肿瘤疫苗和肿瘤主动免疫疗法

肿瘤疫苗与肿瘤主动免疫疗法学习内容与要求•复习肿瘤疫苗的免疫学基础•掌握肿瘤疫苗的概念及设计原理•了解肿瘤疫苗的分类及应用概述•最早的肿瘤疫苗：1894年，Caley用细菌疫苗免疫机体时，观察到肿瘤缩小.•肿瘤疫苗面临的问题：肿瘤细胞的抗原性问题；动物肿瘤模型的特殊性问题。•免疫学、分子生物学的发展为肿瘤疫苗的研究提供了新的理论基础和技术方法。肿瘤疫苗与主动免疫治疗的理论基础•肿瘤抗原存在的证据•肿瘤的逃逸机制•机体抗肿瘤的免疫机制肿瘤抗原的发现肿瘤组织免疫肿瘤接种排斥肿瘤接种肿瘤生长20世纪20年代肿瘤特异性抗原?移植皮片移植排斥现象20世纪40年代不排斥排斥主要组织相容性抗原!MHCMHC20世纪50年代建立遗传背景基本一致的近交系小鼠肿瘤组织免疫肿瘤接种排斥肿瘤接种肿瘤生长MHCMHCMHCMHCMHC化学致癌剂甲基胆蒽(Methylchoanthrene,MCA)20世纪50年代排斥肿瘤肿瘤不被排斥肿瘤抗原基因的确定肿瘤抗原的分类肿瘤抗原的分类有多种方法根据肿瘤抗原的特异性分类肿瘤特异性抗原(tumor-specificantigen,TSA)肿瘤相关抗原(tumor-associatedantigen,TAA)根据肿瘤的诱发因素分类理化因素诱发的肿瘤抗原病毒诱发的肿瘤抗原自发肿瘤抗原和胚胎抗原（fetalantigen)肿瘤的逃逸•肿瘤细胞表达低水平MHC-I和II类分子•肿瘤细胞缺乏共刺激信号•肿瘤抗原提呈细胞加工处理抗原能力不足•T淋巴细胞诱导信号传递分子的丧失机体抗肿瘤免疫的机制机体抗肿瘤的免疫机制包括体液免疫、细胞免疫和细胞因子三大类。免疫细胞间、免疫细胞与细胞因子之间、免疫细胞与抗体之间都是相互影响、相互调节、相互依存的肿瘤疫苗与肿瘤特异性主动免疫治疗•肿瘤疫苗(tumorvaccine)即是利用肿瘤细胞或肿瘤抗原物质诱导机体的特异性细胞免疫和体液免疫反应，以调节机体免疫功能，达到治疗肿瘤的目的•特异性主动免疫治疗(specificactiveimmunotherapy，SAIT):将处理过的自体肿瘤、培养的肿瘤细胞或异体肿瘤制成的疫苗或基因工程疫苗给病人进行免疫接种，以激发患者自身对肿瘤的特异性免疫应答，这称为特异性主动免疫治疗•肿瘤疫苗发展分两个阶段•第一代疫苗：肿瘤组织或细胞提取液加佐剂•第二代疫苗：基因修饰肿瘤细胞，抗原提呈细胞或重组的肿瘤抗原。肿瘤疫苗的设计思路•肿瘤疫苗设计策略的总体思路:应用各种技术，增强免疫系统对肿瘤抗原的识别能力，改善免疫微环境，引发特异性抗肿瘤细胞免疫，阻止肿瘤进展，最终消除肿瘤.•提高肿瘤抗原的免疫原性，打破肿瘤免疫耐受。•一种理想的肿瘤疫苗：•诱导主动性免疫，特异性地消除扩散的肿瘤细胞；•能提供保护性的预防肿瘤复发的长期免疫记忆功能。肿瘤疫苗的分类•肿瘤细胞疫苗•分子疫苗•基因修饰的肿瘤细胞疫苗•以树突状细胞为基础的肿瘤疫苗•疫苗采用自体或同种异体肿瘤细胞或肿瘤细胞裂解物加入佐剂。•应用卡介苗（BCG）、短小棒状杆菌（PV）和左旋咪唑等具有佐剂作用的免疫调节剂，可非特异性刺激机体免疫系统，强化抗肿瘤免疫效应。一、肿瘤细胞疫苗•自身疫苗优点：特异性强缺点：制备复杂；免疫原性差。•异体细胞系疫苗：具有广谱的免疫原性，特异性差。二、分子疫苗•（一）肿瘤相关抗原肽疫苗:体外合成肿瘤相关抗原肽，将其单独或经提高免疫原性处理后制备瘤苗，诱导机体的抗肿瘤免疫应答。•可能产生两种后果：无反应性；对正常细胞的免疫应答。•（二）肿瘤特异性抗原肽疫苗：体外合成肿瘤抗原的免疫优势肽，将其单独或经提高免疫原性处理后制成的疫苗。•（三）癌基因及抑癌基因产物：如抑癌基因P53突变株产物、宫颈癌的人乳头状瘤病毒E6、E7基因产物、何杰金病及鼻咽癌EB病毒基因产物。（四）热休克蛋白疫苗肿瘤形成过程中，产生了肿瘤特异的小分子蛋白肽，HSP在参与细胞内正常蛋白质转运过程时也与这些异常的蛋白肽结合，因而肿瘤组织的HSP由于结合小分子肽而具有免疫原性。