胰腺癌疫苗研究现状

胰腺癌疫苗研究现状

黄莉莉1，缪华杰2，周国雄3*

（1南通大学附属医院重症医学科，江苏226001；2如皋市人民医院；3南通大学附属医院消化内科）

[摘 要] 基于疫苗为基础的免疫机理，利用天然免疫系统，尤其是对TAA的识别和对新抗原产生效应。抗癌疫苗接种的目的是激活和扩大肿瘤特异性T细胞，作为引发或增强原先存在的抗肿瘤免疫应答手段。根据胰腺癌疫苗的分类对细胞疫苗（肿瘤或免疫细胞）；蛋白质/肽疫苗；基因疫苗（李斯特菌疫苗）各类疫苗最新研究进展进行综述。

[关键词] 胰腺癌；免疫治疗；细胞疫苗；蛋白质疫苗；基因疫苗

胰腺癌恶性程度高，起病隐匿，早期诊断困难，确诊时常常已经属于晚期，预后很差[1]。近年来发病率迅速上升，美国癌症机构估计在2016年约有53 070例美国人被诊断为胰腺癌，41 780例死于该病[2]。因此，迫切需要对胰腺癌发病机制进行深入研究，寻找有效的治疗方法。最近的免疫治疗研究及临床试验主要针对肿瘤相关抗原而诱发体内抗肿瘤反应。被动免疫疗法包括体液免疫（如单克隆抗体）和细胞介导的免疫（如过继性T细胞转移）。主动免疫主要是疫苗研究，包括细胞疫苗（肿瘤或免疫细胞），蛋白质/肽疫苗和基因疫苗（DNA，RNA和病毒）。本文对胰腺癌疫苗的最新研究作一综述。

1 肿瘤疫苗的研究背景

1891年威廉·科莱博士第一次尝试通过瘤内注射灭活的化脓性链球菌和粘质沙雷菌（科莱毒素）刺激免疫系统以改善癌症患者的病情，但科学界对此持怀疑态度。随着癌症免疫学的研究和进展，治疗性癌症疫苗已获得临床验证。Sipuleucel-T是首个用于前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗，被美国FDA批准[3]。由于胰腺癌恶性程度高，预后差，治疗方法局限，即使经过综合治疗，其5年生存率仍然低于6%[2]。胰腺癌的发病率逐年上升，成为全球疾病主要死因之一，所以对于胰腺癌免疫治疗，成了近年来研究热点，安全、有效的疫苗成为未来治疗的目标，目前已有Algenpantucel-L疫苗用于胰腺癌治疗[4]。

2 疫苗为基础的免疫机理

癌细胞是由于遗传和表观遗传改变而从正常表型变为恶性表型，导致肿瘤相关抗原（tumor associated antigens，TAA）的表达。疫苗为基础的抗癌免疫疗法的原理是利用天然免疫系统，尤其是对TAA的识别和对新抗原产生效应。抗癌疫苗接种的目的是激活和扩大肿瘤特异性T细胞，作为引发或增强原先存在的抗肿瘤免疫应答手段。为了诱导强大的抗肿瘤免疫反应，TAAs必须呈递给T细胞的主要组织相容性复合体（MHC）分子[5]。专职性抗原提呈细胞（APCs），如树突状细胞（DC），是T细胞高效活化剂。DC能有效地在MHC I类和II类分子间加工和呈递TAAs，从而导致肿瘤特异性CD8+和CD4+T细胞的活化[6]。这些T细胞受体识别特定TAA表位，将其结合到MHC分子，这种相互作用给T细胞提供刺激信号-信号1，但仅有信号1还不足以强劲活化T细胞，肿瘤细胞仍可逃避免疫系统识别。共刺激分子，如APCs表达的CD80（也称为B7-1）和CD86（也称为B7-2），与T细胞表面的CD28结合，产生信号2，信号2是T细胞活化的重要组成部分。大多数恶性细胞缺乏必要的表面分子，抑制T细胞活化。因此一个成功的抗肿瘤疫苗，必须表达强大免疫刺激信号，同时克服恶性细胞抑制免疫激活的障碍。

