細(xì)胞因子在免疫治療中的應(yīng)用
摘要: 免疫治療即為通過人體自身免疫系統(tǒng)攻擊癌細(xì)胞達到治愈癌癥目的的治療方法,它已成為除傳統(tǒng)化療、放療以及靶向治療以外的新型癌癥治療方法,且優(yōu)勢明顯。而細(xì)胞因子在免疫治療中扮演了怎樣的角色呢?
免疫治療即為通過人體自身免疫系統(tǒng)攻擊癌細(xì)胞達到治愈癌癥目的的治療方法,它已成為除傳統(tǒng)化療、放療以及靶向治療以外的新型癌癥治療方法,且優(yōu)勢明顯。而細(xì)胞因子在免疫治療中扮演了怎樣的角色呢?
— 免疫治療種類 —
1.非特異性免疫治療
吞噬細(xì)胞、NK細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素(IL)、干擾素(IFN)、粒細(xì)胞-集落刺激因子(GM-CSF)等。直接給予相關(guān)細(xì)胞因子可能達到調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞激活、增殖的作用。目前有幾種重組細(xì)胞因子被美國食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)用于抗腫瘤免疫刺激劑,如IFN-α2a、IFN-α2b和IL-2等。另外,GM-CSF在臨床上也被用作移植患者或化療后癌癥患者的免疫重構(gòu)劑。
2.腫瘤疫苗
2010年,美國FDA批準(zhǔn)將sipuleucel-T疫苗用于無癥狀或癥狀輕微的轉(zhuǎn)移性激素抵抗性前列腺癌的治療,這標(biāo)志著腫瘤疫苗從基礎(chǔ)研究正式走向臨床應(yīng)用。
3.過繼性免疫細(xì)胞療法
即自體免疫細(xì)胞治療技術(shù)。這是指將體外激活的自體或異體免疫效應(yīng)細(xì)胞輸注給患者,目的是借此殺傷患者體內(nèi)腫瘤細(xì)胞。這也正是肺癌明智選擇共識中所涉及的免疫細(xì)胞治療部分?!皬纳鲜兰o(jì)80年代中期起,細(xì)胞生物治療興起,幾乎所有疾病都接受自體血回輸?shù)牧馨鸵蜃蛹せ畹臍?xì)胞(LAK細(xì)胞)治療,而2008年該技術(shù)又‘改頭換面’出現(xiàn),名字換成了‘細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞(CIK)免疫治療’。時至今日,此技術(shù)在全國各地廣泛開展起來,但有關(guān)前瞻性、回顧性的臨床研究都不能為其提供充足的證據(jù)支持。對美國臨床試驗(Clincal Trials)網(wǎng)站上登記的研究進行搜索后,發(fā)現(xiàn)全世界進行CIK免疫治療肺癌的只有中國,而中國也只有8項研究在此網(wǎng)站進行了注冊?!保ㄗⅲ阂詮V東省人民醫(yī)院吳一龍教授在“肺癌診治明智選擇圓桌會”上的發(fā)言。)
4.單克隆抗體
目前已經(jīng)有數(shù)十種單抗被批準(zhǔn)用于腫瘤治療,包括大家非常熟悉的曲妥珠單抗、西妥昔單抗、利妥昔單抗等靶向治療藥物,目前備受關(guān)注的程序性死亡受體1(PD-1)及其配體1(PD-L1)相關(guān)的免疫靶向治療藥物也隸屬于此類。
— 免疫細(xì)胞治療研究中常見的細(xì)胞因子作用機制 —

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
白細(xì)胞介素1(IL-1α、IL-1β):
IL-1α與IL-1β由不同的基因編碼,在體內(nèi)共用相同的受體,具有同樣的生物學(xué)活性。IL-1可體外刺激CD4+T細(xì)胞的增殖,誘導(dǎo)IL-2的產(chǎn)生,共刺激CD8+/IL1R+T細(xì)胞活化,并刺激成熟的B細(xì)胞增殖和免疫球蛋白的分泌。
當(dāng)IL-1α與IFN-γ和激活性CD3單抗合用時,可以明顯提高CIK 的細(xì)胞毒作用。
白細(xì)胞介素2(IL-2):
白細(xì)胞介素2廣泛應(yīng)用于促進T細(xì)胞和NK細(xì)胞的活化和增殖。白介素2能夠刺激NK細(xì)胞增殖、增加細(xì)胞毒作用并刺激NK細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子。
