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编号:10284544
白细胞介素12的抗肿瘤作用研究
http://www.100md.com 《中国肿瘤生物治疗杂志》 2000年第2期
     作者:江千里 达万明 欧英贤

    单位:江千里 达万明 欧英贤(兰州军区总医院血液科 兰州 730050)

    关键词:肿瘤;IL-12;基因疫苗

    中国肿瘤生物治疗杂志000230

    摘 要 白细胞介素12(IL-12)具有强大的抗肿瘤作用。但其机制复杂,重组IL-12Ⅱ期临床实验发生严重毒副反应,IL-12的基因疫苗更有前途。本文综述了IL-12基因疫苗抗肿瘤的基础和临床应用现状,IL-12抗肿瘤的机理及实验相关指标Th1/Th2细胞亚群的检测方法等。

    《中国图书资料分类法》分类号 Q78

    肿瘤的细胞因子基因治疗是肿瘤基因治疗的重要部分,在多种细胞因子中,IL-12的基因治疗最为有效[1,2]。本文就IL-12基因疫苗抗肿瘤的作用研究综述如下。
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    1 IL-12的概述

    1.1 IL-12的分子生物学

    IL-12是由单个二硫键连接的异二聚体,75 kD,含35 kD的轻链(P35)和40 kD的重链(P40)各一个。P35在体内普遍表达,而P40的表达受各种刺激因素的调控。只有两个基因共同表达才能组成有活性的IL-12,游离P40的二聚体蛋白是IL-12的天然抑制物。所以,在IL-12基因治疗中,近年来一般将P35和P40融合连接成单链基因片段,以保证P35和P40的均衡表达[1,3]。人的IL-12对鼠类作用较弱。鼠的P35和P40亚基的氨基酸序列和人的分别具有67%和70%的同源性。

    1.2 IL-12的生物学特性

    IL-12是连接早期非特异免疫和继发的抗原特异性的免疫反应的桥梁,主要来源于抗原激活的单核/巨噬细胞、树突状细胞等抗原递呈细胞(APC)、永生化的B细胞、CD4+细胞、中性粒细胞和肥大细胞等也可以产生。IL-12的受体特异地表达于抗原活化的T和NK细胞上。多数肿瘤晚期Th1反应降低。IL-12本身并非Ⅰ型辅助性T细胞(Th1)细胞因子,但却可诱导天然Th(Th0)细胞分化为Th1细胞,并产生Ⅰ型细胞因子如IL-2,IFN-γ和淋巴毒素(LT)等,促进细胞免疫,由此衍生出强大的抗肿瘤和免疫调节、造血调控等的功能[1]
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    1.3 IL-12基因治疗中Th亚群的检测

    测定Th1/Th2细胞亚群的变化,可以了解机体免疫状况的变化。检测方法有:①间接检测细胞内的Th1(IFN-γ)和Th2(IL-10)细胞因子水平。②IL-12受体β2亚单位只在分化为Th1的T细胞表面表达,通过它可以特异性地区分Th亚群的变化[3]。③机体中如Th1反应占优势,免疫球蛋白IgG2a将多于IgG1;如Th2反应占优势,则IgG1多于IgG2a;IgG2a和IgG1均有商品化的抗体[4]。④此外,迟发性超敏反应(DTH)也是细胞免疫(Th1)的一种粗略检测方法。

    2 IL-12的动物实验研究及抗肿瘤机理

    2.1 重组IL-12的抗肿瘤研究
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    基因重组的IL-12(rIL-12)在动物试验和Ⅰ期临床试验中有良好的抗瘤作用,但Leonard[5]报道,17名接受rIL-12Ⅱ期临床试验的病人中有15名因大量消化道出血、哮喘和肝功损害等副作用入院,2人死亡。调查认为,Ⅱ期试验中的给药方案的改变使得循环中IFN-γ升高,直接导致了毒副反应;IL-12的抗瘤作用依赖IFN-γ,提前注射1次IL-12降低了其全身应用的副作用,但抗瘤效应也明显降低了。使用IL-12的基因疫苗可以调和这对矛盾,它通过诱发局部高水平的IFN-γ,激发原位免疫杀伤肿瘤,尽管,循环中IL-12和IFN-γ水平较低,副作用大大降低,但仍具有系统的抗瘤作用。

    2.2 IL-12基因疫苗的抗肿瘤效应

    Grohmann[6]等发现,DC的作用是双向的使用肥大细胞瘤P815表面AB抗原和树突状细胞(DC)免疫荷P815肿瘤的小鼠,反而导致了机体对P815肿瘤特异地无反应性(anergy),IL-12可以调整DC对T细胞的信号传入,促进特异的细胞免疫。
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    Nanni[7]用反转录病毒载体将IL-12的融合基因导入MHC抗原阴性B8H1肿瘤细胞作为疫苗,可以使80%~90%的荷瘤小鼠体内的肿瘤消退,IL-12的产量达到每24 h(400~2 500) pg/106细胞。

