肿瘤的免疫疗法及其作用机制概述

施米丽，刘晓波

(大理大学药学与化学学院，云南大理 671000)

肿瘤的治愈一直都是临床难题，三大传统抗癌手段在临床上都有一定的治疗效果，这三种治疗手段的进步，在延长癌症患者的生存时间，改善患者的晚期生存质量中做出了突出贡献，但在大部分癌症的治愈中仍面临着严峻的挑战，其疗效的提高依然受到很大的限制[1]。

手术切除肿瘤只局限于癌症早期，然而很多癌症早期无法发现，此方法对晚期癌症预后非常差，手术治疗不仅会促使肿瘤转移还会使身体机能受到或多或少的损伤。化学疗法的疗效并不确切，其特异性很小，所以在抗肿瘤的同时会损害正常身体组织，其带来的不良反应非常多，致使癌症患者在治疗期间非常痛苦。放射疗法同样也会损伤正常细胞，放射疗法的副作用也普遍存在[2]。传统的抗肿瘤的方法基本无法治愈，还带有患者无法承受的副作用，所以人们一直在寻找新的治疗手段来弥补传统手段的不足。尤其是肿瘤的免疫疗法[3]，这是目前肿瘤治疗的补充[4]。肿瘤的免疫疗法是通过增强免疫系统的能力，加强和指导人体免疫系统识别肿瘤特异性抗原，从而根除肿瘤细胞。 18世纪末期，研究人员就一直在试图研究免疫疗法在肿瘤方面的应用，其正式开始于1891年，在1909年，Paul Ehrlich的假设中指出，免疫系统可以抵抗癌症的发展而保护宿主，从而为“癌症免疫监视”理论奠定基础。1999年Rosenberg S的主流癌症治疗的研究达到了免疫疗法的高潮，被《Science》杂志提名为“突破”。直到过去10年，免疫疗法在癌症治疗中才真正进入主流临床实践[5]。2013年Couzin-Frankel J的免疫治疗在癌症历史上是抗肿瘤免疫疗法的里程碑[6]。肿瘤的免疫疗法是通过抗原来刺激先天免疫和适应性免疫系统，从而提高免疫系统的激活状态，来达到抗肿瘤的目的[7]。

1　肿瘤的主动免疫疗法

1.1　肿瘤疫苗的研究背景

肿瘤的主动免疫治疗主要是利用肿瘤细胞的免疫原性，采用各种有效的免疫手段，使宿主免疫系统产生对肿瘤抗原的抗肿瘤免疫应答，具体是给宿主注射以具有抗原性的疫苗[8](肿瘤疫苗)，肿瘤疫苗接种是一项具有吸引力的理论战略基础，许多正在进行的试验中，正在使用肽疫苗、细胞疫苗或基于病毒的方法来刺激适应性免疫系统识别和攻击肿瘤细胞[9]。早在1902年就有研究人员利用瘤苗进行抗肿瘤的实例，这也是免疫疗法用于抗癌症的开端。肿瘤疫苗治疗癌症经历了盲目尝试阶段，此阶段肿瘤疫苗治疗癌症未获肯定的疗效。之后又经历曲折进展阶段和发展阶段，此阶段的突破是瘤苗研究新的里程碑。随着肿瘤疫苗研究的不断进步和发展，肿瘤疫苗的耐受性好、毒性低、靶向性高等优点也陆续的体现出来了，并预示着其在抗肿瘤方面的发展前景。临床很多的癌症实例证明，肿瘤疫苗对很多种类的癌症患者都有很好的疗效。研究显示，肿瘤疫苗具有部分有效性、 安全性和耐受性等特点，这为癌症的免疫治疗展示了新的研究前景。

1.2　肿瘤疫苗抗肿瘤的作用机制

1.2.1通过激活免疫系统攻击肿瘤细胞基因疫苗是根据免疫反应的特性而设计的。一般情况癌细胞表面具有特异性抗原，并且能被免疫系统识别、破坏和清除[10]。当肿瘤细胞缺乏抗原表位或有非常弱的抗原的情况下，肿瘤会发生免疫逃逸，肿瘤细胞就不会被免疫系统识别[11]，而发挥不了清除肿瘤细胞的作用。因此可以从增强其免疫原性方面来入手，设计一个抗肿瘤的方法(基因疫苗的接种)。将基因片段插入到真核表达载体中，形成基因疫苗质粒。然后肌肉注射基因疫苗质粒到癌症患者体内，这种基因会编码能被免疫系统攻击的抗原，能促使患者的免疫系统攻击肿瘤细胞[12]。

