医学ppt课件大全树突状细胞与肿瘤免疫治疗

树突状细胞 与 肿瘤免疫治疗 浙江大学免疫学研究所 王建莉 教授 免疫的核心内容 “自我 ” （ self） “非我 ” (nonself) 免疫应答immune response 免疫耐受 immune tolerance) 抗原提呈细胞（ antigen-presenting cell, APC） 的概念 APC是指能够 捕获抗原 , 经其加工、处理后将抗原信 息传递给 T 、 B淋巴细胞 , 从而诱发一系列特异性免疫 应答的一类免疫细胞。因此 , APC是 机体免疫反应的 首 要环节 , 能否进行有效的抗原提呈直接关系到免疫激活 或免疫耐受的诱导。 抗原提呈过程的示意图 (Ab) B cells 体液免疫 Ag APC T cells 细胞免疫 (致敏细胞） 抗原提呈细胞（ APC） 的研究历史 早期：抗原致敏细胞 antigen-pulsed cells 60年代中期：辅佐细胞 accessory cells， AC 70年代：抗原提呈细胞 ( antigen-presenting cells), APC 包括树突状细胞 (dendritic cells), DC 非专职性的抗原提呈细胞 如内皮细胞、纤维母细胞、各种上皮及间皮 细胞等。 专职性的 APC(professional APC) 树突状细胞、单核 /巨噬细胞、 B淋巴细胞等能 表达 MHC 类分子的细胞。 APC的种类 树突状细胞（ Dendritic cells, DC） （一） DC的 研究历史 DC是由美国学者 Steinman及 Cohn于 1973年发现的。早期由于 对其来源和分化发育及成熟等方面的知识缺乏了解，只能从不同的 组织中分离 DC,这样获得的细胞数量极少并极大地限制了对其功能 特点的研究。直到 1992年 Steinman建立了 应用 GM-CSF从小鼠骨髓 中大规模培养制备 DC的方法后，人们又建立并完善了多种培养扩 增 DC的方法，才使得对 DC的研究得以深入。 人外周血单核细胞 GM-CSF和 IL-4 人 CD34+造血干细胞 GM-CSF和 TNF-等 机体内功能最强的抗原提呈细胞 ; DC最大的特点是能够显著刺激初始型 T细胞（ Naive T cells） 增殖 ，而巨噬细胞、 B细胞仅能刺激已活化 的或记忆性 T细胞 ; DC是机体免疫反应的始动者，在免疫应答的诱导中 具有独特的地位。 （ 二） DC的基本特征 树突状细胞的形态 树突状细胞与病原体和 T细胞的作用 成熟时伸出许多树突样或伪足样突起，表现为典型的树突状形态特征 膜表面高表达 MHC II类分子并具有一些相对特异性表面标志 小鼠 DC： 33D1和 NLDC145 、 CD11c 大鼠 DC： OX62 人 DC： CD1a、 CD83和 BDCA2等 能移行至淋巴器官和刺激初始型 T细胞增殖活化 DC还表达可特异性结合病原微生物及其产物的受体，如甘露糖受体（ mammose receptor,MR ）、 Toll样受体（ Toll like receptor ,TLR）以 及 FcR 及补体受体等。 （ 三） DC的形态及 标志 表达 MHC II类分子、共刺激分子 CD80及 CD86、 粘附分子 CD40、 CD44、 CD50、 CD54以及 1、 2整合素家族成员 （ integrin ） 分泌 IL-1、 IL-6、 IL-8、 IL-12、 TNF-、 IFN-、 GM- CSF 等细胞因子（ cytokine）及多种趋化因子（ chemokine）及受 体： MIP1 R、 MIP1R、 SDF-1R （四） DC的来源 髓系干细胞来源的 DC（ myeloid DC） 淋巴系干细胞来源的 DC（ lymphoid DC）或浆 细胞样 DC （ plasmacytoid DC, pDC ） 大多数 DC来源于骨髓，由骨髓进入外周血， 再分布到全身各组织。