肿瘤基因与分子疫苗的研究现状及进展
作者：娄彦艳 魏于全
单位：娄彦艳 魏于全(华西医科大学附一院肿瘤生物治疗研究中心，四川成都610041)
关键词：肿瘤；肿瘤疫苗；主动特异性免疫；基因；分子
癌症000129
分类号：R73；R73.51；R392.11 文献标识码：A
文章编号：1000-467X(2000)01-0090-02▲
肿瘤疫苗免疫治疗是利用肿瘤抗原进行主动免疫来激发、增强机体对肿瘤的主动特异性免疫反应。目前所研究的肿瘤疫苗主要是基因工程疫苗、肽疫苗、核酸疫苗、抗独特型抗体疫苗。
1肿瘤基因工程疫苗
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通过基因重组技术，将目的基因导入受体细胞而制备的疫苗。此种疫苗主要通过以下方面来增强其抗瘤效应，(1)提高机体抗瘤能力：外源基因的表达产物直接作用于免疫细胞，促进免疫细胞的生长、分化，从而提高机体的抗肿瘤能力，如多种细胞因子的基因转染肿瘤细胞。目前已在实验室研究转染的细胞因子有IL-2、IL-4、IL-6、B7、IFN-r、GM-CSF、IL-12、IL-15、IL-18等。其中IL-15、IL-18是近年来才开始研究的细胞因子。据报道，IL-15转染瘤苗可以提高人类T细胞对抗原的反应[1]。IL-18转染瘤苗可能通过CD4+T细胞和NK细胞引起潜在抗瘤效应，并发现此途径不同于IL-12和IFN-r的途径[2]。对细胞因子转染瘤苗的众多研究中显示IL-12和IL-2抑制局部肿瘤形成的作用最强，而GM-CSF是至今为止所评价的33个基因产物中效力最强的[3]。(2)增强肿瘤的免疫原性：通过表达MHC分子、转染肿瘤抗原、表达某些肿瘤细胞所缺失的共刺激分子来增强肿瘤的免疫原性。实验证明通过转染MHC分子可以增加MHC限制性肿瘤特异性抗原的表达，从而增加CD4+T细胞的活化。目前研究表明共转染B7和MHCⅡ基因可以弥补激活途径中须有B7参与的要求，从而相互协同增强免疫原性和抗瘤能力。B7基因导入具有肿瘤抗原的肿瘤细胞后还可以诱导机体打破肿瘤耐受状态，获得针对B7-1的原发肿瘤的抑制作用。并且新近研究还发现INF-r可以促使瘤细胞表面HLAⅠ类分子的表达显著提高，且其HLAⅠ类分子的专一位点A2表达的增强与HLAⅠ类分子总体增加一致，从而为免疫反应中的监测提供了途径。与肿瘤发生有关的抗原基因的导入也可以增强其免疫原性。目前研究较多的有CEA、AFP、MART-1或gp100。(3)基因产物可以直接杀伤瘤细胞：如INF基因导入肿瘤细胞可以使局部持续分泌TNF而直接杀伤肿瘤细胞。
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近年来，关于肿瘤基因工程疫苗研究的热点主要集中在GMCSF基因疫苗、多基因联合修饰疫苗，以及基因修饰树突状细胞构建树突状细胞疫苗，和免疫修饰基因与自杀基因的联合。GM-CSF是目前研究最多的细胞因子之一。GM-CSF可以增强粒细胞、巨噬细胞的活性，此外尚可做为免疫调节剂增强MHCⅠ类、Ⅱ类分子以及B7的表达，并可增强抗原递呈细胞的成熟和功能，尤其树突细胞[4]。有证据报道转GM-CSF的瘤苗较转其他因子的瘤苗能诱导更强的抗肿瘤免疫反应，且诱导的全身持久性免疫亦明显强于其他细胞因子的瘤苗。多基因联合修饰疫苗也是目前关注的焦点之一。现已就发现的多种细胞因子进行联合修饰，如B7-1与IL-4；IL-7和B7-1；IFN-r，GM-CSF和B7-1；B7-1，IL-12和肿瘤抗原等。但各作者的评价不一，其实际效果还有待于进一步探讨。树突状细胞(DC)是目前发现的最强的抗原递呈细胞，不但决定特异性免疫应答对抗原的选择，还可提供共刺激信号。因此，将肿瘤相关抗原多肽或蛋白冲击或致敏树突状细胞构建树突状细胞疫苗可以直接诱导CD8+CTL和CD4+Th应答及Th1和Th2细胞因子产生全面调动机体的抗肿瘤免疫[5]。多种细胞因子与自杀基因的联合转染可以纠正单用自杀基因不能增强免疫的缺点，又改善了单用细胞因子抗肿瘤作用不强的弊端。
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2肽疫苗
免疫学理论的发展已经证实在免疫反应中抗原须在胞浆内降解为短肽，最后形成肽-MHC-TCR复合体最终激发CTL反应，以为肽疫苗提供了理论依据。
