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癌症疫苗新型佐剂探索

癌症免疫疗法是目前临床癌症治疗中的新型潮流。FDA最近批准了针对转移性前列腺癌的树突状细胞免疫疗法以及利用免疫抑制阻断型抗体PD-1,CTLA-4的免疫检查点疗法。尽管有这些突破,目前的癌症免疫疗法还是存在诸多限制。比如肿瘤疫苗释放效率低下,肿瘤组织特异性抗原的交叉呈递受阻,一系列的免疫抑制性细胞因子的作用,等等。

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先天免疫是抗肿瘤免疫的重要组成部分,因此介导先天免疫与后天免疫的信号分子能够作为抗癌的治疗靶点。树突状细胞(DC)是一类专门进行抗原呈递的细胞类型。在交叉呈递反应中,MHC-I的抗原在胞内体中进行加工,并通过外界的先天免疫信号激活胞内的TAP蛋白,使得MHC-I与抗原复合体形成。之前的研究大多集中在可溶性的抗原,对于颗粒状的抗原物质其交叉呈递的机制是否如此并不清楚。

 

颗粒状物质作为佐剂具有天然的优势:刚性的形状与大小能够增强其携带抗原的免疫原性,能够更特异地针对某一特定部位的细胞类群,并且能够保护抗原在胞外免受酶解。扁平的可透性微小硅颗粒(PSM)就是典型的代表。

 

在最近的一项研究中,来自美国休斯敦Methodist研究所的Haifa Shen课题组在《cell reports》上发表了一篇文章,介绍了PSM作为癌症疫苗佐剂对DC激活的机制。

 

首先,作者利用PSM包裹了带有荧光标记(FITC)的OVA抗原,然后在体外与DC细胞系共孵育。结果显示,在极短的时间内(30分钟),这些颗粒复合物能够充分被DC所吞噬。加入吞噬抑制剂cytochalasin D或者大胞饮抑制剂amiloride后,内吞的效率明显下降。这说明吞噬以及大胞饮都参与了细胞内吞PSM的过程。

 

之后,作者检测了DC对PSM包裹的OVA或者可溶性的OVA抗原的交叉呈递效率。他们通过将PSM复合体或可溶性OVA刺激过的DC与天然的CD8+T细胞(只能被MHC-I识别并激活)共同孵育,并比较了最终的CD8+ T细胞的激活程度。结果显示,PSM包裹的OVA抗原相比于可溶性的OVA能够使T细胞产生更多的IL-2。

 

接下来,作者观察了PSM在被细胞吞噬后在胞内的移动情况。通过成像的手段,他们发现PSM集中在早期的内吞小体,而极少几率出现在晚期内吞小体或回收内吞小体中。而与此不同,可溶性的OVA抗原在进入细胞后会快速降解,荧光信号逐渐消失。


作者之后分别用蛋白酶体抑制剂MG-132与epoxomicin,溶酶体抑制剂leupeptin进行干预。结果显示:对于可溶性抗原,蛋白酶体抑制剂能够抑制其交叉呈递,然而对于PSM抗原,溶酶体抑制剂与蛋白酶体抑制剂均能够抑制。之后作者通过TAP敲除小鼠证明了PSM抗原的交叉呈递是经典的信号通路。通过利用特异性识别OVA-MHC-I抗原复合体的抗体进行标记,作者发现经过PSM刺激后的DC表面表达更多的抗原复合体蛋白。

 

通过转录水平的分析,作者发现PSM抗原刺激相比于可溶性抗原刺激并不能提高炎性因子的表达水平,也不能促进DC的成熟(CD86,CD80的表达)。那么是什么原因使得DC交叉呈递的水平提高了呢?进一步分析,作者发现PSM的刺激能够提高DC表达I型干扰素的水平。之前的文章已经报道过I型干扰素能够促进交叉呈递与CD8+T细胞的活化。这与作者的预期相符。


通过遗传手段分析不同缺失突变的小鼠,作者发现该I型干扰素的上升依赖于先天免疫的关键蛋白分子TIRF与MAVS。


最后,作者通过体内实验证明PSM包裹的抗肿瘤疫苗能够明显抑制小鼠乳腺肿瘤的生长。以上事实证明了PSM是一类潜在的抗肿瘤疫苗佐剂。


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