3 胰腺癌疫苗的分类

3.1 细胞疫苗（肿瘤或免疫细胞）

3.1.1 全肿瘤细胞疫苗：肿瘤细胞疫苗分为自体和异体瘤苗，主要通过MHC II类途径诱发抗肿瘤免疫反应。（1）自体全细胞肿瘤疫苗：早在20世纪70年代，接受照射的肿瘤细胞作为疫苗已经应用于各种动物模型的研究。Hanna等[7]首次将照射的肝癌细胞用于豚鼠，并以卡介苗作为免疫佐剂，发现照射过的比未照射过的肝癌细胞更能有效产生保护性免疫反应。随后又用于直肠癌、黑色素瘤、肾细胞癌、小细胞肺癌、前列腺癌，并进入临床实验[8]。自体疫苗可最大范围地提供抗原，肿瘤细胞上有着不同的抗原更易引发有效的抗肿瘤反应。但是由于肿瘤细胞的异质性,自体疫苗很难多部位取样，难以覆盖全部，并且不能应用于所有肿瘤，包括胰腺癌。而且肿瘤内缺乏激活共刺激因子和细胞因子,TAA表达弱,造成天然免疫原性很弱或无免疫原性。（2）异体肿瘤细胞疫苗：异体瘤苗通过体外培养建立肿瘤细胞株（表达共同的TAA），比自体瘤苗均一，易于大量生产。但是，目前关于患者不再接种针对自身特异性抗原的疫苗，而异体抗原决定簇对相关的共同抗原的免疫原性是否有影响尚不知晓。异体肿瘤的MHC II类基因位点可能与患者不匹配，且缺乏合适的共刺激信号,均会影响T细胞的识别、活化。（3）粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）疫苗：GM-CSF能募集单核细胞，嗜酸性粒细胞和淋巴细胞至肿瘤部位。同种异基因GM-CSF的疫苗治疗，称为GVAX，已在多种肿瘤中进行了早期临床试验。在大多数情况下，显示耐受性良好，不良反应轻微，在小鼠模型中，可引起小鼠无瘤生存及肿瘤消退。Jaffee等[9]对14例胰腺癌患者进行GVAX肿瘤疫苗治疗，其中3例发生迟发型超敏反应，并在确诊胰腺癌后12年仍然存活。间皮素在大多数胰腺肿瘤细胞表达上调，这3例患者免疫分析显示GVAX诱导CD8+T细胞产生多重抑制间皮素表达的HLA-2，HLA-3，HLA-4。（4）Algenpantucel-L疫苗：Algenpantucel-L是经放射处理的细胞疫苗，经转染表达α-1，3半乳糖转移酶（α-GT）。由于人体不表达鼠α-GT抗原决定簇，当疫苗的鼠α-GT抗原簇与体内抗α-GT抗体结合，α-GT抗原簇修饰的肿瘤细胞被辨识为异体组织，触发超急免疫排斥，引发抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC）杀灭癌细胞[10]。该疫苗获美国FDA批准用于胰腺癌术后辅助治疗。该疫苗II期临床试验表明，患者总生存率达到86%，超过预期的30%，目前已进入III期临床研究[11]。

3.1.2 DC细胞疫苗：树突状细胞（dendritic cells，DC）是机体最为强大的抗原提呈细胞（APC），能刺激T细胞活化和增殖，是适应性免疫激活和耐受的关键调节因子。作为天然免疫应答和适应性免疫应答的桥梁，DC接受抗原及细胞因子活化信号后，通过抗原提呈及表达细胞因子，调节T细胞分化，影响适应性免疫应答[12]。DC为基础的疫苗能诱导和增强CD8+细胞毒性T细胞抗肿瘤反应，耐受性良好，副作用少，可产生强大的抗肿瘤的免疫反应。DC疫苗通过分离DC细胞，在体外将肿瘤相关的抗原或肿瘤的mRNA转入DC细胞，然后回输给患者。这种疗法在前列腺癌、乳腺癌、黑色素瘤和肾细胞癌研究最多，并显示较好的临床有效性[13]。Lepisto等[14]将MUC1衍生肽转入DC治疗12例术后胰腺癌和胆道癌患者，30%患者在疫苗治疗后4年还存活，且无复发迹象。