肽疫苗主要包括：(1)肿瘤特异性抗原肽疫苗：其特异性高，作为肽疫苗是最为理想的选择。目前较明确的为黑色素瘤的MAGE抗原家族肽疫苗。(2)病毒相关肽疫苗：一些人类肿瘤的发生发展与病毒密切相关，这些肿瘤细胞有病毒基因，能编码合成病毒相关抗原作为机体免疫攻击的靶抗原。如人工合成肽HPV6E749-57(RAHYNIVIF)免疫小鼠后可以抵抗随后肿瘤细胞的攻击。此外EB病毒与鼻咽癌、Burkitt淋巴瘤；HBV与肝癌；人类T细胞白血病病毒与成人T细胞白血病等密切相关，从这些病毒编码的蛋白中研制肽疫苗对于相应类型肿瘤的防治具有重要价值。(3)癌基因、抑癌基因突变肽疫苗：癌基因、抑癌基因的改变在肿瘤发生、发展中起重要作用。改变的癌基因、抑癌基因产物可以成为机体免疫系统攻击的目标。因此，来源于癌基因、抑癌基因突变产物的肽疫苗在肿瘤的治疗及预防上具有重要意义，如已人工合成的P21-K-rasl-25突变肽可作为抗原肽被提呈到细胞表面[6]。
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3核酸肿瘤疫苗
核酸疫苗是由编码能引起保护性免疫反应的抗原基因片段和载体构建而成的，包括DNA疫苗和RNA疫苗，目前研究较多的为DNA疫苗。核酸肿瘤疫苗能够同时刺激机体产生体液免疫和细胞免疫，诱导许多亚单位疫苗不能诱导的CTL效应。核酸疫苗以其独具的优势而日益受到重视。研究发现人CEA-DNA疫苗可以激发CEA特异的体液和细胞免疫反应，表现为可抵抗同源表达CEA结肠癌细胞的再接种[7]。kimJJ等通过PSA的CDNA、CMV启动子，载体所构建的PSA-DNA疫苗免疫小鼠，可引起强烈持久的抗PSA的抗体反应，以及明显的Th细胞增殖和CTL的抗瘤反应[8]。目前DNA疫苗的研制有了新的进展，如编码抗体可变区基因的DNA疫苗已被用来引发抗独特型抗体反应。编码IL-2或IFN基因的DNA疫苗能引起较高的抗体滴度。最近报道，根据人类CTL表位而制成的DNA疫苗能引起MHC限制性的对每种表位的CTL反应。并且同时转载编码GM-CSF基因可以加强CTL反应[9]。
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4抗独特型抗体疫苗(Ab2疫苗)
抗独特型抗体具有模拟抗原及免疫调节的双重作用，同时能克服机体免疫抑制，打破免疫耐受故能代替肿瘤抗原诱发特异性主动免疫反应。自从Jeme的免疫网络理论提出以来，人们就已经开始了应用独特型疫苗进行主动免疫治疗的各项研究。目前针对黑色素瘤、结直肠癌、卵巢癌、B淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、乳腺癌的抗独特型抗体的研究取得了一定的成就。Wagner等首次将卵巢癌相关抗原CA125的独特型疫苗ACA125应用于进展期及复发卵巢癌患者的治疗中，并获得了成功[10]。目前对独特型基因工程抗体疫苗正在做进一步研究。如将Ab2β的轻重链可变区基因连接成单链抗体基因经重组构建后免疫动物，同样可引起体内的抗瘤免疫反应。
肿瘤疫苗的各种制备方法之间以及瘤苗与其他治疗方法之间可以联合应用。如新近报道，双特异性杂交抗体[Abs;bSAbHN×CD3andbsAbHN×CD28]可以提高任何新城鸡瘟病毒(NDV)修饰瘤苗的抗肿瘤作用[11]。不同抗原的DNA质粒融合而构建的DNA多价瘤苗[12]等均为肿瘤细胞疫苗的应用范围的提高和免疫效果的改进提供了新的思路。
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*通讯作者
参考文献：
[1]Garcia VE,Jullien D,Song M,et al. IL-15 enchances the response of human gamma delta T cells to nonpeptide microbial antigens [J]. J Immunol, 1998, (Correction of nonpetide)160(9)： 4322～ 4329.
[2]Osaki T,Peron JM,Cai Q,et al.IFN-gamma-inducing factor/IL-18 administration mediates IFN-gamma and IL-12-independent antitumor effects [J]. J Immunol,1998,160(4)： 1742～ 1749.
