抗肿瘤疫苗的研究进展

李曼曼 柳祖辉 袁玉婷 苗梓韬 王云康 曹荣月▲

1.中国药科大学生命科学与技术学院，南京 210009；2.中国药科大学药学院，南京 210009

免疫治疗主要包括分子靶向疗法、体细胞疗法和细胞因子疗法、抗肿瘤疫苗、肿瘤基因疗法和生物化疗等[1-3]，目的是通过刺激人体自身免疫反应，增强机体免疫系统来对抗癌症，其中抗肿瘤疫苗是近年来研究的热点之一。从临床应用角度将疫苗分为两种[4]，即预防性疫苗和治疗性疫苗。目前已研发出的预防性抗肿瘤疫苗主要有宫颈癌疫苗及乙肝疫苗[5]。抗肿瘤疫苗与传统疫苗的区别在于抗肿瘤疫苗是一种治疗性的主动免疫疗法，其利用肿瘤细胞或肿瘤抗原物质激活机体免疫系统，产生特异性免疫应答，抑制肿瘤的生长、繁殖与扩散，以期达到控制或清除肿瘤的目的。

目前，在动物水平和临床试验中，抗肿瘤疫苗已经取得了良好的效果，一方面，其能诱导机体产生肿瘤特异性细胞毒T 细胞效应，另一方面，产生的不良反应也较少，因此，作为一种低毒、高效的治疗肿瘤的免疫疗法，抗肿瘤疫苗在临床治疗上有其深刻意义。

1 肿瘤免疫学

在肿瘤抗原刺激机体之前，非特异性免疫占主导，在刺激之后，机体产生特异性免疫。非特异性免疫又称天然免疫或固有免疫，是与生俱来的，其对各种入侵的病原微生物能快速反应。特异性免疫又称获得性免疫或适应性免疫，是经后天感染或人工预防接种而使机体获得对感染的抵抗力，一般是在抗原物质刺激后才形成，并能与该抗原产生特异性反应。

对肿瘤起主要控制作用的是特异性免疫中的细胞免疫（T 细胞），起主要作用的是细胞毒T 淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）或CD8+，活化后的CD8+T细胞在CD4+辅助T 细胞分泌的细胞因子（如IL-2）作用下，增殖分化成效应杀伤T 细胞，介导抗原特异性的CTL 作用[6]。肿瘤相关抗原（tumor-associated antigen，TAA）存在于肿瘤细胞上，而正常细胞上不存在或者存在少量。癌症疫苗的目的是通过靶向TAA 来实现动员免疫系统攻击现有癌细胞。识别TAA 包括三个步骤,首先抗原递呈细胞（antigen-presenting cell，APC）提取加工抗原，然后，通过主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）将TAA 递呈到APC 表面。外源的多肽通过MHC-Ⅱ加工后递呈给CD4+淋巴细胞，而内源的多肽由MHC-Ⅱ加工后递呈给CTLs。然后，TCR 识别APC 中的MHC-抗原肽复合物，引起T 细胞增殖，最后，CTL 上的CD28 与APC 上B7 的共刺激信号相互结合，从而激活抗原特异性的T 细胞反应[7]。

肿瘤可以通过以下多种机制形成免疫逃逸：①很多TAA 由于自身抗原具有自身耐受的特点形成免疫逃逸；②肿瘤可以通过下调MHC 和改变细胞因子浓度的形式形成免疫逃逸；③肿瘤微环境还可以激活Treg 细胞或调节性CD4-CD25 T 细胞，通过下调CTL的效应，促进体内肿瘤的发生与生长[8]。

2 抗肿瘤疫苗的分类

抗肿瘤免疫应答主要由CTL 或CD8+执行，抗肿瘤特异性治疗的原则是诱导增强CTL 抗肿瘤的敏感性，以避免免疫选择和免疫抑制的发生。抗肿瘤疫苗根据其具体用途可分为预防性抗肿瘤疫苗和治疗性抗肿瘤疫苗，前者是利用与某些特殊肿瘤有关的基因来制备抗肿瘤疫苗，再接种于易感体质的正常机体，从而抑制肿瘤的发生和生长；后者适用于肿瘤发生之后，其以TAA 为基础，主要用于手术、放疗、化疗后的辅助治疗。