因此对髓样 DC的研究 较深入，以下介绍的主要是髓样 DC。 广泛分布于脑以外的全身各脏器，数量极少，仅占 人外周血单个核细胞的 1以下，占小鼠脾脏的 0.2- 0.5% 。根据分布部位的不同，可将 DC大致分为： 1. 淋巴样组织中的 DC，主要包括并指状 DC、边缘区 DC 、滤泡 DC； 2. 非淋巴样组织中的 DC，包括间质性 DC、郎格罕斯细 胞（ LC）等； 3. 体液中的 DC, 包括隐蔽细胞和血液中的 DC。 （五） DC的组织分布与命名 位于表皮和胃肠道上皮部位的未成熟 DC。 高表达 FcR、 C3R、甘露糖受体、 Toll样受体及 MHC I 、 II类分子 胞浆内含有称为 Birbeck颗粒的特征性细胞器 具有较强的摄取和加工处理抗原的功能，但其免疫刺激 能力较弱。 郎格罕斯细胞（ Langerhans cell,LC） 间质性 DC（ interstitial DC)： 非淋巴组织间质中的 DC 外周血 DC 隐蔽细胞（ veiled cell） ： 输入淋巴管和淋巴液中 迁移形式的 DC 并指状 DC（ interdigitating cell, IDC） ： 淋巴组织 胸腺依赖区的 DC， 具有较强的免疫激发功能 胸腺 DC： 参与 T细胞阴性选择 滤泡 DC（ follicular DC, FDC） ： 淋巴组织胸腺依 赖区的 DC， 可能与记忆性 B细胞的形成有关 浆细胞样树突状细胞 (plasmacytoid dendritic cells, pDC) ： (CD123+/CD11c-/CD45RA+/CD4+)， 能夠表达高水平 CD123（ AntiIL-3R+） 。其生长 依赖于 IL-7、 IL-3、 FLt-3L（人），其可被病毒诱 导快速产生大量内源性 IFN-/, 故又称 IFN产生细 胞，在先天性免疫中发挥重要作用 。 常用于研究的淋巴系 DC为胸腺内 DC， 其为 T细 胞阴性选择的主要承担细胞 。 髓系 DC的分化发育可分为四个阶段：前体阶段、 未成熟期、迁移期、成熟期。 （六） DC的分化、发育、成熟及迁移 人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血以及小鼠 的骨髓和外周血中均分离出髓系前体。 功能在于产生各种髓系 DC。 1. 前 体 未成熟 DC主要存在于多种实体器官及非淋 巴组织的上皮（此处的 DC即为 LC） 能表达一些膜受体如 FCR 、 人甘露糖受 体或鼠 DEC 205分子 2. 未成熟期 DC 未成熟 DC内含有一些重要的细胞器官包括 内质体（ Endosome）、 M C及 C V颗粒 和溶酶体等。 分泌一些趋化因子和具有炎症介质作用的细 胞因子，如 LC能产生 TNF-、 IL-1、 IL-6 、 IL-15等 未成熟 DC能通过吞饮和吞噬作用摄取抗原 ，但其刺激初始型 T细胞的能力很弱 。 主要存在于输入淋巴管、外周血、肝脏血 液及淋巴组织。 经过淋巴和血液循环，从输入淋巴管进入 淋巴结。从外周血进入脾脏或从肝窦进入 腹腔淋巴结，从而启动 T细胞产生免疫反应 。 3. 迁 移 期 成熟期 DC主要存在于淋巴结、脾脏及 Peyers结。 受趋化因子的作用归巢至淋巴器官 T细胞 区。 4. 成熟期 DC 表型特征是高表达 MHC I类分子、 MHC II 类分子、 CD80（ B7-1）、 CD86（ B7-2） 、 CD40、 ICAM-1和 HSP等免疫刺激分子 及其特异性抗原， CD1a和 CD83也是人成 熟 DC的标志。 能分泌 Th1类细胞因子包括 IL-12 摄取抗原的能力降低，但能有效地将抗原 提呈给初始型 T细胞并使之激活 。 活化 T细胞后它们自身即出现凋亡。 （七） DC摄取抗原的途径 细胞骨架依赖型的、由膜皱折 和形成大的囊泡（ 1 3m） 形成液相内吞作用 可吞入非常大量的液体，每小 时可达其细胞体积的一半 在抗原浓度 10-10mol/L时即可 由巨吞饮作用使抗原得到提呈 。 