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[3]Dranoff G. Cancer gene therapy： conne-cting basic reasearch with clinical inquiry [J]. J Clin Oncol,1998,16： 2548～ 2556.
[4]Cebon JS,Cieschke GJ. Granulocy-te-macrophage colony-stimulating factor for cancer treatment [J]. Oncology,1994,51(2)： 177～ 188.
[5]Wang J,Saffold S,Cao X,et al.Eliciting T cell immunity against poorly immuno-genic tumors by immunization with de-ndritic cell-tumor fusion vaccines [J]. J Immunol,1998,161(10)： 5516～ 5524.
, 百拇医药
[6]Fossum B,Olsen AG,Thorsby E,et al. CD8+ T cells from a patient with colon carcinoma,specific for a mutant p21-Ras-derived peptide (Gly13-7Asp) are cytotoxic towards a carcinoma cell line harbouing the same mutation [J]. Cancer Immunol Immunother,1995,40(3)： 165～ 172.
[7]Conry RM,Lobuglio AF,Loechel F,et al. A carcinoembryonic antigen po-lynucleotide vaccine has in vivo antitumor activity [J]. Gene Ther,1995, 2(1)： 59～ 65.
[8]Kim JJ,Trivedi NN,Wilson DM,et al.Molecular and immunological analysis of genetic prostate specific antigen(PSA) Vaccine [J].Oncogene,1998,17(24)： 3125～ 3135.
, 百拇医药
[9]Thomson SA,Sherritt MA,Medveczky J,et al. Delivery of multiple CD8 cytotoxic T cell eitopes by DNA vacci-nation [J]. J Immunol,1998,160(4)： 1717～ 1723.
[10]Wagner U,Schlebush H,Kohler S,et al. Immunological response to the tumor-associated antigen CA125 in patients with advanced ovarian cancer induced by the murine monoclonal anti-idiotype vaccine ACA125 [J]. Hybridoma, 1997, 16(1)： 33～ 40.
[11]Hass C, Strauss G, Moldenhauer,et al.Bispecific antibodies increase T-cell stimulatory capacity in vitro of human autologous virus-modified tumor vaccine [J]. Clinical Cancer Research, 1998, 4： 721.
[12]Braun R,Babiuk LA,van Drunen Littel-vanden Hurk. Compatibility of plasmids expressing different antigens in a single DNA vaccine formulation [J]. J Gen Virol,1998,79： 2965.