    Rakhmilevich等[8]用基因枪技术将IL-12产量提高到每24 h 14.4 ng/106细胞。章卫平[3]等用融合基因的腺病毒载体IL-12的表达量达每24 h(30~50) ng/106 细胞。Meko[9]用重组痘苗病毒载体在Meth A肉瘤细胞中高表达IL-12达每24 h 1.5 μg/106细胞的,并可以持续9 d。Puisieux[2]则采用金丝雀痘苗病毒(canarypox virus)载体,IL-12的产量达每24 h 82 ng/5×105细胞。
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    2.3 IL-12基因疫苗抗瘤的机理

    Chong[10]证实,NK细胞对抗鼠黑色素瘤K1735十分重要,而T细胞对抵抗鼠直肠癌CMT93必不可少。Geldhof[11]发现,在NK细胞缺乏的bg/bg小鼠体内,IL-12的抗瘤作用主要由CD8+细胞介导;在正常小鼠和无T细胞的免疫缺陷(SCID)小鼠体内,NK细胞则发挥了主要作用。而Martinotti[12]在对鼠结肠癌C-26的模型中发现,CD4+细胞对抗瘤免疫起了抑制作用。

    IL-12和共刺激因子B7具有协同作用[11]。但IL-12可以诱导内源性B7分子的表达,可以激发有效的机体免疫[10]。IL-12和IL-2协同,可以降低各自的使用剂量及副作用[13]。其机理是:①诱导了更高水平的IFN-γ;②IL-2可以诱导高水平的TNF-α,IL-12能使NK细胞上的TNF-α受体增加;③IL-2上调IL-12受体的水平[11,13];④IL-12促进靶细胞B7表达的同时,和IL-2一起促使NK细胞表面CD28分子增多。
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    总的来说,IL-12抗肿瘤的机制至少包括:①独立或协同IL-2激活LAK,CTL细胞;②直接激活NK细胞并增加NK细胞内的颗粒酶(granzyme B)和穿孔素(perforin)的合成、释放,激活NK细胞的CD28依赖和不依赖的杀伤途径[11,14];③诱导IL-2,IFN-γ,TNF等细胞因子的产生;④提高T和NK细胞的IL-2受体α(IL-2R-α)、TNF受体水平;⑤上调肿瘤细胞表面共刺激分子B7的表达[11];⑥诱导IFN-γ,IP-10(IFN-inducible protein 10)和Meg蛋白等生成,抑制肿瘤血管生成[7];⑦上调钙粘着素(E-cadherin)和血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)水平,防止肿瘤转移[15];⑧促使巨噬细胞内的一氧化氮(NO)增加,增强其杀伤能力[16]

    2.4 IL-12抗肿瘤中的持久免疫

, 百拇医药     部分报道认为,IL-12基因导入的肿瘤疫苗未能激发机体的持久免疫,无法抵抗原代肿瘤细胞的再次攻击[10,17]。想获得持久免疫,务必要同时有非特异的NK细胞和肿瘤特异的CTL细胞免疫反应。IL-12表达的量和时间是重要的影响因素,长期较高浓度地表达IL-12,可以诱导持久免疫[2]。Grohmann[18]等发现,在获得对P815肿瘤持久免疫的模型中,1~2周,IL-12有明显升高,2~3周后;IL-10则明显增高,去除IL-10和IL-12同样会破坏已建立的机体免疫。

    3 IL-12基因疫苗的临床试验

    在西方国家,IL-12的临床基因治疗已有多个方案获准通过[2]。Tahara 和Lotze[19]等用自体成纤维细胞的IL-12基因疫苗治疗了18名黑色素瘤、乳腺癌、胸颈部肿瘤和浅表T淋巴瘤的患者,目前,此方案已批准进入临床Ⅱ期。但Sun[20]等用2个独立的真核载体分别将p35和p40亚基导入患者自身的黑色素瘤细胞,筛选同时表达2个亚基的细胞克隆扩增后回输,共治疗了6例晚期的黑色素瘤病人,却没有明显的临床疗效。这2个实验结果的不同,可能与病例的选择、载体的使用、肿瘤的特性以及基因表达水平不同等因素有关。要判断IL-12基因疫苗的疗效,仍有待更多的临床试验结果。
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    4 结 语

    IL-12具有强大的抗肿瘤作用,但机制比较复杂。IL-12处在免疫系统和细胞因子的网络中的枢纽地位,作用广泛,同时又受到网络中多种因素的影响。IL-12要同其他的细胞因子及与传统的手术、化疗、放疗及造血干细胞移植相结合,以取得最佳的抗瘤效果,避免严重的副作用。但不论如何, IL-12抗肿瘤治疗前景辉煌!