1.2.2通过激活T细胞抗肿瘤当肿瘤发生免疫逃逸时，会出现共刺激分子及某些黏附因子的缺乏，导致免疫系统不能发挥强大的抗肿瘤作用[13]。由此设计了肽和蛋白疫苗(肿瘤抗原肽)，肿瘤抗原肽以抗原递呈细胞(antigen presenting cells,APC)的MHCⅠ递呈途径到达T细胞表面,以抗原肽为基础的疫苗直接表达肿瘤相关性抗原(tumor-associated antigen，TAA), TAA来源的抗原肽能够成功诱导CD8和CD4相关的特异性T细胞免疫应答，其治疗效果强、毒性更低[14-15]，抗原肽疫苗能够诱导机体产生针对肿瘤细胞的细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)反应。在肿瘤进展过程中，尽管抗原特异性T细胞可诱发适应性免疫应答，但免疫选择产生损失主要组织相容性复合物(MHC)Ⅰ类和Ⅱ类抗原的肿瘤细胞变体，并减少平衡期肿瘤抗原量。 此外，肿瘤衍生的可溶性因子有助于逃避免疫攻击，允许进展和转移[16]，因此，肿瘤会发生免疫逃逸，引起不彻底的免疫反应，所以设计了树突状细胞(dendritic cell,DC)疫苗，DC疫苗被分类为“人体细胞、组织或细胞”为基础的疫苗。DC疫苗是利用体外培养得到的，从体内分离白细胞CD14+单核细胞，体外培养5 d～6 d，在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)和白细胞介素4(interleukin 4，IL-4)刺激下，单核细胞分化为未成熟的树突状细胞，然后给予促炎症细胞因子肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、IL-1β、IL-6的鸡尾酒，以及前列腺E2(prostaglandin E2,PGE2)2 d可诱导DC成熟，可得DC疫苗，将其皮内注射到淋巴结附近皮肤后，DC会使用它们的趋化因子受体从皮肤迁移,通过淋巴管到达淋巴结[17]，激发T细胞参与的抗肿瘤免疫反应，还能发挥DC抗原递呈功能，来达到抗肿瘤的目的[18]。

1.2.3诱导内源性抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞反应来抗肿瘤细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte,CTL)识别肿瘤相关抗原(tumor-associated antigen,TAA)，在抗肿瘤免疫反应表现出明显的抗肿瘤作用[19]。肿瘤细胞能够在体内不断的恶性增殖,主要的原因在于它能够逃避免疫系统的识别,使得体内不能产生特异杀伤肿瘤的细胞毒性T淋巴细胞[20]。CTL是细胞介导的抗肿瘤免疫的主要效应因子。管理体外操纵自体肿瘤特异性T细胞和单克隆抗体对T细胞抑制信号的阻断作用，对黑色素瘤和肺癌患者有客观的临床益处。研究表明，CTL可以说明肿瘤疫苗是获得肿瘤特异性细胞毒性CD8+T淋巴细胞(CTL)的一种有效途径，可以介导肿瘤的保护性免疫[21]。一些能与T细胞表面受体结合的小肽能明显刺激CTL的产生，而发挥抗肿瘤作用，肿瘤疫苗通过接种于体内，由典型的MHC-Ⅰ限制的CT8+T细胞介导[22]，并诱导内源性抗原特异性CTL的反应，发挥抗肿瘤的作用。

1.2.4通过分泌细胞因子参与抗肿瘤细胞因子治疗是目前常用的肿瘤免疫疗法，采用化学合成或基因重组的方法生产出的抗原多肽、T细胞表位多肽及肿瘤抗原等形式的分子疫苗，以及将某些细胞因子基因、辅助刺激分子基因、MHCⅠ类抗原分子基因等转移入肿瘤细胞后，所制成的免疫原性增强的基因修饰疫苗，这些肿瘤疫苗免疫后能激发宿主分泌一些具有免疫应答的因子，如IL-2、α干扰素(interferon,IFN-α)、IFN-γ、粒细胞-集落刺激因子(granulocyte-colony stimulating factor，G-CSF)以及GM-CSF而产生抗肿瘤作用，将癌症患者的肿瘤细胞取出在体外进行培养，并将自体或异体的多个或单个基因与之进行融合，这个复合体会分泌一些刺激免疫系统产生免疫应答的因子，这些细胞因子可以产生一个使肿瘤细胞无反应性的环境，进而激发机体对肿瘤细胞的免疫应答[23]。