1. 巨吞饮作用 高效、特异性 借助细胞膜表面的受体可以 有效地捕捉到浓度很低的相 应抗原。 表达 FcRII受体，可有效 捕捉抗原抗体复合物 表达甘露糖受体，可摄取 甘露糖化及岩藻糖化抗原。 2. 受体介导的内吞作用 吞噬是 细胞摄取大 颗粒或微生 物 (0.5m) 的一种内吞 方式。 3. 吞噬作用 （八） DC对抗原的加工处理与提呈 DC摄取外来抗原物质 经蛋白溶解处理成为 13 25氨基酸长度的片段 与 MHC II类分子结合，形成复合物表达于 DC表面 提呈给 CD4 T淋巴细胞 内源性抗原 MHC I类分子途径 外源性抗原 MHC II类分子途径 抗原递呈细胞将抗原分子降解并加工成 一定大小的多肽片段，以 MHC-肽复合物的 形式表达于抗原递呈细胞表面的过程 。 抗原处理（ antigen processing) 抗原提呈细胞在与 T细胞接触的过程中 其表面的 MHC-肽复合物被 T细胞识别，从而 将抗原信息传递给 T细胞的过程。 抗原提呈 (antigen presenting) 加工处理和提呈抗原的过程 抗原可分为内源性抗原（病毒、细胞内感染细菌、肿瘤抗 原）与外源性抗原（绝大多数细菌或其它病原、异物）。 MHC I类分子 两条肽链，结构类似 于 Ig。 链：多态性糖链，分 为胞外区、跨膜区、胞 内区三个区。 胞外区又分 1、 2、 3三个功能区。 肽结合区（ Peptide Binding domain) ：由 1、 2对称排列，形成沟槽状结 构。 肽结合巢（ Peptide Binding Cleft)可容纳 8 10肽 3是 T细胞 CD8分子的 识别部位。 跨膜区将 I类分子固定 在细胞膜上。 胞内区具有信号传导功 能。 MHC I 类分子结合的抗原多肽通常来源于胞内蛋 白、核蛋白和病毒蛋白。 完整的抗原在胞浆中降解成多肽 ,而最主要的胞内 蛋白酶解复合物是蛋白酶体 (proteosome),又称低 分子量多肽或巨大多功能蛋白酶 (low molecular weight polypeptide or large mutifunctional protease, LMP)。 1.内源性抗原的加工处理和转运 抗原在胞浆经蛋白酶体降解形成多肽后 ,首先转移至 内质网 (ER)腔内与新组装的 MHC I 类分子结合。 转运蛋白 TAP(transporter associated with antigen processing or transporter of antigenic peptides)参与 了此过程。 多肽首先与孔样结构的胞浆区结合 , ATP结合在 TAP1和 TAP2的羧基端 , 经水解后导致 TAP异二聚体 的构型改变 ,从而暴露膜内区的结合位点 ,使多肽进入 内质网腔。 在内质网内， MHC I类分子与 2 m结合为异二聚 体，随后 TAP转运的多肽与 MHC I类分子的沟槽区 结合形成三聚体，通过高尔基体移行至细胞表面 。 与 MHC I类分子结合的多肽最适长度为 8 10个氨 基酸，通过氢键与 MHC I类分子紧密结合。 2. MHC I类分子的生成和多肽的组装 3. 内源性抗原肽的递呈 细胞表面 MHC I类分子结合的多肽被 CD8+T 细胞识别，从而导致 CD8+T细胞的活化 。 MHC I类分子途径 MHC II类分子 链， 链均为多态 性糖链，分为 1， 2 ， 1， 2四个胞外功 能区。 肽结合区由 1与 1 两个区段组成。 肽结合巢（ Peptide Binding Cleft) 可容 纳较大的抗原肽（ 13 17） 。 2:T细胞 CD4分子的 识别部位。 1.外源性抗原的加工处理 抗原提呈细胞以胞吞的方式将抗原内吞 至细胞浆中的腔室结构 (内质体及溶酶 体 )。 在酸性环境中被蛋白酶等水解为抗原多 肽片段。 