    参 考 文 献

    1,Salgaller ML, Lodge PA. Use of celluar and cytokine adjuvants in the immunotherapy of cancer. J Surg Oncol, 1998, 68: 122

    2,Puisieux I, Odin L, Poujol D, et al. Canarypox virus-mediated interleukin-12 gene transfer into murine mammary adenocarcinoma induces tumor suppression and long-term antitumoral immunity. Hum Gene Ther, 1998, 9: 2481
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    3,章卫平, 曹雪涛. 双亚基共表达人白细胞介素12重组腺病毒载体的构建与应用. 中华医学杂志, 1998, 78(1): 33

    4,Gallagher R. Tagging T cells: Th1 or Th2? Science, 1997, 275: 1615

    5,Leonard JP, Sherman ML, Fisher GL, et al. Effects of single-dose interleukin-12 exposure on intereukin-12-associated toxicity and interferon-γ production. Blood, 1997, 90: 2541

    6,Grohmann U, Biachi R, Ayroldi E, et al. A tumor-associated and self antigen peptide presented by dendritic cells may induce T cell anergy in vivo, but IL-12 can prevent or revert the anergic state. J Immunol, 1997, 158: 3593
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    7,Nanni P, Rossi I, Giovanni CD, et al. Interleukin 12 gene therapy of MHC-negative murine melanoma metastases. Cancer Res, 1998, 58: 1225

    8,Rakhmilevich AL, Janssen K, Turner J, et al. Cytokine gene therapy of cancer using gene gun technology: Superior antitumor activity of interleukin-12. Hum Gene Ther, 1997, 8: 1303

    9,Meko JB, Yim JH, Tsung K, et al. High cytokine Production and effective antitumor activity of a recombinant vaccinia virus encoding murine interleukin 12. Cancer Res, 1995, 55: 4765
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    10,Chong H, Todryk S, Hutchinson G, et al. Tumor cell exression of B7 costimulatory molecules and interleukin-12 or granulocyte-macrophage colony-stimulating factor induces a local antitumour response and may generate systemic protective immunity. Gene Ther, 1998, 5: 223

    11,Geldhof AB, Moser M, Lespagnard L, et al. Interleukin-12-activated natural killer cells recognize B7 costimulatory molecules on tumor cells and autologous dendritic cells. Blood, 1998, 91: 196
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    12,Martinotti A, Stoppacciaro A, Vagliani M, et al. CD4 T cells inhibit in vivo the CD8-mediated immune response against murine colon carcinoma cells transduced with interleukin-12 genes. Eur J Immunol, 1995, 25: 137

    13,Vitale A, Guarini A, Latagliata R, et al. Cytotoxic effectors activated by low-dose IL-2 plus IL-12 lyse IL-2-resistant autologous acute myeloid leukemia blasts. Br J Haematol, 1998, 101: 150

    14,Mori S, Jewett A, Murakami MK, et al. The participation of the Fas-mediated cytotoxic pathway by natural killer cells is tumor-cell-dependent. Cancer Immunol Immunother, 1997, 44: 282
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    15,Hiscox S, Hallett MB, Puntis MC, et al. Inhibition of cancer cell motility and invasion by interleukin-12. Clin Exp Metastasis, 1995, 13: 396

    16,Tsung K, Meko JB, Peplinski GR, et al. IL-12 induces T helper 1-directed antitumor response. J Immunol, 1997, 158: 3359

    17,Kawakita M, Tao GS, Richey JK, et al. Effect of canarypox virus (ALVAC)-mediated cytokine expression on murine prostate tumor growth. J Natl Cancer Inst, 1997, 89: 428
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    18,Grohmann U, Silla S, Belladonna ML, et al. Circulating levels of IL-10 are critically related to growth and rejection patterns of murine mastocytoma cells. Cell Immunol, 1997, 181: 109

    19,Tahara H, Lotze MT. IL-12 gene therapy using direct injection of tumors with gentically engineered autologous fibroblasts. Hum Gene Ther, 1995, 6: 1607

    20,Sun Y, Jurgovsky K, Moller P, et al. Vaccination with IL-12 gene-modified autologous melanoma cells: Preclinical results and a first clinical phase Ⅰ study. Gene Ther, 1998, 5: 481

    (1999-03-16收稿; 1999-05-11修回), 百拇医药