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编号:10258386
核酸疫苗作为治疗性疫苗的前景
http://www.100md.com 《免疫学杂志》2000年第2期
     作者:赵 平 戚中田 杜 平\, http://www.100md.com

    单位:第二军医大学微生物学教研室,上海 200433\, http://www.100md.com

    关键词:核酸疫苗;树突状细胞;免疫刺激DNA;慢性病毒感染\, http://www.100md.com

    摘 要摘 要:联系核酸疫苗的免疫机理和慢性病毒感染的发生机制,对将核酸疫苗用作慢性病毒感染的治疗性疫苗的发展前景作一简要阐述。\, http://www.100md.com

    分类号:R392.7 文献标识码:A\, http://www.100md.com

    文章编号:1000-8861(2000)02-01-57-03\, http://www.100md.com

    The prospects of nucleic acid vaccines as therapeutic Vaccifines\, http://www.100md.com

    核酸疫苗是最近几年从基因治疗研究领域发展起来的一种全新疫苗,其出现被誉为第3次疫苗革命,尤其有些核酸疫苗不仅能高效诱导免疫应答,而且有明显的治疗作用。随着对核酸疫苗免疫机制认识的不断深入和对核酸疫苗结构及免疫方法的不断改进,这种新型疫苗必将成为有效的治疗性疫苗。\, http://www.100md.com

    1核酸疫苗的免疫机理\, http://www.100md.com

    目前对核酸疫苗免疫机理的认识还仅仅是个开始,许多实验现象还不能用现有的理论进行解释。就最近的研究资料,可以将核酸疫苗的免疫机理概括3个方面。核酸疫苗在非淋巴系统的组织细胞,如肌细胞内表达抗原,再被分泌或被损伤的细胞释放到组织间隙,最终被抗原提呈细胞捕获、加工、提呈给T细胞,诱生免疫应答。非淋巴系统的组织细胞虽然表达MHCⅠ分子,但一般不表达MHCⅠ分子及激活T细胞所必须的一些粘附分子和共刺激分子,不能进行抗原提呈。用SCID小鼠为动物模型发现,抗原必须从这类细胞转移到专职抗原提呈细胞才可能刺激T细胞的增殖、分化[1]。尽管如此,这些细胞仍能作为抗原储存库,且有利于免疫应答的放大和免疫记忆的形成。抗原提呈细胞直接摄取核酸疫苗,表达抗原并提呈绐T细胞,触发免疫应答。以任何途径接种核酸疫苗,抗原提呈细胞都可能直接摄取质粒DNA,表达外源蛋白,以内源性抗原的加工、提呈方式诱导细胞和体液免疫应答,尤其能诱导强的细胞免疫应答。大量实验结果表明:树突状细胞(dendriticcell)是核酸免疫过程中的最重要抗原提呈细胞,而B细胞不参与核酸免疫过程中的抗原提呈[2]。细菌来源的质粒DNA能刺激抗原捉呈细胞分泌多种细胞因子,从而调节T、B细胞功能,发挥强大的免疫佐剂作用,用人工合成的寡核苷酸进行DNA结构和免疫功能分析,发现位于2个嘌呤和2个嘧啶之间约非甲基化CpG序列的免疫刺激能力最强[3]。因此,可以从功能上将核酸酸苗分为2个单位:转录单位和佐剂单位。核醛免疫往往以强的细胞免疫应答为重要特征,这更可能与抗原提呈细胞直接获取质粒和质粒的免疫佐剂功能有直接关系。

