细胞因子诱导杀伤细胞免疫疗法研究进展
2015-01-25黄泳立田华琴李宏良杨耀林梁贵文陈学彰黄小青王艳杰
黄泳立 田华琴 李宏良 杨耀林 梁贵文 陈学彰 黄小青 王 斌 王艳杰
(佛山市中医院肿瘤科,广东 佛山 528000)
细胞因子诱导的杀伤(CIK)细胞是一种新型免疫活性细胞,最早是 Schmidt-Wolf等〔1〕研究小组研制,通过干扰素(IFN)-γ,CD3单抗、白细胞介素(IL)-2诱导出CIK细胞进行抗肿瘤活性研究,发现在带有弥漫性组织淋巴瘤细胞(SUDHL)-4和弥漫性大B细胞淋巴瘤细胞(OCI-Ly)8淋巴瘤细胞株的C.B-17重症联合免疫缺陷(SCID)小鼠上使用CIK细胞治疗后,小鼠可以存活。本文对CIK细胞免疫疗法的研究进展进行综述。
1 CIK细胞疗法的原理
恶性肿瘤细胞能在细胞毒素剂下生存的能力是治疗恶性肿瘤的主要障碍。免疫效应细胞,如淋巴因子激活的杀伤(LAK)细胞〔2,3〕,肿瘤浸润淋巴(TIL)细胞〔4〕或 CIK 细胞〔1,5〕,可能适合杀伤对化疗抵抗的残留细胞。
CIK细胞同时表达CD3+和CD56+两种膜蛋白分子,故又被称为自然杀伤(NK)细胞样T淋巴细胞,兼具有T淋巴细胞强大的抗瘤活性和NK细胞的非主要组织相容性复合体(MHC)限制性杀瘤优点。因此,应用CIK细胞被认为是新一代抗肿瘤过继细胞免疫治疗的首选方案。现在这种潜在的抗肿瘤效应已经通过动物模式实验及临床试验得到很好的证实〔6〕。CIK细胞能够通过三种途径杀灭肿瘤细胞:①CIK细胞对肿瘤细胞具有直接杀伤能力:CIK细胞从形态学上与大的淋巴颗粒状细胞相似。表现出具有丰富的细胞质和包含大量粒酶和生孔素的颗粒〔7,8〕。Hock等〔9〕通过实验证明当 T 细胞缺失后,CIK细胞将失去抗肿瘤活性,说明CIK细胞的杀伤性是通过T细胞来实现的。已有研究证实这些刺激和扩增的T细胞可能通过细胞与细胞相互为联系而识别肿瘤标志,因通过抗体阻滞CD54、CD11c和NKG2D后(细胞与细胞的联系通道)后,将会显著减弱细胞因子毒性〔10〕。但利用抗体遮盖MHC或者T细胞反应性(TCR)时并不影响细胞因子毒性,说明这是一种非MHC限制性、非TCR依赖性机制〔11〕。进一步研究发现这种抗肿瘤活性是通过NKG2D-NKG2D配位基相互作用来介导,释放以穿孔素为基础的细胞毒性颗粒,从而导致肿瘤细胞裂解〔10,12〕,研究证实表达T细胞标志和NK细胞受体NKG2D标志的CIK细胞,它们能够识别并杀灭那些表达MHC相关Ⅰ类多肽(MIC)A和MICB,而MICA和MICB是一种在肿瘤微环境和病毒感染后表达的与应激相关的配体〔13〕。②CIK细胞的抗肿瘤效应的其中一个途径是通过辅助T细胞(Th1)细胞因子释放IFN-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α和白细胞介素(IL)-2等。这些因子不仅对肿瘤细胞生长有直接抑制作用,还可通过调节机体免疫系统反应性间接杀伤肿瘤细胞〔14〕。TNF-α是一种能够刺激免疫应答的致炎细胞因子,同时也是急性期蛋白、黏附分子和广泛的免疫介质剂,与包括化学增活素和其他如INF-γ在内的细胞因子一起具有协同作用。而IFN-γ是一种细胞因子,包含多重抗肿瘤效应,如直接抑制肿瘤生长,阻滞血管生成或刺激巨噬细胞。同时能够诱导MHC-Ⅱ类复合体的表达,并促进抗原提呈。而MHC-Ⅱ类分子能够增加具有对抗免疫效应细胞的肿瘤细胞的敏感性〔15〕。③诱导肿瘤细胞凋亡:Franceschetti等〔16〕研究发现CIK细胞表达Ⅱ型跨膜糖蛋白(FasL)。一方面增强了其对FasL(+)肿瘤细胞引发的Ⅰ型跨膜糖蛋白(Fas)-FasL凋亡的抵抗性,还可通过对Fas(+)肿瘤细胞诱导凋亡使其发挥慢性杀伤作用,保证抗肿瘤活性的长期持久〔17〕。
2 CIK细胞的疗效研究
Schmidt-Wolf等〔1〕研制的 CIK细胞在治疗 SU-DHL-4和OCI-Ly8淋巴瘤细胞株的C.B-17 SCID小鼠上获得成功。研究者通过种植SU-DHL-4和OCI-Ly8淋巴瘤细胞株在SCID小鼠上,成功模拟了人类淋巴瘤模型,并通过这个模型评价CIK细胞的疗效,发现CIK细胞能够杀灭淋巴瘤。而Lu等〔18〕发现LAK细胞在SCID老鼠-人类淋巴瘤模型上无效。因此,在与LAK细胞对比上,CIK细胞具有更强的细胞杀伤性及增殖率高的特点〔19〕,是新一代抗肿瘤过继细胞免疫治疗的首选方案。Hongeng等〔20〕通过对比儿童肿瘤患者自身培养的CIK细胞与外周血单核细胞进行细胞毒性试验发现,CIK细胞的溶解活性更强(45.5% ~64.5%vs 8% ~12%)。