收稿日期：1999-02-09
修回日期：1999-04-20, 百拇医药
单位：娄彦艳 魏于全(华西医科大学附一院肿瘤生物治疗研究中心，四川成都610041)
关键词：肿瘤；肿瘤疫苗；主动特异性免疫；基因；分子
癌症000129
分类号：R73；R73.51；R392.11 文献标识码：A
文章编号：1000-467X(2000)01-0090-02▲
肿瘤疫苗免疫治疗是利用肿瘤抗原进行主动免疫来激发、增强机体对肿瘤的主动特异性免疫反应。目前所研究的肿瘤疫苗主要是基因工程疫苗、肽疫苗、核酸疫苗、抗独特型抗体疫苗。
1肿瘤基因工程疫苗
, http://www.100md.com
通过基因重组技术，将目的基因导入受体细胞而制备的疫苗。此种疫苗主要通过以下方面来增强其抗瘤效应，(1)提高机体抗瘤能力：外源基因的表达产物直接作用于免疫细胞，促进免疫细胞的生长、分化，从而提高机体的抗肿瘤能力，如多种细胞因子的基因转染肿瘤细胞。目前已在实验室研究转染的细胞因子有IL-2、IL-4、IL-6、B7、IFN-r、GM-CSF、IL-12、IL-15、IL-18等。其中IL-15、IL-18是近年来才开始研究的细胞因子。据报道，IL-15转染瘤苗可以提高人类T细胞对抗原的反应[1]。IL-18转染瘤苗可能通过CD4+T细胞和NK细胞引起潜在抗瘤效应，并发现此途径不同于IL-12和IFN-r的途径[2]。对细胞因子转染瘤苗的众多研究中显示IL-12和IL-2抑制局部肿瘤形成的作用最强，而GM-CSF是至今为止所评价的33个基因产物中效力最强的[3]。(2)增强肿瘤的免疫原性：通过表达MHC分子、转染肿瘤抗原、表达某些肿瘤细胞所缺失的共刺激分子来增强肿瘤的免疫原性。实验证明通过转染MHC分子可以增加MHC限制性肿瘤特异性抗原的表达，从而增加CD4+T细胞的活化。目前研究表明共转染B7和MHCⅡ基因可以弥补激活途径中须有B7参与的要求，从而相互协同增强免疫原性和抗瘤能力。B7基因导入具有肿瘤抗原的肿瘤细胞后还可以诱导机体打破肿瘤耐受状态，获得针对B7-1的原发肿瘤的抑制作用。并且新近研究还发现INF-r可以促使瘤细胞表面HLAⅠ类分子的表达显著提高，且其HLAⅠ类分子的专一位点A2表达的增强与HLAⅠ类分子总体增加一致，从而为免疫反应中的监测提供了途径。与肿瘤发生有关的抗原基因的导入也可以增强其免疫原性。目前研究较多的有CEA、AFP、MART-1或gp100。(3)基因产物可以直接杀伤瘤细胞：如INF基因导入肿瘤细胞可以使局部持续分泌TNF而直接杀伤肿瘤细胞。
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近年来，关于肿瘤基因工程疫苗研究的热点主要集中在GMCSF基因疫苗、多基因联合修饰疫苗，以及基因修饰树突状细胞构建树突状细胞疫苗，和免疫修饰基因与自杀基因的联合。GM-CSF是目前研究最多的细胞因子之一。GM-CSF可以增强粒细胞、巨噬细胞的活性，此外尚可做为免疫调节剂增强MHCⅠ类、Ⅱ类分子以及B7的表达，并可增强抗原递呈细胞的成熟和功能，尤其树突细胞[4]。有证据报道转GM-CSF的瘤苗较转其他因子的瘤苗能诱导更强的抗肿瘤免疫反应，且诱导的全身持久性免疫亦明显强于其他细胞因子的瘤苗。多基因联合修饰疫苗也是目前关注的焦点之一。现已就发现的多种细胞因子进行联合修饰，如B7-1与IL-4；IL-7和B7-1；IFN-r，GM-CSF和B7-1；B7-1，IL-12和肿瘤抗原等。但各作者的评价不一，其实际效果还有待于进一步探讨。树突状细胞(DC)是目前发现的最强的抗原递呈细胞，不但决定特异性免疫应答对抗原的选择，还可提供共刺激信号。因此，将肿瘤相关抗原多肽或蛋白冲击或致敏树突状细胞构建树突状细胞疫苗可以直接诱导CD8+CTL和CD4+Th应答及Th1和Th2细胞因子产生全面调动机体的抗肿瘤免疫[5]。多种细胞因子与自杀基因的联合转染可以纠正单用自杀基因不能增强免疫的缺点，又改善了单用细胞因子抗肿瘤作用不强的弊端。
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2肽疫苗
免疫学理论的发展已经证实在免疫反应中抗原须在胞浆内降解为短肽，最后形成肽-MHC-TCR复合体最终激发CTL反应，以为肽疫苗提供了理论依据。