IL2活化T細(xì)胞的一個缺點是可以激活CD4+ FoxP3 Treg調(diào)節(jié)細(xì)胞。Treg可以抑制T細(xì)胞的活化和腫瘤殺傷。其次,白細(xì)胞介素2還可以誘導(dǎo)活化的T細(xì)胞凋亡。IL-2還會引起T細(xì)胞過度分化,形成殺傷能力較弱的老化T細(xì)胞。目前對IL2的觀點認(rèn)為它是T細(xì)胞的調(diào)節(jié)因子而不是純粹的激活因子。因此逐漸有被其他白介素如IL7, IL15,IL21等取代的趨勢。
白細(xì)胞介素4(IL-4):
IL-4通過抑制巨噬細(xì)胞的生長,從而引導(dǎo)單核細(xì)胞向DC方向分化。培養(yǎng)體系中不加IL-4時單核細(xì)胞將分化為巨噬細(xì)胞。同時,IL-4還有降低細(xì)胞表面CD14分子的表達。CD14表達水平的降低是單核細(xì)胞分化為DC的重要標(biāo)志。
白細(xì)胞介素-4的生物作用包括刺激活化B細(xì)胞和T細(xì)胞增殖、 CD4+T細(xì)胞分化成II型輔助T細(xì)胞,刺激Th2分泌IL-4, IL-5,IL-6, IL-10和IL-13。它也在調(diào)節(jié)體液免疫和適應(yīng)性免疫中起關(guān)鍵作用,誘導(dǎo)B細(xì)胞抗體類別轉(zhuǎn)換向IgE,上調(diào)MHC II的產(chǎn)生。
IL-4和GM-CSF 共同作用可使單核細(xì)胞定向分化為未成熟DC(immatureDC),此時的DC具有較強的抗原攝取和加工能力,但抗原遞呈能力較弱。因此建議與促DC成熟的TNF-α順序使用。
相對于IL4對Th2特異性的誘導(dǎo)作用,IL12可特異性誘導(dǎo)Th1的分化,從而維持長時程的抗腫瘤活性,在體外細(xì)胞培養(yǎng)中得到越來越多的應(yīng)用。
白細(xì)胞介素7(IL-7):
白細(xì)胞介素7通過與白介2共用γc受體亞單位,刺激T細(xì)胞的存活增殖和維持。白介素7可以為Na?ve T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞提供持續(xù)的刺激信號。相對于IL2的功能,IL7激活CD8+ T細(xì)胞而不會激活CD4+ FoxP3+ Treg細(xì)胞。在小鼠模型中,IL7可刺激抗原特異性T細(xì)胞的增殖,并在兩項臨床試驗中應(yīng)用。白介7的另一個臨床應(yīng)用為化療或造血干細(xì)胞移植后用于恢復(fù)T細(xì)胞數(shù)量。
白細(xì)胞介素15(IL-15):
白細(xì)胞介素15通過與白介2共用γc受體亞單位,刺激T細(xì)胞的活化與增殖。白介素15的在免疫細(xì)胞治療中的優(yōu)勢在于不會引起活化的T細(xì)胞凋亡。IL15在免疫治療中的另一個特性是維持記憶性T細(xì)胞,從而對長期抗腫瘤活性中起到重要作用。白介15抗腫瘤的特性源于其對CD8+效應(yīng)T細(xì)胞的刺激活性,同時IL15可活化NK細(xì)胞,NKT細(xì)胞和γδT細(xì)胞。
白細(xì)胞介素21(IL-21):
白細(xì)胞介素21與其他白介2家族成員一樣通過一個特異性受體亞單位及IL2受體γc亞單位復(fù)合受體發(fā)揮其生物學(xué)功能。IL21的多種生物學(xué)效應(yīng)包括:促進CD4+和CD8+ T細(xì)胞的增殖,增強CD8+ T細(xì)胞和NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性而不引起活化產(chǎn)生的細(xì)胞凋亡。
IL21與IL2相比一個顯著優(yōu)勢在于優(yōu)先擴增CD27+CD28+的CD8+ T細(xì)胞。通常認(rèn)為這一細(xì)胞類群是“年輕”的T細(xì)胞,具有更強的細(xì)胞毒作用。同時IL21不會引起Treg的擴增。由于IL21體外刺激抗原特異性T細(xì)胞產(chǎn)生和提高對抗原親和力的卓越效果,在免疫細(xì)胞治療中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
白細(xì)胞介素12(IL-12):