(五)热休克蛋白HSP多肽复合物瘤苗•其优点为：①可活化多个CTL克隆；②HSP同种内不具多态性，可实现同种内相互免疫；③可避免有抑制免疫的核酸或细胞因子进入机体；④不需应用佐剂；⑤可诱导机体产生持久的T淋巴细胞免疫。（六）病毒瘤苗及重组病毒瘤苗•有些病毒基因编码的蛋白对肿瘤细胞的生长是必需的，可将病毒蛋白制成疫苗。如HPV编码的E6、E7癌蛋白正在成为宫颈癌免疫治疗的靶点。•默克公司的4价6、11、16和18型人乳头瘤病毒重组疫苗，商品名为Gardasil。本品是首个有如下作用上市的疫苗：预防16和18型人乳头瘤病毒（HPV）引起的宫颈癌•重组病毒疫苗是以病毒为载体，将编码肿瘤抗原的基因导人病毒，借以表达肿瘤抗原的疫苗。这种疫苗既可以表达肿瘤抗原，也可以表达病毒抗原，而病毒抗原又具有增强肿瘤抗原免疫原性的作用，从而对肿瘤抗原起放大作用。三、基因修饰的肿瘤细胞疫苗（一）MHC修饰的肿瘤细胞疫苗（二）协同刺激分子基因修饰的肿瘤细胞疫苗（三）核酸疫苗•核酸瘤苗：将编码肿瘤特异性抗原的裸DNA分子直接注入机体或者经载体携带后注入机体，肿瘤DNA被体内肿瘤细胞或正常细胞识别并摄入，在细胞内表达肿瘤特异性抗原，引发机体持久的细胞和体液免疫.肿瘤DNA疫苗由质粒DNA骨架、抗原DNA和真核细胞基因调控序列组成.（四）细胞因子基因修饰的肿瘤疫苗•能增强机体免疫力的细胞因子转移到肿瘤细胞(IL-2IL-4IL-12GM-CSF)•IL-2可以促进CD8活化，识别肿瘤细胞•IL-4可以促进APC呈递肿瘤抗原•TNF可以促进HLA、肿瘤抗原、共刺激分子的表达。•IL-12可以刺激CD4、CD8、APC的活性。•GM-CSF可以将APC导向肿瘤。（五）免疫基因联合修饰肿瘤细胞疫苗•选择具有协同或互补作用的免疫基因联合修饰肿瘤细胞，以期在肿瘤免疫的不同环节发挥作用，可能会提高抗肿瘤效果。(六)编码特定产物的癌基因修饰的肿瘤•肿瘤中分离出某些癌基因产物，它们都是较为特异的肿瘤相关抗原。若将编码特定产物的癌基因导入肿瘤细胞，也可增强肿瘤抗原的免疫原性。（七）抗独特型疫苗•针对外来抗原的抗体分子（Ab1）可变区上Id可刺激机体产生相应的抗Id抗体（Ab2）。Ab2β具有与外来抗原相似的氨基酸排列顺序或空间构型，它能够在体内模拟始动抗原的作用。应用Ab2β的这一特性，可有目的地制备Ab2β，将其作为抗原的替代物用于基础和临床医学研究。•表达于肿瘤细胞的肿瘤相关抗原刺激小鼠产生相应的抗体(Ab1),用这种Ab1免疫另一小鼠可诱导产生针对Ab1的抗独型抗体,其中Ab2β（模拟肿瘤相关抗原）注入荷肿瘤的动物或病人可诱导出称之为抗-抗-独特型抗体的Ab3，由于这种Ab3与最初肿瘤相关抗原所诱导的Ab1具有相同的抗原特异性，因此又称为Ab1`（1）不含有传染性物质；（2）可大量制备抗Id的McAb；（3）某些保护性抗原决定簇为碳水化合物，不能用DNA重组技术获得，而某些抗Id可模拟碳水化合物抗原决定簇；（4）能诱导比灭活病毒更为有效的T细胞应答；（5）诱导抗原决定簇特异性的抗Id疫苗抗Id作为疫苗有以下优点例如，北京大学人民医院妇科肿瘤中心历经十余年,对卵巢癌抗独特型抗体进行了系列研究。早在上世纪90年代初期,他们采用自己制备的同位素标记抗卵巢癌单克隆抗体对卵巢癌患者进行放射免疫显像诊断,发现同样为Ⅲ期卵巢癌,显像组患者的3年生存期为63%,而对照组仅为25%。其机理是鼠源性单抗进入人体诱导产生了抗独特型抗体所致。四、以树突状细胞为基础的肿瘤疫苗•肿瘤抗原必须经过APC提呈才能激活初始T细胞，产生免疫应答，树突状细胞(DC)作为高效的专职性APC.在肿瘤免疫治疗中发挥重要作用。19世纪末在皮肤组织中发现朗格汉斯细胞（Langerhans，LC），当时认为LC就是巨噬细胞。1973年由Steinman和Cohn首次提出DC这个概念，认为LC属于DC范畴。DC具有独特的形态特点和运动能力，分布非常广泛。