2　肿瘤的被动免疫疗法

2.1　肿瘤被动免疫疗法概述

被动免疫治疗中最具代表性的是过继性细胞免疫治疗，它是将自体免疫效应细胞在体外扩增[24]，将自体或异体的对肿瘤细胞具有免疫应答的免疫细胞回输到癌症患者体内，激活机体的免疫系统的免疫反应，来达到消灭肿瘤细胞的目的，也可以发挥直接的抗肿瘤作用。随着过继性细胞免疫治疗(adoptive cell immunotherapy,ACI)在抗肿瘤方面的不断研究和发展，ACI的肿瘤免疫疗法在临床上已经取得很好的疗效，在抗肿瘤的作用中起着很重要的作用。肿瘤的被动免疫疗法是给机体输注外源性的免疫效应物质，包括各种类型的抗体与某些能够直接杀伤肿瘤细胞的物质，如毒素、化疗药物、放射性核素等结合的肿瘤特异性单克隆抗体，或能结合两种特异性抗原的双功能抗体[8]，以及免疫效应细胞包括细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine-induced killer，CIK)、DC。由这些外源性的免疫效应物质在宿主体内发挥抗肿瘤作用，该疗法不十分依赖于宿主本身的免疫功能状态，即使在宿主免疫功能低下状态，仍能比较快速的发挥治疗作用。

CIK是一种异质的自然效应CD3+、CD56+自然杀伤T细胞，CIK通过体外培养外周血单个核细胞，可以很容易地获得。CIK细胞作为肿瘤免疫治疗的药理学工具，表现出MHC不受限制、安全有效的抗肿瘤活性[25]。将人骨髓或血液的单个核细胞在体外由多细胞因子和抗CD3单克隆抗体刺激后，诱导而得到的一类具有增殖速度快、杀瘤活性高、杀瘤谱广，低毒性特点的免疫效应细胞，是自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)活性的T淋巴细胞，属于T淋巴细胞范畴[26]，将CIK细胞用于抗肿瘤具有很多优点，如可以提高患者的免疫功能，清除癌症患者体内的微转移灶，延长癌症患者的生存期，还可以减少术后的复发而且输注安全，适当数量的CIK细胞对人体的骨髓干细胞和造血祖细胞毒性非常小，基本可以忽略[27]。国内外研究证实，C1K治疗无明显不良反应，是肿瘤治疗的一个新的突破，因此，可广泛应用于临床。

DC是体内具有启动、调控、维持免疫应答作用的细胞，具有摄取、加工、处理和递呈抗原的功能，能杀伤多种肿瘤细胞[28]。当癌细胞发生坏死，DC释放高迁移率族蛋白B1(high mobility group box-1 protein,HMGB1)激活树突状细胞，活化树突状细胞(DCs)作为APC细胞成熟[29]，有研究已经揭示了DC抗肿瘤疫苗制备方法，DC疫苗可激活体内的免疫功能，发挥抗肿瘤作用，这是DC在抗肿瘤方面研究的突破性进展。根据DC在各种肿瘤的临床治疗中的效果可以看出，其治疗效果确切，非常具有研究价值。

2.2　肿瘤被动免疫疗法的作用机制

2.2.1CIK肿瘤免疫疗法的作用机制

2.2.1.1对肿瘤细胞的直接杀伤CIK细胞是过继性免疫治疗的主力军。与其他抗肿瘤药物相比,它可以在没有损伤机体免疫系统结构和功能的前提下,直接杀伤肿瘤细胞[30]，癌症患者体内外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)对肿瘤细胞没发挥出很好的杀伤活性，或许是因为癌症患者体内穿孔素和颗粒溶素的量达不到正常水平，当CIK表面的CD3与TCR结合后，可诱导胞浆释放穿孔素和颗粒溶素，所以可以人工激活CIK细胞表面的CD3受体，从而发挥直接的抗肿瘤作用。此外，淋巴细胞功能相关抗原1(lymphocyte function associated antigen 1,LFA-1)和动物细胞黏附分子(cell adhesion molecule 1，ICAM-1)也可激活CIK细胞发挥直接抗肿瘤作用。

2.2.1.2分泌大量的细胞因子除CIK直接杀伤作用癌细胞外，也可以通过调节免疫功能,分泌多种细胞因子。许多研究表明，经肿瘤细胞刺激后，促炎症水平细胞因子，如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)和CIK细胞分泌的白介素2 (interleukin 2,IL-2)显著上调，这些细胞因子进一步增强全身抗肿瘤活性[31],诱导Th1免疫应答。细胞因子介导的(IL-12)和依赖性(CD58)信号促进CIK细胞的杀伤能力，细胞因子提高了CIK细胞的抗肿瘤活性。这些细胞因子可促进细胞的增殖和细胞毒性部分通过抑制调节性T细胞(regulatory cell,Treg)的产生，它们既能直接抑制癌细胞，也能间接调节机体免疫系统间接杀伤癌细胞。

