1、 課程名稱：高級生物化學 專 業：細胞生物學 指導老師：教授 年 級：2011級碩士 姓 名： 學 號：insight progress 人類腫瘤免疫與治療的進展Steven A. RosenbergDivision of Clinical Sciences, National Cancer Institute, Building 10, Room 2B42, 10 Center Drive, MSC 1502, Bethesda, Maryland 20892-1502, USA給黑色素瘤或腎細胞癌患者服用interleukin-2實驗研究顯示免疫治療能使轉移性癌消退。惡性腫瘤抗原的分子鑒定

2、已經在發展免疫治療方面為癌癥患者開啟了一扇新的窗戶。臨床研究接種從癌抗原中分離出來的免疫多肽能提高癌癥患者體內的淋巴抗癌活性。高活性抗癌淋巴球從被免疫過的病人體內分離出后體外培養，然后用于癌細胞轉移治療。目前的研究目的在于弄清楚癌細胞是如何逃脫免疫系統的攻擊的。在備受稱贊的二十世紀，關于腫瘤的免疫治療的研究在免疫學中仍處于邊緣地位。高度懷疑人體中是否存在對腫瘤的免疫響應以及對可轉移鼠類腫瘤研究獲得的信息是否適用于人類。 British Journal of Cancer上一篇被廣泛引用的文章報道稱小鼠對27種自發癌癥都沒有免疫反應的證據，并推斷腫瘤的移植需要與人工免疫相關的病毒或化學感應。另一

3、個對腫瘤免疫治療的觀點時：對腫瘤的免疫弄掉左耳同時保持右耳完好無損就像一樣困難。在過去的15年，隨著以tumourhost相互作用為基礎的分子層面信息的增加，情況已經發生了很大的改變。隨著生物技術的日益成熟，在細胞免疫學基礎研究方面信息的積累已經使得一些生物試劑在藥理學總量上可運用，并在發展有效的免疫治療方面為癌癥患者開啟一個非同尋常的的可能性。此外，能參與免疫反應并形成含有編碼腫瘤抗原基因重組載體的轉基因細胞已經用于腫瘤的早期基因治療。在過去的二十年關于人類癌癥的免疫治療的進展方面的四個問題在這片綜合中將會討論，人類免疫治療能消退癌癥嗎？什么是參與人類抗原的免疫識別？抗腫瘤T細胞能通過腫瘤抗

4、原免疫在病人體內產生嗎？體內產生了抗腫瘤T細胞卻仍然限制腫瘤消退的機理是什么？免疫治療有效嗎？第一次明確表示免疫治療能引起已確立轉移性癌癥的消退是用給黑色素瘤或腎細胞癌患者服用interleukin-2（IL-2）試驗中。 IL-2是人類輔助型T淋巴細胞產生的一種細胞因子，它具有免疫調節保護作用，如被特定抗原活化后淋巴細胞的擴張。 IL-2對癌細胞沒有直接作用，高濃度IL-2對在試管中生長的癌細胞毫無作用。因此，在生物體內IL-2能增強抗腫瘤淋巴細胞的活性。選一些黑素瘤,腎癌以及非霍奇金淋巴瘤的患者服用大劑量的IL-2，發現其能夠消退甚至大塊的、已擴散的腫瘤。這些初步的研究表明：這些已經轉移的

5、癌癥患者中有15 - 20%的患者持續一個比較客觀的癌癥消退(50%總體減少),這些病人中的一半轉移瘤完全消退。在另一個IL-2處理409個患者的研究中,對8.1%患有轉移性黑色素瘤和腎臟癌的病人完全有效，9%的部分有效。在平均7.1年的回訪調查中,這些完全有效的病人中有82%從開始治療算起3-12年以上仍在持續、完全的消退(圖1),并且其中許多人可能已經康復。在對來自22個機構的255個轉移性腎癌患者和270個轉移性黑色素瘤患者的研究中取得了相似的結果。這些研究表明：這種相對簡單的免疫治療可以治愈人類多種器官的癌癥，并在分子水平上更好的理解這些復雜的抗腫瘤免疫過程。 Figure 1 Com