CD4+CD25+Foxp3是调节性T细胞（Treg细胞）的特异性标志，起着调节Treg细胞发育、维持细胞功能的作用。在各种肿瘤（胃癌、直肠癌、膀胱癌、卵巢癌、肺癌）患者中，Treg广泛存在于外周血、淋巴细胞以及肿瘤微环境中，并且数量增多。无论在肿瘤环境下还是在疫苗诱导下的抗肿瘤免疫中，Treg都扮演负面角色。Treg能抑制特异性T细胞应答，并且对自身抗原免疫耐受起着很重要作用，因此消除Treg能增强抗肿瘤T细胞反应和免疫效应[15]。但是研究发现，清除癌症患者体内Treg后，Treg水平又很快恢复，并且容易引起自身免疫性疾病，因此靶向Treg的肿瘤治疗将清除转变为抑制。Hinz等[16-17]研究表明，胰腺癌细胞中Foxp3表达增高，而正常胰腺导管组织表达阴性，而最近研究显示，胰腺癌中TregCD4+CD25+细胞表达明显高于正常组织，表明Treg的表达量与肿瘤免疫相关。但并不是所有癌细胞Foxp3都高表达，正常乳腺上皮细胞Foxp3高表达，但在乳腺癌中Foxp3的表达下调。在乳腺癌及前列腺癌中，Foxp3充当肿瘤抑制基因的作用。Foxp3+Treg细胞浸润与结肠癌的预后和生存呈明显的正相关[18]。上调Foxp3的表达能够抑制细胞增殖，降低癌细胞迁移和侵袭，Foxp3可作为一个潜在的肿瘤抑制基因。因此Foxp3与肿瘤的关系仍未明确。Foxp3作为在胸腺中表达的自身抗原，其mRNA转染DC后形成的疫苗有能力刺激Foxp3特异性的CTL，引起Treg的抑制和抗肿瘤免疫的加强。重要的是，Foxp3疫苗优先抑制肿瘤中表达Foxp3的Treg，而不是抑制外周血Treg，而且延长对Treg的抑制，降低了自身免疫反应的危险[19]。将过表达的Foxp3转入DC来激活T细胞，调节APC反应，过表达Foxp3的DC在体外明显抑制Treg细胞以及CD8+T细胞的增殖[20]。

A20是Toll样受体信号传导通路的负调控因子，在控制DC的成熟、细胞因子的产生、免疫刺激能力等方面发挥重要作用。A20是抗原呈递衰减器，能抑制调节性T细胞介导的抑制作用[20]。A20沉默的树突状细胞能够增强共刺激分子和促炎细胞因子的表达，并具有抑制Treg细胞、增强肿瘤浸润细胞毒T细胞和T辅助细胞应答的效应，拮抗了T调节细胞介导的肿瘤免疫抑制作用。

3.1.3 肿瘤细胞/DC细胞融合疫苗：树突状细胞和肿瘤细胞融合，可以获得既有DC特殊功能又表达肿瘤抗原的杂合体[21]，但是DC摄取肿瘤抗原诱导免疫激活还是抑制，取决于肿瘤细胞释放危险信号（GM-CSF、单核趋化蛋白1、MCP1、热休克蛋白等）还是抑制性信号（TGF-β1、IDO、iNOS等）[22]。在危险信号的调节下，激活Th1细胞免疫应答清除肿瘤；而在抑制性信号的作用下，激活Th2应答，不能有效清除肿瘤。美国华盛顿大学医学中心发现，在人胰腺癌及小鼠胰腺癌模型（Pan02），肿瘤细胞产物可引起CCR5趋化因子受体配体的增加，同时与CD4+Foxp3-效应T细胞相比，CD4+Foxp3+Tregs更优先表达CCR5。通过减少肿瘤细胞产物CCL5，或者给予CCR5抑制剂，打破CCR5/CCL5信号，引起向肿瘤聚集的Treg减少，小鼠肿瘤变小[23]。因此，研究表明通过阻断Treg向肿瘤的聚集，可能解决免疫逃避问题，与DC疫苗联合应用可能更好治疗胰腺癌。