    2慢性病毒感染的发生机制7k0])t0, 百拇医药

    慢性病毒感染的重要发生机制是机体对病毒抗原的免疫应答失衡,往往表现为Th1型免疫低下而Th2型免疫亢进。Th1型CD4-T细胞分泌IL-12、TNF-α、IFN-γ等细胞因子,并直接驱动细胞毒性T细胞(CTLs)免疫应答,而Th2型CD4+T细胞分泌IL-4、IL-5、IL-10等细胞因子,有利于B细胞分化、增殖为浆细胞,分泌lgG1、IgE抗体。Th1型免疫应答对于细胞内增殖的病原微生物和肿瘤发挥最重要的免疫清除作用;而Th2型免疫应答对于清除细胞外病原微生物有积极意义,但直接抑制Th1型免疫应答的发生。在病毒感染过程中,由于抗原性质、抗原剂量、抗原提呈微环境、参与抗原提呈的细胞类型和功能分化程度等诸多因素的作用,形成Th1型免疫低下和/或Th2型免疫亢进,其中抗原初次呈递到T细胞时的细胞因子环境起关键作用。Th1型免疫低下致使免疫系统不能产生定量的细胞毒性T细胞(CTLs)及Th1型细胞因子以杀伤、破坏病毒感染的靶细胞和抑制病毒基因的复制和表达[4]。Th1型免疫缺陷使机体不能及时清除病毒,Th2型的细胞回于则进一步抑制Th1型免疫应答,病毒抗原的持续刺激又诱导特异性T细胞凋亡或无能,因此形成宿主对病毒抗原的免疫耐受[5]。7k0])t0, 百拇医药

    非细胞病变性病毒较细胞病变性病毒更易使宿主产生Th1/Th2免疫失衡租免疫耐受。静息性T细胞接受抗原刺激后并非必然活化,当抗原以内源性方式表达,而缺乏危险信号如组织损伤、非特异性炎症时常导致Th1/Th2免疫失衡和免疫耐受。因为这些危险信号常伴随多种细胞因子,尤其是GM-CSF、IL-1β在抗原产生位置富集,这些细胞因子不仅对抗原提呈细胞具有趋化作用,而且能上调MHC分子、粘附分子和共刺激分子的表达,使之抗原提呈才能增强,从而有效刺激T细胞,否则可能诱导抗原特异性T细胞耐受。这可能是HBV、HCV易发生慢性感染的重要原因之一[5]。7k0])t0, 百拇医药

    大量临床资料表明:慢性HBV、HCV感染者的肝组织内、抗原特异性丁细胞分泌的细胞因子为Th2型,而急性自限性感染者的T细胞分泌的细胞因子为Th1型;在最终清除病毒的慢性感染者,T细胞分泌的细胞因子模式从Th2型转换为Th1型,CTLs活性增强[7]。7k0])t0, 百拇医药

    3核酸疫苗作为治疗性疫苗的前景7k0])t0, 百拇医药

    核酸免疫过程中的重要抗原提呈细胞-树突状细胞是抗原提呈能力最强的抗原提呈细胞。树突状细胞分泌多种T细胞趋化因子,吸引静止性T细胞,通过细胞表面丰富的MHCⅠ-肽、MHCⅡ-肽分子和高表达的ICAM-1等粘附分子与T细跑紧密结合,树突状细胞还提供T细胞活化所必需的B7-1、B7-2、CD40等共刺激第二信号,这些第二信号不仅能促进树突状细胞和T细胞的结合,而且协同MHC-肽复古物第一信号刺激静止性T细胞增殖、分化为效应性T细胞。树突状细胞能分泌IL-12、IFN-α、IL-18等细胞因子,这些细胞因子能有效刺激Th1型CD4-T细胞,从而诱生CTLs应答和其他Th1型细胞因子的分泌,还能直接驱使CD4T细胞从Th0细胞甚至Th2细胞分化为Th1细胞[8]。树突状细胞摄取质粒DNA,表达内源性抗原,经过胞浆蛋白酶的降解,与MHCⅠ分子结合,是诱导CTLs的最佳途径。其他抗原提呈细胞提呈抗原时优先诱导Th2型体液免疫应答,而且常与免疫耐受的发生有关,尤其是静止性B细胞,由于其表面有抗原特异性IgG、获取抗原的能力强,故更易诱导大量T细胞的免疫耐受。

