24 h 应用负载MUC-1肿瘤抗原的DC 作为肿瘤疫苗进行免疫接种,可以完全控制转移病灶的形成及肿瘤转移引起的死亡,且这些小鼠对10倍数量的Lewis 肺癌细胞的再次攻击具有免疫保护作用。实验结果证实,负载MUC-1的DC 疫苗能够有效清除血源性播散的肺癌细胞。
(三)肿瘤核酸疫苗
肿瘤核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因直接导入体细胞,并通过宿主细胞的表达系统合成肿瘤抗原蛋白,由机体的抗原呈递细胞摄取这种抗原,通过加工呈递给免疫系统,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答。它包括DNA 疫苗和RNA 疫苗,其中研究较多的是肿瘤DNA 疫苗。目前,用于构建核酸疫苗的外源基因主要是能引起保护性免疫反应的抗原基因(如CEA、PSA、AFP 等)、抗体可变区基因等。核酸疫苗具有既可诱导体液免疫又可诱导细胞免疫,既可用于治疗又可用于预防,可同时携带多个肿瘤抗原基因,所携带的抗原基因易于修饰、易生产等优点。但由于在靶细胞中抗原基因的表达效率难于控制,如何产生最佳的免疫效果有待进一步研究。葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)是内质网分子伴侣蛋白,属于热休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)的家族成员,研究发现GRP78在非小细胞肺癌中高表达,并与肿瘤耐药和肿瘤血管生成有关。由于GRP78在正常组织中低表达,因此可以作为肿瘤靶抗原。
(四)独特型抗体疫苗
独特型是一个抗体的可变结合部位,它就像抗原的模具一样与之相适合。如果用TAA 特异性抗体做免疫接种,就可以引起抗疫苗自身抗体的产生。这种诱导产生的抗体的可变区与“模具”相适合,与TAA 本身极其相似,于是可以获得这种模拟的TAA,用于在一个完全不同的环境中诱导免疫应答。这个系统有2个好处:①能够在不需要获得大量纯化抗原的条件下进行疫苗接种;②可以使诱导对非蛋白抗原的免疫反应成为可能。
(五)树突状细胞介导的疫苗接种(https://www.daowen.com)
树突状细胞(DC)作为APC,被认为在肿瘤免疫中发挥核心作用。DC 细胞免疫治疗已获美国FDA 批准进入Ⅲ期临床,目前已经设计了很多方法把肿瘤抗原表位结合到DC 的MHC 分子上。这些方法包括:①用肽、蛋白、细胞裂解物、凋亡的肿瘤细胞进行负载;②与完整的肿瘤细胞融合;③用病毒载体进行转染等。Zhou 等应用射线照射的完整肺癌细胞与DC 共培养体外诱导出有效的抗肿瘤免疫应答。Hirschowitz 等应用凋亡的异体肿瘤细胞系负载自体DC,免疫接种治疗16例非小细胞肺癌患者,结果6例患者出现抗原特异性免疫反应。Um 等利用肿瘤细胞裂解物负载的DC 疫苗免疫治疗Ⅲ期、Ⅳ期非小细胞肺癌患者,结果9例患者中5例出现CD8+ T 淋巴细胞反应,2例患者出现混合反应。
DC/肿瘤融合细胞疫苗是通过完整的肿瘤细胞和DC 融合将肿瘤抗原导入DC。DC/肿瘤融合细胞在诱导抗肿瘤免疫过程中有独特的优势:①DC/肿瘤融合细胞能表达整个肿瘤细胞的抗原决定簇,包括那些已知的和未知的肿瘤细胞表面特异性抗原,因而能诱导产生多克隆的细胞毒性T 淋巴细胞反应,发挥最佳的抗肿瘤免疫作用;②DC/肿瘤融合细胞既表达这类肿瘤细胞特异性的抗原,也表达MHC class Ⅰ、MHC class Ⅱ和其他协同刺激因子,这样就相当于激活了细胞免疫反应的2个强有力的臂,使抗肿瘤的免疫应答大大增强。目前认为,DC/肿瘤融合细胞疫苗在肺癌、恶性胶质瘤、肾癌、恶性黑色瘤和卵巢癌中具有良好的临床应用前景。Du 等研究发现,将DC 与Lewis 肺癌细胞融合后,在体内能够诱导出持续高效的抗肿瘤免疫反应。
(六)以肿瘤细胞为基础的免疫接种
完整的肿瘤细胞(包括经过射线照射的细胞、不同基因转导的细胞、死亡或裂解的细胞)可以作为肿瘤疫苗进行免疫治疗。
1.整个肿瘤细胞疫苗
自体和异体肿瘤细胞经过裂解或射线照射可以释放大量肿瘤抗原。此种疫苗可以将整个肿瘤的特异性抗原和肿瘤相关抗原都暴露在免疫系统面前,包括那些已知的和未知的。但是在肿瘤发展过程中机体已经形成了对肿瘤的免疫耐受,而且很多恶性肿瘤细胞MHC 分子及B7等共刺激分子表达减弱,甚至缺失,所以单纯使用肿瘤细胞进行免疫接种通常效果欠佳。通常肿瘤细胞疫苗临床试验都联合应用1种佐剂以增强特异性免疫反应,然而多数临床研究结果表明,这类疫苗的抗肿瘤免疫疗效不太理想。一项研究应用Lewis 全细胞疫苗免疫接种C57小鼠,观察对肺癌的防治作用,结果并未引起有效的抗肿瘤免疫应答及对Lewis 肺癌的免疫保护作用。
2.基因修饰的肿瘤疫苗
基因修饰肿瘤细胞疫苗通常由1种免疫刺激基因转导自体肿瘤细胞,如将IL-2、IFN-γ、MHC class Ⅰ和共刺激分子B7-1、B7-2基因通过病毒载体导入自体肿瘤细胞,并使其在自体肿瘤细胞中表达,从而增强肿瘤疫苗诱导产生的抗肿瘤免疫应答。这些细胞因子修饰自体肿瘤细胞疫苗要求对每一位患者的肿瘤细胞进行培养,并将一些免疫刺激基因转导肿瘤细胞,整个过程耗时较长,这对患者的治疗有一定的影响。为了缩短时间,正在探索其他途径,包括使用修饰的异体肿瘤细胞疫苗或使用病毒载体增加转染的效率等。目前,认为这种疫苗有较好的临床应用前景。
3.热休克蛋白疫苗接种
热休克蛋白(HSP)是一种细胞内分子,作为一种抗原伴侣,可以结合抗原肽。当细胞暴露于高温环境下,热休克蛋白会结合细胞内多肽形成热休克蛋白-多肽复合物,通过纯化这种复合物就能够发现一些新的肿瘤抗原。作为一种肿瘤疫苗,可以通过DC将热休克蛋白-肿瘤肽复合物通过MHC class Ⅰ和MHC class Ⅱ途径呈递给T 淋巴细胞,从而诱导产生免疫应答。DC 有一个特殊受体(CD91)能与热休克蛋白结合,并促使DC的成熟。另外,热休克蛋白-肿瘤肽复合物能作为一种体内的危险信号,诱导机体产生更强的免疫应答。用于临床免疫治疗的热休克蛋白可以含有一种抗原或多种抗原,还可以从新鲜肿瘤标本中获得个体化的热休克蛋白-肿瘤抗原复合物。一项研究提取人肺腺癌GLc-82细胞热休克蛋白抗原肽复合物,免疫接种预防或治疗小鼠肺癌模型,结果预防接种可保护小鼠免受肿瘤细胞的攻击,治疗接种可抑制肿瘤细胞的生长、延长生存期。