根据抗肿瘤疫苗的来源，又可将其分为细胞疫苗、DNA 疫苗、多肽疫苗、树突状细胞（dendritic cell，DC）疫苗等。

2.1 肿瘤细胞疫苗

利用物理、化学或生物方法对自身或异体肿瘤细胞进行处理，在保留其原有的免疫原性基础上，通过改变或消除其致瘤性来获得肿瘤细胞疫苗，再注入机体进行主动免疫，然而肿瘤细胞特异性抗原表达一般比较低，肿瘤细胞疫苗常无法有效地诱导机体产生抗肿瘤免疫应答。通常采用在疫苗中加入诱导免疫应答的细胞因子来解决这个问题，如GM-CSF、IL-2 等[9]，亦可导入细胞因子的编码基因，借此来达到增强疫苗免疫原性的目的。目前大量实验证实，在诸多的细胞因子中，重组粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GMCSF）效果最好。在疫苗的接种部位，局部表达的GMCSF 能够增加APC 数量，从而有效地捕获、加工和呈递抗原给T 细胞[10]，促进免疫应答。

2.2 DNA 疫苗

DNA 疫苗指直接接种质粒DNA，借助载体本身以及机体内的基因表达系统表达出期望的抗原。携带肿瘤抗原基因的质粒DNA 可以长期在宿主细胞内控制表达肿瘤抗原蛋白，进而诱导机体产生长期的免疫应答。肿瘤DNA 疫苗因能够同时刺激机体产生体液和细胞免疫而日益受到重视，然而研制肿瘤DNA 疫苗的难点以及突破点在于如何确保目的基因在机体体内的充分表达。相关研究显示，将编码细菌毒素、细胞因子、蛋白佐剂的DNA 与携带抗原基因的质粒DNA 相融合，能增强质粒DNA 的免疫原性[11-12]。

目前，临床上主要尝试将一些可以诱导免疫应答的细胞因子基因（如GM-CSF、IFN 等）导入肿瘤细胞，制成各种功能的抗肿瘤DNA 疫苗。

2.3 肿瘤多肽疫苗

T 细胞对抗原的识别并非识别完整的抗原分子，而是通过识别与MHC 分子结合递呈的抗原肽（短肽）。相应的合成肽不需要APC 的加工和处理，其能够直接与MHC Ⅰ类分子相结合。肿瘤多肽疫苗是指可被CTL 识别的肿瘤细胞特异性抗原多肽，其导入人体后能直接诱导体内CTL 的应答，激发机体免疫反应。

目前肿瘤多肽疫苗主要包括四大类，分别为肿瘤相关性抗原多肽疫苗、病毒相关多肽疫苗、肿瘤特异性抗原多肽疫苗、癌基因或抑癌基因突变多肽疫苗，其中最为理想的是肿瘤特异性抗原多肽疫苗，Parkbusrt 等[13]对gp100 的3 个多肽进行了修饰，修饰后的多肽与HLA-A0201 的亲和力显著增强。用修饰后的多肽致敏来自具有HLA-AZ 黑色素瘤患者的外周血淋巴细胞（PBL），结果显示修饰后的多肽能明显增强诱导特异性CTLs 的能力。近年来，研究比较热的还有血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）。有学者致力于从阻断肿瘤生长所必需的血液供应角度出发，利用分子克隆技术构建针对靶点VEGF来制备抗肿瘤多肽疫苗，也取得了初步的效果[14]。