肽疫苗主要包括：(1)肿瘤特异性抗原肽疫苗：其特异性高，作为肽疫苗是最为理想的选择。目前较明确的为黑色素瘤的MAGE抗原家族肽疫苗。(2)病毒相关肽疫苗：一些人类肿瘤的发生发展与病毒密切相关，这些肿瘤细胞有病毒基因，能编码合成病毒相关抗原作为机体免疫攻击的靶抗原。如人工合成肽HPV6E749-57(RAHYNIVIF)免疫小鼠后可以抵抗随后肿瘤细胞的攻击。此外EB病毒与鼻咽癌、Burkitt淋巴瘤；HBV与肝癌；人类T细胞白血病病毒与成人T细胞白血病等密切相关，从这些病毒编码的蛋白中研制肽疫苗对于相应类型肿瘤的防治具有重要价值。(3)癌基因、抑癌基因突变肽疫苗：癌基因、抑癌基因的改变在肿瘤发生、发展中起重要作用。改变的癌基因、抑癌基因产物可以成为机体免疫系统攻击的目标。因此，来源于癌基因、抑癌基因突变产物的肽疫苗在肿瘤的治疗及预防上具有重要意义，如已人工合成的P21-K-rasl-25突变肽可作为抗原肽被提呈到细胞表面[6]。
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3核酸肿瘤疫苗
核酸疫苗是由编码能引起保护性免疫反应的抗原基因片段和载体构建而成的，包括DNA疫苗和RNA疫苗，目前研究较多的为DNA疫苗。核酸肿瘤疫苗能够同时刺激机体产生体液免疫和细胞免疫，诱导许多亚单位疫苗不能诱导的CTL效应。核酸疫苗以其独具的优势而日益受到重视。研究发现人CEA-DNA疫苗可以激发CEA特异的体液和细胞免疫反应，表现为可抵抗同源表达CEA结肠癌细胞的再接种[7]。kimJJ等通过PSA的CDNA、CMV启动子，载体所构建的PSA-DNA疫苗免疫小鼠，可引起强烈持久的抗PSA的抗体反应，以及明显的Th细胞增殖和CTL的抗瘤反应[8]。目前DNA疫苗的研制有了新的进展，如编码抗体可变区基因的DNA疫苗已被用来引发抗独特型抗体反应。编码IL-2或IFN基因的DNA疫苗能引起较高的抗体滴度。最近报道，根据人类CTL表位而制成的DNA疫苗能引起MHC限制性的对每种表位的CTL反应。并且同时转载编码GM-CSF基因可以加强CTL反应[9]。
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4抗独特型抗体疫苗(Ab2疫苗)
抗独特型抗体具有模拟抗原及免疫调节的双重作用，同时能克服机体免疫抑制，打破免疫耐受故能代替肿瘤抗原诱发特异性主动免疫反应。自从Jeme的免疫网络理论提出以来，人们就已经开始了应用独特型疫苗进行主动免疫治疗的各项研究。目前针对黑色素瘤、结直肠癌、卵巢癌、B淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、乳腺癌的抗独特型抗体的研究取得了一定的成就。Wagner等首次将卵巢癌相关抗原CA125的独特型疫苗ACA125应用于进展期及复发卵巢癌患者的治疗中，并获得了成功[10]。目前对独特型基因工程抗体疫苗正在做进一步研究。如将Ab2β的轻重链可变区基因连接成单链抗体基因经重组构建后免疫动物，同样可引起体内的抗瘤免疫反应。
肿瘤疫苗的各种制备方法之间以及瘤苗与其他治疗方法之间可以联合应用。如新近报道，双特异性杂交抗体[Abs;bSAbHN×CD3andbsAbHN×CD28]可以提高任何新城鸡瘟病毒(NDV)修饰瘤苗的抗肿瘤作用[11]。不同抗原的DNA质粒融合而构建的DNA多价瘤苗[12]等均为肿瘤细胞疫苗的应用范围的提高和免疫效果的改进提供了新的思路。
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*通讯作者
参考文献：
[1]Garcia VE,Jullien D,Song M,et al. IL-15 enchances the response of human gamma delta T cells to nonpeptide microbial antigens [J]. J Immunol, 1998, (Correction of nonpetide)160(9)： 4322～ 4329.
[2]Osaki T,Peron JM,Cai Q,et al.IFN-gamma-inducing factor/IL-18 administration mediates IFN-gamma and IL-12-independent antitumor effects [J]. J Immunol,1998,160(4)： 1742～ 1749.