3.2 蛋白质/肽疫苗 蛋白质或肽疫苗利用能被T细胞识别的免疫显性抗原决定簇，以刺激T细胞抗肿瘤反应。治疗胰腺癌的疫苗主要由癌胚抗原（CEA）、粘蛋白1（MUC1）Kras和端粒酶等组成，在胰腺癌早期有显着作用。

3.2.1 Kras基因和端粒酶靶向疫苗：90%以上的胰腺导管腺癌（PDA）患者有Kras突变，胰腺癌进行临床试验的第一个肽疫苗针对Kras基因，结果显示该免疫治疗方法是安全的[24]。在PDA细胞中端粒酶被重新激活，可用于肽疫苗的开发。端粒酶靶向疫苗GV1001来自人类端粒酶亚催化单位（TERT），由16个氨基酸的肽与多个MHC分子相结合组成。Bernhardt等的I/II期临床研究显示PDA患者对GV1001耐受良好，并且延长生存期[25]。

3.2.2 胃泌素为基础的疫苗：胃泌素和缩胆囊素B受体共同表达于胰腺细胞系和PDA患者，与自分泌、旁分泌和内分泌生长途径相关。Gilliam等[26]临床研究表明，胃泌素为基础的疫苗对化疗耐药的晚期胰腺癌患者有延长生存期作用，为胰腺癌疫苗治疗提供了新的方向。

3.2.3 生存素靶向疫苗：生存素是细胞凋亡家族抑制剂成员之一，具有强大的抗凋亡作用。生存素在大多数癌症中高表达，包括胰腺癌。生存素衍生肽（AYACNTSTL）与IFNα联合接种使得超过一半的胰腺癌患者表现出免疫反应，产生临床受益，但这种疫苗受个体数目及HLA-A2+患者的限制[27]。

3.2.4 HSP-肽复合物为基础的疫苗：热休克蛋白（HSP）具有分子伴侣活性，能将体内外稳定肽传递给APCs，HSP-肽复合物在细胞表面呈现MHC I类分子。HSP-肽复合物为基础的疫苗是从切除的肿瘤组织中纯化的HSP96-肽复合物。Maki等[28]临床前期研究证明，肿瘤来源的HSP-肽复合物能诱导抗肿瘤免疫应答，并且I期临床试验显示，10位接受HSP-肽复合物疫苗患者的中位生存期延长为2.2年。然而，该疫苗如果要应用于临床大量患者，在技术上仍面临挑战。

3.2.5 癌胚抗原和MUCI为基础的疫苗：癌胚抗原（CEA）在大多数胰腺癌中高表达。TRICOM是一种痘病毒为基础的疫苗，由3个不同的T细胞共刺激分子编码而成：B7-1，ICAM1和CD58（称为LFA-3）。基于细菌和病毒的抗原携带者的重组疫苗，能够促进DC激活和提高抗原提呈效应。Marshall等[29]研究表明，CEA-TRICOM疫苗是安全的，并产生显著临床受益的CEA特异性免疫反应。10例晚期胰腺癌患者接种CEA和MUC1病毒疫苗，以GM-CSF作为佐剂，生存期达15.1个月，而未接种疫苗患者生存期仅3.9个月。

3.3 基因疫苗（DNA，RNA和病毒） 李斯特菌疫苗系通过基因工程改造李斯特氏菌，产生一种抗原/佐剂融合蛋白，具有强大的免疫效应。李斯特菌疫苗已经在恶性肿瘤和感染性疾病中进行I期临床研究。在该项研究中，间皮瘤，非小细胞肺癌和PDA肝转移患者给予李斯特菌菌株，37%患者在接种疫苗后生存超过15月[30]。

4 展 望

理想的疫苗应针对肿瘤相关抗原，有效促进T细胞活化，抑制Treg细胞数量，增强抗原免疫反应和肿瘤杀伤力。高效、特异的治疗性融合疫苗将是未来研究热点，将基因修饰与DC疫苗相结合则是未来胰腺癌疫苗治疗最有前景的方式之一。提高DC细胞的抗原提呈效应，增强T细胞的杀伤性，提高抗肿瘤免疫反应是值得关注的主要问题。

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[中图分类号] R735.9

[文献标志码]B

[收稿日期] 2016-09-27

［文章编号］1006-2440（2017）01-0028-05

*[通信作者]周国雄，E-mail：[e-mail]