CIK细胞疗法具有广谱的抗瘤优点,对常见的恶性肿瘤包括肝癌、肺癌、胃癌、肾癌、淋巴瘤及白血病等均有强大的抗癌作用。周启明等〔21〕微创治疗(血管介入及射频消融)联合CIK细胞疗法治疗肝癌患者,数据显示微创治疗联合CIK细胞疗法能够明显减低 1、1.5 年的复发率(8.89%vs 30%,15.56%vs 40%,P<0.05)。而进一步研究〔22〕表明CIK细胞辅助免疫疗法可以有效提高原发性肝癌患者经导管动脉化学栓塞术(TACE)术后的无进展生存期(PFS)及总生存期(OS)(mPFS 11 vs 5 个月,mOS 31vs 10 个月,P <0.05)。Hui等〔23〕研究显示,接受CIK细胞辅助免疫治疗的术后肝癌患者的1、3及5年生存率明显高于不接受治疗的对照组,但接受6个周期CIK细胞疗法比3个周期治疗并未显示出更好的疗效。Wu等〔24〕一个前瞻性随机对照研究表明,化疗联合CIK细胞疗法治疗晚期肺癌患者比单纯化疗,从疾病控制率(DCR)(89.7%vs.65.5%,P=0.030)、PFS 及 OS(mPFS 6.65 vs 4.67 个月 mOS 15 vs 11 个月 P<0.05)上比较均有提高。Su等〔25〕收集了16例术后复发的肾癌患者,均接受CIK细胞治疗。结果表明3例完全缓解(CR),1例部分缓解(PR),6例疾病稳定(SD)。结果提示CIK细胞过继免疫治疗安全有效,能增强转移复发的肾癌患者免疫功能。
Shi等〔26〕收集了151例已行胃切除术的Ⅲ/Ⅳ胃癌患者,随机分为免疫治疗组和对照组(不使用免疫疗法)。研究发现免疫治疗组的5年无疾病生存率比对照组高(28.3%vs 10.4%,P=0.044)。对于伴有肠型肿瘤的患者,5年总生存率及5年无疾病生存率较对照组提高(PFS 42.4%vs 15.7%,OS 46.8%vs 31.4%,P <0.05)。对于免疫治疗组,在第一次 CIK细胞治疗后的 1 w,CD3(+)、CD4(+)、CD4(+)/CD8(+)比率的水平分别增加了50.8%,26.5%和0.9%。2个月内逐渐降到基线水平,分别为62.6%,35.0%和1.4%。而在3个周期的免疫治疗后,免疫功能在2个月内能维持在高水平,分别达到(60.7 ±8.2)%,(34.2 ±7.1)%,(1.3 ±0.3)%。结论认为使用CIK细胞疗法作为辅助免疫治疗可以延长晚期胃癌患者的无疾病生存期(DFS),并显著地提高伴有肠内肿瘤型患者的OS。也许肠内肿瘤型是CIK细胞免疫疗法的其中一个重要适应证。
Hontscha等〔27〕回顾性分析了11个有关CIK细胞疗法的临床研究共426例患者,包含肝癌、胃癌、霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤等恶性肿瘤。其中10个研究使用了自体CIK细胞回输治疗方法,一共回输的细胞数量为21.9×109/L~5.2×1010/L,每次回输7.2×109/L~2.1×1010/L。其中 389例患者的疗效评价如下:24例CR、27例PR、40例轻度缓解(MR)、161例SD和129例疾病进展(PD),另有3例只描述了肿瘤体积缩小,相对危险度(RR)率23.7%,DCR率65.6%,而不良反应报道不多。Pievani等〔28〕在研究CIK细胞疗法治疗B细胞淋巴瘤时发现,利妥昔单抗及GA101(抗CD20单抗药物)可以分别提高CIK细胞15%和35%的细胞毒性。提示分子靶向药物联合CIK细胞疗法治疗恶性肿瘤可能获得更好的疗效。Tettamanti等〔29〕研究中诱导一种CD123嵌合抗原抗体的CIK细胞能有效地杀伤CD123+细胞和急性髓系白血病(AML)细胞,提示抗CD123嵌合抗原抗体能够有效地增强CIK细胞对AML细胞的杀伤性。这种治疗手段融合了CIK细胞和嵌合抗原抗体,对AML的治疗及CIK的进一步开发利用提供了宝贵经验。
3 CIK细胞疗法应用的展望