2. MHC II类分子的生成和转运 在内质网中新合成的 MHC 类分子与 Ia相 关的恒定链（ Ii链）结合。 通过高尔基体转运至 MHC II类分子腔室 （ MIIC）。 含有外来抗原的内体 /融酶体与 MIIC融合 ， Ii部分被水解，仅在肽结合沟槽中残 留一个小片段 CLIP （ II类分子相关的恒 定链多肽）。 3. MHC II类分子的组装和递呈抗原肽 在 HLA-DM的作用下， CLIP与肽结合沟槽解离 ，抗原肽结合到肽结合沟槽。 融合体向细胞表面移行，通过胞吐作用表达 于细胞表面。 细胞表面 MHC II类分子结合的多肽被 CD4+T 细胞识别，从而导致 CD4+T细胞的活化。 MHC II类分子途径 抗原提呈的基本过程 1. T细胞表面分 子与 APC表 面相应配基 非特异性结 合 2. TCR-CD3复合体特异性识别抗原肽 - MHC分子复合物 CD4/CD8作为共受体 (co-receptor)分别结合 MHC / 类分子 3. APC与 T细胞表面 共刺激分子 (co-stimulatory molecule)相互作用，为 T细胞活化提供 共刺激信号 (co-stimulatory signal)。 树突状细胞与免疫激活 树突状细胞与免疫自稳 树突状细胞与免疫耐受 树突状细胞与疾病的防治 肿 瘤 感染性疾病 移植免疫 自身免疫性疾病和变态反应性疾病 （九） DC的其他功能 树突状细胞 与 肿瘤免疫治疗 抗原提呈 + 融合 裂解 酸提 合成 提取 mRNA 抗原肽 抗原肽 裂解物 vectorcDNA 转染 肿瘤细胞 树突状细胞的抗原致敏 抗原提呈 肿瘤细胞 DC 恶性黑色素瘤、前列腺癌、恶性淋巴瘤、白血病 、其他实体瘤（结直肠癌、 乳腺癌、卵巢癌、胰 腺癌、肝胰管壶腹癌、胃癌、食管癌、转移性肾 癌 、儿童青少年好发的间叶组织来源的肉瘤）的 免疫治疗。 树突状细胞瘤苗的临床应用 研究者 抗原 免疫途 径 患者 结 果 副作用 实验 室指 标 临 床指 标 Mukherji 1995 MAGE-1 (HLA-A1) 肽 表皮注 射 进 展期 3/3CTL+ ND 5/12 peptide- CTL+ 2/12 PR， 1/12 MR， 2/12 SD 、 Kono等 2002 Her-2/neu HLA- A2 多 肽 表皮注射 HLA-A2阳性、 HER-2/neu过 表 达 肿 瘤的胃癌 3/9 DTH+ 6/9 IFN + 2/9 CTL+ 1 PR, 1 SD, 7 PD, 3/9 CEA 、 Iwashita等 2003 自体 肿 瘤 细 胞裂 解物 淋巴 结 注射 肝癌 7/10 DTH+ 2/10肿 瘤 标记 物 1/10 肿 瘤大小减少 、 Ueda等 2004 CEA多 肽 表皮皮下注 射 转 移性胃 肠 /肺腺 癌 ?/18 SD ?/18 CEA 、 消化道癌 肾细胞癌 研究者 抗原 免疫途径 患者 结 果 副作用及毒性 反 应实验 室指 标 临 床指 标 Holtl等 1999 肿 瘤 细 胞裂解 物 + KLH 静脉 输 注 转 移性 肾 癌 1/4 KLH- DTH+ KLH_IFNg 4/4 KLH-IgM & IgG+ 1/4 PR， 2/4 SD， 1/4 PD 、 Holtl等 2002 肿 瘤 细 胞裂解 物 + KLH 静脉 输 注 表皮注射 11/11 KLH+ 2/27 PR， 1/27 PR， 7/27 SD， 17/27 PD 平均随 访时间 32月， 8名 存活 、 Oosterwijk等 2002 自体 肿 瘤 细 胞 裂解物 表皮注射 DTH- 体液反 应 - 5/12 对 回 忆 抗原 反 应 增 强 8/12 SD, 4/12 PD 、 Marten等 2002 肿 瘤 细 胞裂解 物 皮下注射 进 展性 转 移性 肾 癌 2/11 DTH+ 7/15 PD, 7/15 SD, 1/15 PR 、 Marten等 2003 DC肾 癌 细 胞融 合 细 胞