DC的研究历史DC是目前公认最强有力的抗原呈递细胞，对体内静息型T细胞的激活最有效率。可以激活CD4+辅助T细胞和CD8+细胞毒T细胞。DC的功能及其应用研究DC疫苗的制备致敏DC的方法抗原肽完全细胞性抗原抗原基因转染肿瘤细胞提取物致敏DCs肿瘤细胞与DCs的融合肿瘤细胞来源的RNA致敏DCs（一)细胞性肿瘤抗原致敏DC•细胞性肿瘤抗原易于获取、制备简便，有较大的临床应用潜力.•其不足之处是：①所需要的瘤细胞数量多；②非相关抗原量大且种类多，易诱发自身免疫病；③刺激剂量难以确定。目前应用较广泛的是肿瘤抗原致敏DCMHCⅠ类分子限制性的抗原多肽冲击DC,以诱导特异性肿瘤免疫,已处于临床试验阶段。可以诱导CD8+T细胞和CD4+T细胞应答，全面调动机体的抗肿瘤免疫。（二）利用抗原肽致敏DCs缺点是:抗原的表位必须是已知的；其应用受MHC限制；抗原表位单一,易使肿瘤细胞通过抗原变异产生免疫逃逸。利用抗原肽致敏DCs把编码已知或未知TAA的基因与合适的载体相连，直接注入DC，使DC内源性地表达肿瘤抗原分子,通过与内源性途径提呈MHCⅠ类分子限制性抗原用于介导目的DNA进入DC的方法包括非病毒载体介导法和病毒载体介导法两类。（三）抗原基因转染致敏DCs目前DC的临床研究已相当广泛，在黑色素瘤、卵巢癌、肾癌、乳腺癌、前列腺癌、淋巴瘤及各种血液性肿瘤的研究中已经取得了令人鼓舞的结果。DC治疗肿瘤的临床应用链亲和素标记的细胞因子修饰生物素化的肿瘤细胞疫苗•链亲和素(SAStreptavidin，SA)是由亲和素链霉菌产生的非糖基化同源四聚体蛋白。Tetrameranalysisofantigen-specificCD8+Tcells.AlthoughsomeinteractionofTcellswithMHCdimerscanbedetected,reproduciblestainingisbestobtainedwithtetramers.ThesetetramersmustbeformedinsolutionbeforetheadditionofTcells—addingfluorescentstreptavidinaftertheincubationofcellswithmonomersdoesnotleadtocelllabeling.Thetetramersthemselvesmightbindtogethertoformhigher-orderoligomers.GM-CSF/TNFα膜表面修饰RM-1细胞疫苗治疗前列腺癌•GM-CSF可促进DC细胞成熟，并诱导巨噬细胞释TNFα。•TNFα具有改变血管的通透性，也能促使DC细胞的成熟。疫苗制备GM-CSF/TNFα共同锚定修饰生物素化30%酒精灭活制备RM-1细胞悬液联合锚定细胞疫苗SA-GM-CSF/SA-TNFα同时锚定于RM-1细胞膜•YinW,HeQ,HuZ,etal,Vaccine.2010Jul12;28(31):4937-44.联合锚定疫苗显著延长正位前列腺癌小鼠的生存期YinW,HeQ,HuZ,etal,Vaccine.2010Jul12;28(31):4937-44.联合锚定疫苗抗肿瘤免疫反应机制•联合锚定疫苗刺激脾细胞分泌IFNγ,IL-4•联合锚定疫苗显著性增加脾CD4+、CD8+T细胞的总数YinW,HeQ,HuZ,etal,Vaccine.2010Jul12;28(31):4937-44.结论•SA-hTNFα/SA-mGM-CSF膜修饰肿瘤细胞疫苗能同时锚定SA-mGM-CSF和SA-hTNFα，并且保持hTNFα和mGM-CSF活性。•联合锚定疫苗有效地抑制前列腺癌的生长。YinW,HeQ,HuZ,etal,Vaccine.2010Jul12;28(31):4937-44.Anovelimmunotherapyforsuperficialbladdercancerby