CIK细胞具有增殖快、杀瘤活性强、杀瘤谱广的优点,大量的循证医学证据表明CIK细胞疗法可以多次反复使用,对残留、转移、耐药的肿瘤有很好的缓解和控制作用,对化疗耐药的肿瘤细胞株亦有杀伤作用,特别适用于术后或疾病缓解后残留的肿瘤灶,疾病控制率达到65.6% ~89.7%,能延长 PFS及OS,可以提高患者的生活质量及机体的免疫功能,同时不出现严重的不良反应。
1 Schmidt-Wolf IG,Negrin RS,Kiem HP,et al.Use of a SCID mouse/human lymphoma model to evaluate cytokine-induced killer cells with potentantitumor cell activity〔J〕.Exp Med,1991;174(1):139-49.
2 Lynch DH,Miller RE.Induction of murine lymphokine-activated killer cells by recombinant IL-7〔J〕.J Immunol,1990;145:1983-90.
3 Grimm EA,Mazumder A,Zhang HZ,et al.Lymphokine activated killer cell phenomenon:lysis of natural killer resistant fresh solid tumor cells by Interleukin-2 activated autologous human peripheral blood lymphocytes〔J〕.J Exp Med,1982;155:1823-41.
4 Rosenberg SA,Spiess P,Lafreniere R.A new approach to the adoptive immunotherapy of cancer with tumor infiltrating lymphocytes〔J〕.Science,1986;233:1318-21.
5 Schmidt-Wolf GD,Negrin RS,Schmidt-Wolf IG.Activated T cells and cytokine-induced CD3+CD56+killer cells〔J〕.Ann Hematol,1997;74:51-6.
6 Rosenberg SA,Lotze MT,Muul LM.Observations on the systemic administration of autologous Lymphokine-activated killer cells and recombinant interleukin-2 to patients with metastatic cancer〔J〕.N Engl J Med,1985;313:1485-92.
7 Metha BA,Schmidt-Wolf IG,Weissmann IL,et al.Two pathways of exocytosis of cytoplasmatic granule contents and target cell killing by cytokine-induced CD3+CD56+killer cells〔J〕.Blood,1995;86:3493-9.
8 Verneris M,Ito M,Baker J,et al.Engineering hematopoietic graft:purified allogeneic hematopoietic stem cells plus expanded CD8+NK-T cells in the treatment of lymphoma〔J〕.Biol Blood Marrow Transplant,2001;7:532-42.
9 Hock H,Dorsch M,Diamantstein T,et al.Interleukin 7 induces CD4+T cell-dependent tumor rejection〔J〕.J Exp Med,1991;174:1291-8.
10 Verneris MR,Karami M,Baker J,et al.Role of NKG2D signaling in the cytotoxicity of activated and expanded CD8+T cells〔J〕.Blood,2004;103:3065-72.