6、plete regression of a large liver metastasis from kidney cancer in a patient treated with IL-2. Regression is ongoing seven years later人體癌癥的哪個抗原被免疫識別？多種動物實驗研究表明：細胞免疫是抵抗腫瘤轉移與器官移植（基因不同）的原因，而不是體液免疫。除了作用于癌細胞中生長因子受體的抗體，使用抗體對體內腫瘤的生長已經沒什么作用。因此，將精力投入人類T淋巴細胞對抗原的識別是有意義的。CD8+cytotoxic T cells 和 CD4+T-helper ce

7、lls都能在人類白細胞抗原分子表面的小肽片段處于最佳狀態時識別抗原提呈。CD8+細胞能通過細胞表面一類HLA分子識別胞內細胞質蛋白消化后的的8-10個氨基酸的多肽，相反，CD4 +細胞使用一個不同的途徑呈遞被吞噬的胞外蛋白，在胞內核仁小體消化多肽后呈遞給細胞表面的二類HLA分子。因此，T細胞對抗原的識別包括多肽類的識別和特殊HLA分子的識別。這些抗原處理不同的途徑需要分離技術的發展來確定免疫抗體，可是這些都依賴于T淋巴細胞具有識別人體癌細胞的能力。許多被CD8+識別的抗體通過將互補DNA從癌細胞轉入靶細胞從而產生HLA分子之后用抗癌T細胞去證實的方法已被證實。另外，從人體癌細胞表面洗脫下來的多

8、肽或HLA分子能被脈沖到抗原呈遞細胞(APCs)并與用特定的抗腫瘤淋巴測試反應活性，對這些多肽純化測序后就就可以確定前體蛋白。第三種通常稱為“反向免疫學”的方法已經被成功應用到確定只在癌細胞表達的可疑蛋白并作為癌細胞抗原挑選出來。體外致敏技術被用來產生針對具體可疑抗原的T細胞,如果這些T細胞能特異性識別未受損的人體癌細胞，那么這個可疑蛋白就是癌細胞抗原。另一個被稱作SEREX的技術是基于假設產生的抗體對抗需要輔助者T細胞的抗原。來自癌癥患者的稀釋血清用于檢測癌細胞cDNA編碼的蛋白在原核細胞中的表達。因為識別人體黑色素瘤的T細胞產生較易,所以到目前為止絕大多數人類腫瘤抗原的確定都是源自這個腫瘤

9、類型,但是上皮組織腫瘤的許多抗原已被證實。被CD8+細胞識別并呈遞給一類HLA分子的抗體在Table 1列出。對被CD4 +細胞識別的人體癌細胞二類抗原的了解不如一類抗原。使用普通技術給靶細胞轉化cDNA是沒用的，因為蛋白的編碼不經過二類途徑，但有一個涉及cDNA庫篩選的新技術具有廣泛運用的潛力，融合編碼不變鏈基因序列從而引導被轉化的蛋白進入二類途徑。通過把融合載體轉化到改造的含有二類途徑分子的APCs，許多CD4 + T細胞識別的新的人類腫瘤抗原已經被證實。這些二類途徑癌細胞抗原的例子在Table 1列出。 關于癌癥的傳染性和發病率之間的關系有越來越多的證據。許多與腫瘤發生相關的病毒表示誘發

10、癌的蛋白質可作為免疫攻擊目標(Table 2)。因此,乳頭狀瘤病毒引發的宮頸癌E7和E6抗原決定簇，淋巴瘤EpsteinBarr virus (EBV)和作用于成人T淋巴細胞的人體T細胞吞噬病毒-1的抗原是兩種不同癌細胞抗原的代表。在治療癌癥時，對這些抗原的免疫或許是有效的,并且消除這些有傳染性的病原或許也是一個預防癌癥的方法。 已知許多不同的細胞內蛋白質是人類腫瘤抗原。Stoler et al估計在癌細胞中有11000個基因發生改變，基因組這樣不穩定性給癌癥抗原通過蛋白質的過表達或蛋白質突變所表達途徑的發展提供了多種機會。血液系統的腫瘤很獨特，它并不同大多數產生在固體組織的癌(本文的主題)。

