肿瘤疫苗的研究现状与进展

肿瘤疫苗的研究现状与进展 【摘要】 肿瘤是威胁人类健康的严重疾病，目前尚无完全有效的治疗方法。随着医学和生物技术的发展，肿瘤治疗方法已呈现多样化，肿瘤疫苗作为其中一种治疗策略正日益受到人们的关注。本综述对目前肿瘤相关疫苗的类型及研究进展情况进行了总结和分析，从而为进一步的研究提供一定的参考和借鉴。

【关键词】 肿瘤；疫苗；肿瘤疫苗；免疫 肿瘤疫苗(tumor vaccine)指通过肿瘤细胞相关抗原，包括肿瘤细胞、肿瘤细胞裂解物或肿瘤抗原诱导机体产生特异性细胞免疫和体液免疫反应，以调节机体免疫功能，达到抑制或消除肿瘤生长、复发或转移的目的。随着肿瘤免疫学和分子生物学的发展，人们对肿瘤的认识深入到了分子水平，有关肿瘤免疫识别和免疫调控的分子生物学原理为人们提供了深入了解肿瘤的强大武器，人们开始尝试利用多种方法制备肿瘤疫苗并利用其促进机体抗肿瘤免疫应答，从整体、细胞和分子等多个水平调控机体抗肿瘤免疫功能，为人们最终战胜肿瘤提供强有力的理论与技术。

1 肿瘤疫苗的免疫作用机制 肿瘤免疫耐受是肿瘤细胞逃避机体免疫系统监控的主要机制之一。导致肿瘤免疫耐受的因素较多且复杂，但其主要原因可能是由于肿瘤细胞缺乏一种或多种成分，导致其免疫原性低下，而这些成分是有效刺激机体免疫系统所必需的。导致肿瘤免疫耐受的因素主要包括：（1）肿瘤细胞的免疫原性弱；（2）肿瘤抗原的封闭、遮蔽与隔离；（3）MHC分子的低表达；（4）共刺激分子的缺乏；（5）抗原提呈功能障碍；（6）肿瘤细胞免疫豁免；（7）T细胞缺陷。鉴于这一机理的研究认为,人们通过研制大量的肿瘤疫苗来提高免疫系统对肿瘤的排斥。

2 肿瘤疫苗的生物学特点 肿瘤疫苗来源于自体或异体肿瘤细胞或其粗提取物，带有肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen，TSA)或肿瘤相关抗原(tumor associated antigen，TAA)。它可通过激发特异性免疫功能来攻击肿瘤细胞，克服肿瘤产物所引起的免疫抑制状态，增强TAA的免疫原性，提高自身免疫力来消灭肿瘤。TSA的免疫治疗可以启动以肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)反应为主的抗肿瘤效应，有效打击肿瘤，防止转移、复发且不伤及无关组织，其抗肿瘤特异性和免疫记忆性是其它方法所不能比拟的。它既可以独立地治疗肿瘤，又可与手术及放疗、化疗结合，具有疗效高、特异性强、不良反应小等优点，尤其对于中晚期已经发生转移的恶性肿瘤而言，它具有独到的治疗作用，故在肿瘤综合治疗中占有重要地位。