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[3]Dranoff G. Cancer gene therapy： conne-cting basic reasearch with clinical inquiry [J]. J Clin Oncol,1998,16： 2548～ 2556.
[4]Cebon JS,Cieschke GJ. Granulocy-te-macrophage colony-stimulating factor for cancer treatment [J]. Oncology,1994,51(2)： 177～ 188.
[5]Wang J,Saffold S,Cao X,et al.Eliciting T cell immunity against poorly immuno-genic tumors by immunization with de-ndritic cell-tumor fusion vaccines [J]. J Immunol,1998,161(10)： 5516～ 5524.
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[6]Fossum B,Olsen AG,Thorsby E,et al. CD8+ T cells from a patient with colon carcinoma,specific for a mutant p21-Ras-derived peptide (Gly13-7Asp) are cytotoxic towards a carcinoma cell line harbouing the same mutation [J]. Cancer Immunol Immunother,1995,40(3)： 165～ 172.
[7]Conry RM,Lobuglio AF,Loechel F,et al. A carcinoembryonic antigen po-lynucleotide vaccine has in vivo antitumor activity [J]. Gene Ther,1995, 2(1)： 59～ 65.
[8]Kim JJ,Trivedi NN,Wilson DM,et al.Molecular and immunological analysis of genetic prostate specific antigen(PSA) Vaccine [J].Oncogene,1998,17(24)： 3125～ 3135.
, 百拇医药
[9]Thomson SA,Sherritt MA,Medveczky J,et al. Delivery of multiple CD8 cytotoxic T cell eitopes by DNA vacci-nation [J]. J Immunol,1998,160(4)： 1717～ 1723.
[10]Wagner U,Schlebush H,Kohler S,et al. Immunological response to the tumor-associated antigen CA125 in patients with advanced ovarian cancer induced by the murine monoclonal anti-idiotype vaccine ACA125 [J]. Hybridoma, 1997, 16(1)： 33～ 40.
[11]Hass C, Strauss G, Moldenhauer,et al.Bispecific antibodies increase T-cell stimulatory capacity in vitro of human autologous virus-modified tumor vaccine [J]. Clinical Cancer Research, 1998, 4： 721.
[12]Braun R,Babiuk LA,van Drunen Littel-vanden Hurk. Compatibility of plasmids expressing different antigens in a single DNA vaccine formulation [J]. J Gen Virol,1998,79： 2965.
收稿日期：1999-02-09
修回日期：1999-04-20, 百拇医药