11、在產生抗體時，B淋巴細胞可以表達通過基因重組產生獨特的抗體。因為每個B細胞克隆都能引起淋巴瘤作為一個腫瘤抗原表達其特異基因。接受骨髓移植白血病患者的移植物抗宿主（宿主反應）可以與移植物抗腫瘤聯系起來，提高化療效果（關于這個問題見Appelbaum的文章,第389 - 385頁)。這種抗原充當免疫攻擊目標還沒有清楚地證實。在過去的十年我們已經了解了很多的癌癥抗原，發現都表現出Box1中的四個原則。 能通過免疫在病人體內抗腫瘤T細胞產生嗎？癌癥的免疫療法是要么主動免疫要么被動轉化，而癌癥抗原的識別對這兩個區域有影響。被動的方法涉及具抗腫瘤活性的免疫細胞的轉移。 Landsteiner and Ch

12、ase第一次利用局限的過敏細胞描述動物間轉化的遲發型過敏反應。早期在小鼠體內的腫瘤免疫的研究表明：對腫瘤的特異性免疫可用被免疫的捐贈者脾或腹膜腔淋巴細胞轉移到正常小鼠。在做人體腫瘤抗原的識別前的人類早期研究中,體外轉入腫瘤患者的無人類白細胞抗原限制能力的LAK能識別并裂解癌細胞。盡管LAK細胞對實驗動物的微轉移病灶的治療效果明顯，但在人體的臨床實驗結果卻令人失望。培養大量來自切除腫瘤腫瘤的侵潤淋巴細胞(TILs)這一技術的應用使得T細胞能特異性識別來自約1/3的黑色素瘤患者的抗體。,當過繼后和白細胞介素-2（IL-2）一起轉移到黑色素瘤患者體內,TILs可以增加到1010 - 1011個細胞，

13、導致大約35%客觀療效指標(參考23、24)。IL-2單獨處理時客觀恢復率達到兩倍，并且對只有IL-2難以治療的患者也是。其他的研究中,過繼轉移淋巴組織增生或淋巴瘤患者體內新生地或人工培養的淋巴細胞可使得腫瘤消退。對已確定癌癥抗原的患者成功免疫促進體外產生并擴大用于免疫治療抗腫瘤T細胞。選擇抗腫瘤高活性的單一淋巴細胞大量克隆，這樣不僅可能產生新的被動免疫療法,而且提供了一種識別準確的介導腫瘤的排斥反應的細胞特性的方法。通過改變這些淋巴細胞的基因(比如,通過插入編碼抗腫瘤或細胞因子受體的基因，或者編碼抗腫瘤細胞因子的基因)來改進他們的抗腫瘤效果正在積極的研究。主動免疫在天花和小兒麻痹癥等傳染性疾

14、病上的成就給癌癥病人通過主動免疫預防或治療疾病提供了希望。在人類腫瘤抗原識別之前,癌癥疫苗免疫接種方法也取決于自體或同種異體整個癌細胞或癌癥細胞提取物的免疫(Box2)，但這種方法被存在于正常細胞內極少量的癌癥抗原分子所限制。已經嘗試各種不同的方法來提高整個腫瘤細胞免疫原性,包括在多種輔助劑作用注射這些癌癥細胞,或用編碼如granulocyte-macrophage colony-stimulating factor、腫瘤壞死因子或干擾素等細胞因子的基因轉化癌細胞。只有有限的證據證實這些方法在人體可以產生能識別未受損腫瘤細胞的T細胞。 人類腫瘤抗原的識別已經有了新方法-發展癌癥疫苗(Box2)