11 Schmidt-Wolf IG,Lefterova P,Mehta BA,et al.Phenotypic characterization and identification of effector cells involved in tumor cell recognition of cytokine-induced killercells〔J〕.Exp Hematol,1993;21(13):1673-9.
12 Lu X,Zhu A,Cai X,et al.Role of NKG2D in cytokine-induced killer cells against multiple myeloma cells〔J〕.Cancer Biol Ther,2012;13(8):623-9.
13 Thorne SH,Negrin RS,Contag CH.Synergistic antitumor effects of immune cell-viral biotherapy〔J〕.Science,2006;311:1780-4.
14 De Maria A,Bozzano F,Cantoni C,et al.Revisiting human natural killer cell subset function revealed cytolytic CD56dimCD16+NK cells as rapid producers of abundant IFN-gamma on activation〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA,2011;108(2):728-32.
15 Bohem U,Klamp T,Groot M,et al.Cellular response to interferon-gamma〔J〕.Annu Rev Immunol,1997;15:749-95.
16 Franceschetti M,Pievani A,Borleri G,et al.Cytokine-induced killer cells are terminally differentiated activated CD8 cytotoxic T-EMRA lym phocytes〔J〕.Exp Hematol,2009;37(5):616-28.
17 Verneris MR,Kornacker M,Mailander V,et al.Resistance of ex vivo expanded CD3+CD56+T cells to Fas-mediated apoptosis〔J〕.Cancer Immunol Immunother,2000;49(6):335-45.
18 Lu PH,Negrin RS.A novel population of expanded human CD3+CD56+cells derived from T cells with potent in vivo antitumor activity in SCID mice〔J〕.J Immunol,1994;153:1687-96.
19 Schmidt-Wolf IGH,Iefterova P,Johnston V,et al.Propagation of large numbers of T cells with natural killer cell markers〔J〕.Br J Haematol,1994;87:453-8.
20 Hongeng S,Petvises S,Worapongpaiboon S,et al.Generation of CD3+CD56+cytokine-induced killer cells and their in vitro cytotoxicity against pediatric cancer cells〔J〕.Int J Hematol,2003;77(2):175-9.
21 周启明,吴沛宏,赵 明,等.原发性肝癌经综合微创治疗后联合细胞因子诱导杀伤细胞灌注的近期疗效观察〔J〕.癌症,2006;25(11):1414-8.
22 Hao MZ,Lin HL,Chen Q,et al.Efficacy of transcatheter arterial chemoembolization combined with cytokine-induced killer cell therapy on hepatocellular carcinoma:a comparative study〔J〕.Chin J Cancer,2010;29(2):172-7.
23 Hui D,Qiang L,Jian W,et al.A randomized,controlled trial of postoperative adjuvant cytokine-induced killer cells immunotherapy after radical resection of hepatocellular carcinoma〔J〕.Dig Liver Dis,2009;41(1):36-41.
24 Wu C,Jiang J,Shi L,et al.Prospective study of chemotherapy in combination with cytokine-induced killer cells in patients suffering from advanced non-small cell lung cancer〔J〕.Anticancer Res,2008;28(6B):3997-4002.
25 Su X,Zhang L,Jin L,et al.Immunotherapy with cytokine-induced killer cells in metastatic renal cell carcinoma〔J〕.Cancer Biother Radiopharm,2010;25(4):465-70.
26 Shi L,Zhou Q,Wu J,et al.Efficacy of adjuvant immunotherapy with cytokine-induced killer cells in patients with locally advanced gastric cancer〔J〕.Cancer Immunol Immunother,2012;61(12):2251-9.
27 Hontscha C,Borck Y,Zhou H,et al.Clinical trials on CIK cells:first report of the international registry on CIK cells(IRCC)〔J〕.J Cancer Res Clin Oncol,2011;137(2):305-10.
28 Pievani A,Belussi C,Klein C,et al.Enhanced killing of human B-cell lymphoma targets by combined use of cytokine-induced killer cell(CIK)cultures and anti-CD20 antibodies〔J〕.Blood,2011;117(2):510-8.
29 Tettamanti S,Marin V,Pizzitola I,et al.Targeting of acute myeloid leukaemia by cytokine-induced killer cells redirected with a novel CD123-specific chimeric antigen receptor〔J〕.Br J Haematol,2013;161(3):389-401.