2.4 DC 疫苗

作为机体内功能最强的专职APC，DC 是引发肿瘤抗原产生强免疫应答的关键。现有资料已证明肿瘤可使DC 功能失常、凋亡及免疫反应中的信号传导分子缺失[15]。APC 是机体免疫反应的首要环节，首先APC捕获抗原，经其加工、处理后，将抗原信息传递给淋巴细胞，进而引发机体的特异性免疫应答，而DC 是已知机体内最强的专职APC，通过激活静息T 细胞，表达高水平的共刺激分子、MHC 分子等方式在肿瘤免疫治疗中发挥重要作用。DC 起源于骨髓，然后迁移到有外源性抗原侵入的上皮组织，摄取抗原。DC 吞噬抗原后向次级淋巴结转移，在转移的过程中DC 逐渐成熟，吞噬能力下降，递呈能力加强。成熟的DC 与CD4+和CD8+细胞相互作用并激活细胞免疫应答，而未成熟的DC 倾向于诱导机体对肿瘤产生免疫耐受，这可能是由于未成熟DC 的表面共刺激分子表达低下所致[16]。

如果对DC 在体外进行扩增并使之负载TAA，再将这些负载有肿瘤抗原的致敏DC 重新回输至机体体内，则可解决因DC 功能缺陷而造成的肿瘤免疫逃逸问题，诱导机体产生有效的免疫应答，因此负载肿瘤抗原的DC 疫苗被认为是最具潜力的肿瘤免疫疗法[17-18]。

以DC 为基础的抗肿瘤疫苗显示出了良好的应用前景[19]。大多数临床试验已经使用在白细胞介素-4（IL-4）和GM-CSF 存在下培养的患者的外周血单核细胞进行离体操作来实现DC 疗法[20]。在这种条件下，一种基于DC 的离体自体细胞制备（provenge/sipuleucel-T）已被美国FDA 和其他国际监管机构所批准，其被认为是肿瘤免疫治疗的一个重要里程碑[21]。这种细胞制备需要前列腺癌酸性磷酸酶/GM-CSF 融合蛋白的存在，对于晚期转移性前列腺癌患者有效[22]。这是第一个自体主动免疫药物以及第一个真正的治疗性癌症疫苗，为同类产品的研发铺平了道路[23-24]。在相关的文献记载中，该方法已经在动物模型实施，并取得了一定效果，使动物产生了抗肿瘤的特异性免疫反应，并且从实验结果可以得出结论：该方法可以抑制鼠（C57BL/6J）肿瘤的生长[25]。

3 小结

肿瘤免疫治疗是继放疗、化疗和手术治疗之后的另一种治疗肿瘤的手段，已被公认为最具前景的肿瘤治疗方法。随着分子生物学等相关学科的发展，抗肿瘤疫苗的研究取得了很大进展，临床应用效果也有一定提高，但是目前抗肿瘤疫苗的研究仍处于初步探索阶段，不少抗肿瘤疫苗还处于基础实验阶段，实验结果受到多方面因素的影响，如受试个体差异、肿瘤种类、疫苗类型等，而且抗肿瘤疫苗的适用范围、应用的时间段以及与放疗、化疗配伍使用等尚无统一标准，因此抗肿瘤疫苗距临床应用还有一段距离。

研发抗肿瘤疫苗的核心问题主要包括如何克服肿瘤的免疫逃避、诱导靶向的细胞免疫、增强疫苗的免疫原性以及提高抗肿瘤疫苗的安全性等。目前，多种免疫因子和肿瘤免疫疗法的联合应用，可能为未来抗肿瘤疫苗的研究提供一个新的方向。制备的DC 疫苗不但在单独使用时具有抑瘤效果，且和化疗药紫杉醇联合使用具有协同作用。由此可见，免疫疗法和传统化疗联合治疗癌症可达到更好的效果。

目前抗肿瘤疫苗以治疗性为主，相信随着分子生物学和免疫学研究的不断深入，未来预防性抗肿瘤疫苗的研制也有望获得成功，肿瘤的免疫治疗将会成为一个进展更加迅速的新兴研究领域，成为肿瘤综合治疗的基本组成之一。

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