白細(xì)胞介素12是活化的T細(xì)胞和NK細(xì)胞的生長因子。促進CD4+ T細(xì)胞分化為CD4+ Th1 T細(xì)胞,增強CD8+ CTLs細(xì)胞活性。白介12通過多種機制促進免疫細(xì)胞的腫瘤殺傷活性,其作用機制與劑量、時間、其他相互作用的細(xì)胞因子等有關(guān)。在小鼠抗黑色素體內(nèi)模型中,高劑量的IL12通過NK細(xì)胞起作用,而低劑量的IL12則通過NKT起到腫瘤殺傷作用。
白細(xì)胞介素18(IL-18):
白細(xì)胞介素18能夠刺激NK細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞分泌伽馬干擾素(IFNγ),增強NK細(xì)胞與CD8+ T細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。白介18的其他生物學(xué)作用包括促進巨噬細(xì)胞的活化,Th1 CD4+ T細(xì)胞的發(fā)育,促進淋巴細(xì)胞表達FasL等功能。
粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF):
GM-CSF是發(fā)現(xiàn)最早的對于DC有作用的細(xì)胞因子之一。GM-CSF在DC培養(yǎng)中的功能是促進單核細(xì)胞向大巨噬樣細(xì)胞分化,促進細(xì)胞表面MHC II類分子的表達,從而增強細(xì)胞的抗原遞呈功能。此外,GM-CSF還可促進DC的存活。GM-CSF在多種腫瘤模型中表現(xiàn)出激活免疫反應(yīng)的活性。GM-CSF抗腫瘤活性來源于其激活巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DCs)的生物學(xué)功能。GM-CSF還能促進DC細(xì)胞成熟,促進共刺激分子上調(diào)和CD1d受體表達,從而參與抗原呈遞功能。早期的研究表明CD4+和CD8+ T細(xì)胞參與了GM-CSF激活的抗腫瘤免疫。最近的研究表明GM-CSF參與的抗腫瘤活性中,NKT起到重要作用。
伽馬干擾素(IFN-γ):
伽馬干擾素屬于II類干擾素可以激活巨噬細(xì)胞,誘導(dǎo)抗原呈遞細(xì)胞(APCs)上的MHC I, MHC II和共激活分子表達。此外,伽馬干擾素可以誘導(dǎo)蛋白酶體的表達變化從而增強抗原呈遞能力。伽馬干擾素還可以促進CD4+ T細(xì)胞向Th1分化,阻遏依賴于IL-4的B細(xì)胞亞型切換。伽馬干擾素通過磷酸化JAK1和JAK2蛋白進而激活JAK-STAT細(xì)胞途徑。
干擾素的免疫調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)在對宿主免疫細(xì)胞活性的影響,如對巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞等均有一定作用:促進巨噬細(xì)胞MHCⅡ類分子的表達,增強其抗原遞呈能力;促進B細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的分化,但不能促進其增殖;增強TH1細(xì)胞的活性,增強細(xì)胞免疫功能;增強中性粒細(xì)胞吞噬能力;活化NK細(xì)胞,增強其細(xì)胞毒作用;使某些正常不表達MHCⅡ類分子的細(xì)胞(如血管內(nèi)皮細(xì)胞、某些上皮細(xì)胞和結(jié)締組織細(xì)胞)表達MHCⅡ類分子,發(fā)揮抗原遞呈作用。
腫瘤壞死因子(TNFα):
TNF-α可下調(diào)未成熟DC的巨胞飲作用和表面Fc受體的表達,上調(diào)細(xì)胞表面 MHC I類、II類分子和B7家族分子(CD80, CD86等)的表達,使未成熟DC分化為成熟DC(mature DC),此時DC的抗原攝取和加工能力明顯減弱,而抗原遞呈能力顯著增強,可極強的激活T細(xì)胞。TNF刺激單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌IL-1,增強IL-2依賴的胸腺細(xì)胞、T細(xì)胞增殖能力,促進IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子產(chǎn)生,增強有絲分裂原或外來抗原刺激B細(xì)胞的增殖和Ig分泌。
細(xì)胞因子






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