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肿瘤诱导的免疫抑制能够促进肿瘤生长、侵袭及远端转移,是限制机体抗肿瘤免疫应答的关键因素。参与肿瘤免疫抑制过程的物质主要分为两大类,一类是表达于T细胞、B细胞等多种免疫细胞上的免疫共抑制分子,包括PD-1(Programmed Death-1)、PD-L1(Programmed Death Ligand-1)、CTLA-4(Cytotoxic T Lymphocyte-associated Antigen4)、IDO(Indoleamine 2,3-Dioxygenase)等。另一类则是肿瘤相关免疫抑制性细胞,包括MDSC(Myeloid-derived Suppressor Cell)、Treg(Regulatory T cell)、TAM(Tumor-Associated Macrophages)等。这些免疫抑制细胞或免疫抑制分子均能通过直接或间接的影响T细胞免疫应答来促使肿瘤细胞的免疫逃逸,促进肿瘤的发展。本研究选取了PD-1及MDSC为研究对象,以探索解除PD-1及MDSC介导的肿瘤免疫抑制对机体免疫应答的影响。首先,我们着重研究解除PD-1导致的免疫抑制能否增强机体针对于弱免疫原性的肿瘤相关性抗原的免疫应答。具体来说,本研究利用表位替换的方法将CTB(Cholera toxin B subunit)的Q56-D59位氨基酸替换为Muc1中由20个氨基酸组成的VNTR片段。同时,利用同源重组的方法将mPD-1融合在CTB-Muc1的羧基端,并通过大肠杆菌分泌表达系统获得了CTB-Muc1-mPD1融合蛋白。该融合蛋白疫苗免疫BALB/c小鼠后能够同时产生针对Muc1和mPD-1的特异性抗体,而更重要的是:CTB-Muc1与mPD-1的联合能够显著增强Muc1的免疫应答。这说明,阻断PD-1能够增强机体对肿瘤相关性抗原的免疫应答。同时本研究的结果也提示,将PD-1等免疫检查点与靶向药物联用,可能产生更好的免疫应答及抗肿瘤效果。MDSC是最重要的免疫抑制细胞之一,按照表面标志物的差异,又可分为粒细胞来源的MDSC及单核细胞来源的MDSC两个亚群。虽然吉西他滨等化疗药物在动物模型上显示出对脾脏中的MDSC具有一定的抑制作用,但由于MDSC缺乏特异性的细胞表面标志物,目前还没有出现特异性靶向MDSC的药物或单抗。本研究将S100A8/9融合于CTB的羧基端,经大肠杆菌分泌表达系统纯化后得到CTB-S100A8/9重组蛋白。CTB-S100A8免疫BALB/c小鼠后能有效打破自身免疫耐受,产生高滴度的抗S100A8的抗体,并能有效降低外周血中M-MDSC(Monocytic-MDSC)的数量;其在4T1乳腺癌荷瘤小鼠模型中具有显著的抗肿瘤保护效果和抗肿瘤肺转移效果。CTB-S100A9免疫BALB/c小鼠后并没有产生阳性的抗体,但其依然对外周血中G-MDSC(Granulocytic-MDSC)的数量有显著的抑制作用,同时也能显著降低肿瘤重量,并减少肿瘤的肺部转移灶。以上结果说明,靶向MDSC确实有助于增强机体的抗肿瘤免疫应答。同时我们通过研究重组蛋白对机体固有的髓系来源的细胞(如M-MDSC、GMDSC、树突状细胞、巨噬细胞),Treg细胞及效应T细胞等的影响来近一步排除了免疫反应的干扰,明确了该重组蛋白免疫后对MDSC的抑制作用是具有特异性的。以上研究的结果说明,本研究设计的靶向PD-1及靶向MDSC的蛋白疫苗均能产生较好的免疫应答,为肿瘤的免疫治疗提供了一种新的思路。此外,本研究设计的蛋白疫苗与单抗药物相比,分子较小,生产工艺简单,生产成本较低。相比于偶联的蛋白疫苗,重组蛋白疫苗稳定性更高,成分单一,更有利于生产和质控,因此本研究设计的蛋白疫苗可能具有更高的经济和临床应用价值。