    细菌来源的质粒DNA含有大量非甲基化的以CpG为核心的核苷酸序列,这些核苷酸序列在树突状细胞和巨噬细胞内能通过核转录因子途径活化多种细胞因子基因如IL-12,IFN-α的转录,这些细胞因子以自分泌或旁分泌的方式刺激抗原提呈细胞的成熟和T细胞的分化。质粒DNA是非常强烈的Th1型免疫佐剂,用重组抗原与含免疫刺激DNA序列的质粒或人工合成的寡核苷酸共同免疫,不仅能增强重组抗原诱导的代表Th1型免疫应答的IgG2a抗体,而且能促进T细胞分泌高水平IFN-γ。质粒DNA还能逆转Th2型免疫应答为Th1型免疫应答,质粒DNA与过敏原共同免疫能明显下调单纯过敏原免疫所诱生的IgE和IL-4,使免疫应答向Th1型偏移[9]。!{%(f0}, 百拇医药

    由于树突状细胞的免疫活性和质粒DNA的佐剂功能,核酸疫苗可能逆转慢性病毒感染者病毒抗原特异性Th1/Th2型免疫失衡和打破免疫耐受状态,一些研究结果也表明核酸疫苗能够逆转蛋白质免疫所诱生的Th2型免疫应答为Th1型,激活转基因鼠体内静止的转基因表达产物特异性T细胞[10],因此.核酸疫苗可望成为慢性病毒感染的治疗性疫苗。虽然目前距核酸疫苗作为治疗性疫苗的实际应用阶段尚有距离,但通过不同途径进一步增强核酸疫苗的免疫效力能够最终达到这个目的。①改进免疫途径,如用质粒DNA直接转染体外大量扩增的树突状细胞后回输,或用沙门氏菌、志贺氏菌等胞内菌为核酸疫苗载体将核酸疫苗输送至肠道淋巴组织内的抗原提呈细胞能将更多的质粒DNA导向树突状细胞[11]。②优化核酸疫苗的结构,提高其表达水平,如在病毒启动子与抗原基因之间引入合成的内含子或sindbis病毒非结构基因等,尤其是后者能使抗原Mrna大量复制,使抗原表达水平提高10倍以上[13]。③在核酸疫苗中多拷贝插入免疫刺激DNA序列,尤其能增强Th1型免疫应答[13]。④将病原体不同T、B细胞表位基因拼接为包含连续表位的融合基因,这种多表位核酸疫苗能诱生多表位特异性免疫应答[13]。⑤以其他蛋白基因为抗原基因载体,如以免疫球蛋白重链可变压基因和破伤风毒素基因为载体都能增强核酸疫苗的免疫应答,这些载体蛋白能增强目的抗原的免疫原性或促进抗原的加工、提呈[14]。⑥根据诱生保护性免疫应答的需要,联合细胞因子、共刺激分子、T细胞趋化因子以及其他免疫分子基因,能通过不同途径促进抗原提呈和刺激T细胞增殖。如联合IL-12、B7-2、CD40配体都能明显增强细胞免疫应答[15]。可以将免疫分子表达质粒与核酸疫苗混后同时免疫,也可以用多启动子或内部核糖体进入位点将免疫分子基因和抗原基因载入同一载体。!{%(f0}, 百拇医药

    4结语!{%(f0}, 百拇医药

    核酸疫苗一经问世即成为免疫学领域的研究热点,并在短短的几年时间内获得迅速发展,相信随着这方面研究的不断深入,会有更多更有效的增强核酸疫苗方法被发现,使这种最简单的基因疗法能早日服务于人类。

    作者简介:赵 平(1978-),男,安徽怀宁县人、助教,硕士,主要从事病毒感染的生物预防与治疗研究。z, http://www.100md.com

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    收稿日期:1998-11-16v(|4u, 百拇医药

    修稿日期:1999-02-12(赵 平 戚中田 杜 平)