15、。來自未突變的分化抗原的抗原決定簇雖然在細胞中常大量出現，但對HLA分子常表現出很低的親和性。突變的抗原決定簇通常對HLA分子表現出高親和力,但通常是來自在癌細胞中表達相對較差的蛋白質。需要用每種不同類型的抗原做臨床試驗來確定哪些對介導抗腫瘤免疫作用是最有效的。用于分析評估抗免疫作用前后抗腫瘤免疫淋巴細胞的響應的多重實驗結果已獲得。免疫狀況的評估常局限于循環的淋巴細胞或淋巴結淋巴細胞,而不是腫瘤位點的淋巴細胞。編碼腫瘤抗原的基因的在大腸桿菌、酵母菌或桿狀病毒重組表達能產生大量用于免疫治療的單一癌癥抗原,盡管產生適合人體使用的重組蛋白難度和費用在很大程度上限制了這種方法的運用。許多研究都使用編碼

16、腫瘤抗原的重組病毒包括腺病毒,牛痘苗病毒、禽痘病毒31-33 免疫,但只有很少用這些方法產生抗腫瘤T細胞的報道,這或者是由于存在于大多數人體內抵御反病毒載體包膜蛋白的中和抗體的存在。當前很多研究強調重組禽痘病毒病毒的使用,因為人類之前沒有接觸過這些病毒和并且這些病毒在人體組織不能復制。為了防止可能對病毒包膜蛋白的免疫,運用一種將編碼癌癥的抗原的裸露基因直接注射到皮膚或肌肉的交替免疫方法。活體轉化DNA的低效率限制了對腫瘤抗原產生免疫響應的利用價值,盡管對致病原成功免疫已有報道。關于人類試圖用刺激像樹突細胞或朗格漢斯細胞等抗原呈遞細胞免疫應答產生癌癥疫苗的信息在不斷增加。這些嘗試有用APCs與腫

17、瘤抗原、腫瘤裂解物或tumour-derived肽脈沖重組，或者用重組病毒或RNA去感染。最近已經有免疫融合整個腫瘤細胞的樹突細胞的報道。 基于T細胞能識別腫瘤細胞表面的多肽提出使用來自腫瘤抗原免疫優性肽研究免疫，該方法已經非常成功地產生針對癌細胞抗原的較高水平循環T細胞。來自腫瘤抗原的多肽免疫原性現已通過改變錨定多肽到適當的HLA分子的特定位點的氨基酸取得大幅度增加，用這些改進的的多肽免疫接種能產生多達4%的循環CD8+ T細胞與自身的癌癥反應。為提高病人的免疫能力,預防在高風險個體中癌癥的復發采用免疫治療，這將是一個令人振奮的臨床研究領域。缺乏細胞因子時，用這些方法只有很少癌癥消退的的實例

18、。多肽疫苗與IL-2一起使用比單獨使用IL-2可能能對癌癥消退產生更好的效果。在一項研究中,當使用大劑量IL-2時，接受gp100改進肽分子(gp100:209 - 217(210M）)免疫的病人有30 - 35%客觀臨床反應(參考26, 40)，這是同樣條件下對大量病人只使用IL-2產生效果的兩倍。然而,發現IL-2和多肽同時使用與只用多肽相比循環抗腫瘤細胞變少,這可能是由于特定淋巴細胞靶與腫瘤位點相互作用,從而減少在循環中的這些細胞。阻止腫瘤消退的機理是什么？在體外試驗中，能識別在特異性識別癌癥抗原并破壞癌癥細胞的腫瘤浸潤淋巴細胞中生長的腫瘤,并有效地提高患者循環抗腫瘤T細胞活性免疫,這是個很復雜的問題。面對看似強有力的細胞抗腫瘤反應腫瘤為什么還能繼續生長呢?對這種現象的存在目前還沒有明確的解釋,但是已提出很多假說。抗腫瘤T細胞治療效果的影響因素可分為淋巴細胞的因素或腫瘤。許多腫瘤內發現的T細胞是CD8 +細胞。小鼠實驗以及人體初步實驗表明CD8 +細胞的存在并產生效果是取決于來自CD4 +細胞輔助因子。因此,一個成功的免疫反應依賴于CD4 +和CD8 +這兩種細胞的產生,其中的每一種細胞都是受獨特而不同的抗原所刺激。先前對克隆CD4 +細胞一些基本技巧對發現刺激CD4 +輔助因子參與反應的抗原是很有用的。雖然T細胞可以對抗腫瘤,但是目前可能還不能治療腫