3 肿瘤疫苗的类型 根据肿瘤疫苗的具体用途，可分为两种：一种是预防性疫苗，如用与某些特殊肿瘤发生有关的基因，制备疫苗后接种于有些类遗传易感性的健康人群，进而可以控制肿瘤的发生。另一种是治疗性疫苗，用于肿瘤发生后。它以肿瘤相关抗原为基础，主要用于化疗后的辅助治疗。根据肿瘤疫苗的来源，又将其分为细胞疫苗、多肽疫苗、核酸疫苗、病毒疫苗等。根据肿瘤疫苗抗原性已知与否及其组成，将其分为抗原异性分子型肿瘤疫苗与非抗原特异性细胞型肿瘤疫苗。 3.1 细胞疫苗 细胞包容了机体免疫所需的所有基本成分，如抗原等。以细胞作为疫苗有其独特的优势，细胞疫苗是目前使用最多、效果最好的肿瘤疫苗，包括肿瘤细胞疫苗、基因修饰疫苗、树突状细胞疫苗及融合细胞疫苗等。 3.1.1 全肿瘤细胞疫苗 即以肿瘤细胞为疫苗主体，辅以免疫佐剂或基因工程修饰的疫苗，其优越性是自体肿瘤细胞包容了所有自身肿瘤抗原。这类疫苗由于采用了全细胞免疫，实际上是多价疫苗，因此具有明显的优势。目前主要有以下几类细胞疫苗： 3.1.1.1 灭活肿瘤细胞加佐剂 肿瘤细胞疫苗的机制是在机体肿瘤组织中提取肿瘤细胞，经灭活处理后使瘤细胞丧失致瘤性，但仍保持其免疫原性和抗原性，将其主动免疫机体，在理论上能提供肿瘤细胞的所有抗原，包括特异性抗原和广谱性抗原，以期形成抗肿瘤免疫应答。但肿瘤细胞特异性抗原表达低下，并缺乏一些免疫辅助因子的表达，免疫原性低，常无法诱导有效的抗肿瘤免疫应答。因此，通常采用在疫苗中加入诱导免疫的细胞因子，或导入细胞因子的编码基因，或导入协同共刺激分子的编码基因，借此来达到增强疫苗免疫原性的目的。 3.1.1.2 基因工程全肿瘤细胞疫苗 采用基因工程修饰的目的是加强抗原提呈，几乎和免疫应答密切相关的分子都可以用来修饰肿瘤细胞。主要有：（1）细胞因子修饰的肿瘤细胞疫苗；(2)MHC和B7分子修饰；（3）其他分子修饰：其他参与免疫反应的分子，如分子伴侣、热休克蛋白家族等；（4）细胞修饰或融合：将异种细胞或者自体免疫细胞与肿瘤细胞融合，来增强肿瘤的抗原性或者增强抗原的呈递能力。 3.1.1.3 免疫细胞疫苗 肿瘤细胞不能有效诱导免疫应答的另一个主要原因是肿瘤抗原不能有效提呈，用肿瘤抗原或免疫因子修饰抗原提呈细胞，尤其DC细胞，即可激活全身的抗肿瘤免疫反应。（1）DC细胞疫苗：DC细胞是功能最强大的抗原提呈细胞，且易于操作，同时DC细胞作为强大的APC，可以与其它类型疫苗联合应用，增加其它疫苗的效应，所以应用DC疫苗诱导抗肿瘤免疫引起了人们的极大关注。 常见如下：①肿瘤抗原激发的DC疫苗；②基因修饰的DC疫苗；③全肿瘤细胞激发的DC疫苗。DC疫苗目前已用于临床，如淋巴瘤、乳癌、肾癌等，都有一定喜人的成绩，但它也有不足的地方，所有的DC疫苗都只能个体设计、个体使用，还需要更简便的疫苗制备技术。（2）其他免疫细胞疫苗：利用不同类型的免疫细胞作为细胞免疫，都可能增强抗原提呈，如转染CD40的B细胞，从肿瘤原位分离的朗格汉斯细胞疫苗都可以诱导对肿瘤的保护性免疫。 3．1.2 其它类型细胞免疫 诱导肿瘤免疫，主要依赖于肿瘤抗原性的增强和抗原提呈能力的加强，采用其它细胞作为肿瘤抗原的载体，也可能诱导针对肿瘤的特异的主动性免疫。这类细胞通常易于获取，并能在体外扩增，容易操作。如采用成纤维母细胞为载体，转染乳腺癌cDNA文库，可以诱导的抗肿瘤免疫。不过，目前这类细胞疫苗应用不多，其安全性和有效性都有待进一步探讨。 3.2 多肽疫苗 多肽疫苗是通过将高剂量的肿瘤抗原多肽输送给APC表面空的MHC分子，形成肽-MHC-TCR复合物，引起相应的CTL反应，从而起到治疗肿瘤的目的。目前，人们已能通过分析肿瘤抗原编码基因的序列来确定可被CD8+T细胞识别的抗原表位，并通过改变抗原表位的构象或修饰抗原多肽的氨基酸残基等方法来提高多肽疫苗的免疫原性。