2.2.1.3诱导肿瘤细胞凋亡CIK是一个异质群体的CD8+T 细胞，从人外周血淋巴细胞(peripheral blood leukocyte，PBL)中产生，经过简单的体外扩增，通过一抗的孵育，分泌IFN-γ、IL- 2，可以通过由FasL介导的穿孔素杀死肿瘤细胞[25]， Shan Y H观察促姜黄素与CIK细胞对卵巢癌SKOV3细胞的凋亡作用，用免疫印迹法检测Curcumin治疗后卵巢癌细胞表面Fas蛋白和CIK细胞表面FasL蛋白的水平，发现姜黄素能促进Fas对SKOV3细胞和CIK细胞膜表面表达FasL。姜黄素能促进Fas对SKOV3细胞和CIK细胞膜表面表达FasL，这说明肿瘤细胞会导致具有抗肿瘤活性的效应细胞发生凋亡，CIK细胞可阻止这种效应细胞的凋亡，一些肿瘤凋亡基因处于静息状态，CIK对此具有活化的作用， 并诱导肿瘤细胞凋亡。

2.2.2DC抗肿瘤的作用机制

2.2.2.1通过T细胞发挥抗肿瘤作用最近由Khalil等在一份概述中提到，免疫疗法涉及肿瘤抗原的摄取和加工， APC激活CD4辅助T细胞，和随后招募的CD8细胞毒性T细胞直接杀伤肿瘤细胞[32]。DC产生IL-12，激活效应T细胞CD4 Th1和CD8 T，Th1产生IL-2进一步促进效应T细胞的增殖。CD4 Th1和CD8 T细胞杀死癌细胞[33]。在体外用肿瘤抗原修饰DC后，将其与MHC融合，将此融合体回输入癌症患者体内，其附着在细胞表面，与TCR结合，同时与DC表面高表达的CD80、CD86等共刺激分子协同作用，共同激活T细胞，启动CD8+细胞毒性T细胞介导的免疫应答[34]。

DC表面的分子与T细胞表面的配体结合后，可产生大量的细胞因子，激发初始T细胞增殖，诱导特异性CTL反应，调控机体的免疫应答增强机体的细胞免疫和体液免疫[35]。DC还能分泌趋化因子，专一性地趋化初始型T细胞，通过促进T细胞聚集，增强对T细胞的激发来启动和诱导免疫应答[36-37]。

2.2.2.2通过B细胞发挥抗肿瘤作用 DC在B细胞肿瘤的免疫疗法中也起着决定性作用，DC直接参了与B细胞的成熟和分化，从而促进B细胞分泌大量的免疫球蛋白IgM和IgA[32]，此外浆树突细胞(plasmacytoid dendritic cell,PDC )通过Ⅰ型干扰素(interferon，IFN)的分泌，直接诱导初始和记忆B细胞分化为浆细胞[38]，发挥抗肿瘤作用。

3　问题及展望

肿瘤免疫治疗在临床上的研究已经取得了突破性的效果，但是在各个领域仍然面临着很多挑战。

肿瘤疫苗治疗癌症时也会出现跟传统癌症治疗方法一样的漏洞，肿瘤疫苗在参与免疫系统的免疫应答时，对肿瘤细胞不够敏感，有时也会出现肿瘤细胞突变，而导致瘤疫苗不攻击肿瘤细胞，转而攻击对其敏感性的正常细胞，引发其他疾病。除此之外，肿瘤疫苗在临床上还有很多的不足，例如，肿瘤疫苗治疗肿瘤时，会发生肿瘤细胞避开免疫系统的攻击等问题。疫苗的免疫原性不够强，不能很好的发挥抗肿瘤作用，最重要的就是肿瘤疫苗的输注安全性和特异性还不能保证，这是今后肿瘤疫苗研究的重点[29]。

CIK细胞的制备工艺非常复杂，制备方法不够完善，目前正在寻找最佳的获得途径，在临床上虽然有很好的疗效，但是应用多少剂量，应用怎样的回输方式，什么时候什么症状开始回输入患者体内能发挥最好的疗效，怎样把握好临床护理可以使患者恢复到最好的状态，目前还在摸索阶段。CIK细胞的质量还没有确切的控制方法,如何与其他药物联合应用等都是接下来需要突破的问题。

DC在抗肿瘤治疗中也有很多需要改进的地方，例如，合适的DC接种剂量、最佳接种的间隔时间、DC疫苗佐剂联合应用、最佳DC负载方法、免疫频率、DC疫苗效果评价指标、合适的接种次数、有效的肿瘤抗原、最佳注射途径等，都会影响DC的抗肿瘤作用的强弱，这将是今后免疫治疗研究有待解决的问题。