与传统疫苗相比，多肽疫苗具有独特的优势：①抗原肽产生直接刺激，激活的免疫反应特异性高，并且不会引起自身免疫反应或免疫抑制；②疫苗通过化学方法合成，速度快，纯度高。然而，多肽疫苗虽然具有独特的优点，但也存在一些不足：①MHC限制性因素；②表位本身很小，免疫原性较弱，往往难以引起高强度的免疫应答；③免疫耐受问题。 3.3 核酸疫苗 核酸疫苗是利用基因重组技术生产的疫苗，又称为基因疫苗，包括DNA疫苗和RNA疫苗，由能引起机体保护性免疫反应的病原体抗原的编码基因和载体组成。进入宿主细胞后，并不与机体染色体整合，而是通过机体的转录表达系统表达蛋白抗原，激发机体产生细胞免疫应答和体液免疫应答，从而达到预防和治疗的目的。目前研究最多的是DNA疫苗，由于DNA疫苗不需要任何化学载体，所以又称为裸DNA疫苗。当携带有目的基因的质粒进入机体后，会通过细胞膜穴样内陷将质粒纳入，这样便会像自然感染一样激发机体的免疫系统，产生针对特异的抗原的保护和治疗性免疫反应。目前的研究认为核酸疫苗主要是通过活化两种免疫途径来产生作用的：一条是通过体液免疫途径，另一条是通过细胞免疫途径 。 由于核酸疫苗能诱导机体产生全面的免疫应答，不需要化学佐剂，可对其进行修饰，物理化学性质较为稳定，成本低廉，免疫方式多样化等特点，使其在治疗肿瘤方面具有很大的潜力和优势。此外，为了有利于DNA疫苗更加顺畅地进入靶细胞，增加其免疫应答，研究人员正在把目光转移到DNA疫苗的佐剂研究上来，一些细胞因子正在被研究应用。同时，随着研究的深入，一些新型的安全的免疫佐剂正在不断地被发现，多种佐剂的联合运用也在摸索。 3.4 独抗特型肿瘤疫苗 免疫细胞抗原受体及免疫球蛋白都有各自独特的抗原决定簇，即独特型（idiotype）。免疫网络学说认为，独特型和抗独特型的相互作用调节宿主的免疫应答。针对肿瘤抗原而形成的Ab1可以在体内诱导Ab2,Ab2的高变区则成为肿瘤抗原的内影像（internal image），具有和肿瘤抗原相似的结构，采用Ab2+佐剂作为疫苗，能够诱导机体产生特异的抗独特型反应而产生抗瘤作用。表达淋巴瘤idiotype的腺病毒疫苗，可以诱导保护性抗肿瘤免疫。有趣的是，采用模拟的idiotype也可以产生与抗原产生类似的免疫反应。研究表明，独抗特型疫苗与DC细胞联合或与一些免疫佐剂如CpG寡核苷酸联合可以增强免疫反应。 3.5 病毒疫苗 采用病毒疫苗诱导特异的抗肿瘤免疫，主要从两方面入手：一方面对于与病毒感染相关的肿瘤，利用灭活或者减毒的病毒作为疫苗，诱导机体免疫，达到预防或治疗肿瘤的目的；另一方面，主要利用病毒作为载体，将目的基因转入病毒细胞制备重组病毒疫苗，或直接使用溶瘤病毒作为非特异性的肿瘤疫苗。以病毒为载体的疫苗，是指将外源目的基因片段构建在病毒载体中，重组后的病毒载体导入机体后可表达目的蛋白，目的蛋白通过刺激机体产生特异性免疫学反应而达到预防某种疾病的目的。接种这类重组疫苗后除了获得对原来疫苗病毒保护外，同时获得插入基因针对疾病的保护。目前所使用的病毒载体主要包括逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒载体以及痘苗病毒载体等。 3.6 新型疫苗 3.6.1 “太空瘤苗”的研制 “太空瘤苗”是指由太空环境诱变的肿瘤细胞制备的疫苗。“太空瘤苗”的研制是人们对新型肿瘤疫苗研究的一种探索和尝试，人们希望太空环境的诱变能使肿瘤细胞的免疫原性得到充分增强,从而使太空诱变的肿瘤细胞成为具有超强免疫原性的超级抗原。2008年9月沈阳协合集团将4个菌株放入“神舟7号”送上太空后，科学家对这4株经过太空诱变培育的菌株进行了研究，希望这些新型菌株能用于肿瘤疫苗的研制。 3.6.2 纳米疫苗肿瘤 纳米疫苗是采用纳米技术构建的肿瘤疫苗。纳米微粒作为疫苗的佐剂，可以增强抗原的免疫原性，从而诱导更加强烈的免疫应答。此外，由纳米技术构建的缓