Hla-a0201限制性抗afp抗原特異性ctl的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物技術開發與應用研究領域，涉及HLA-A0201限制性抗AFP抗原特異 性CTL制備方法。
【背景技術】
[0002] -、腫瘤治療的困境與機會
[0003] 惡性腫瘤已成為人類第一號"殺手"，手術、放療與化療是治療腫瘤的三大常規方 法，能在短期內有效的減輕腫瘤負荷，但仍不能有效清除腫瘤細胞。微小殘留病灶、對放療、 化療的部分敏感和耐藥是腫瘤復發及轉移的根源，而復發與轉移正是腫瘤患者死亡的主要 原因。常規治療方法已力不從心，開發新型的腫瘤治療技術與產品迫在眉睫。
[0004] 二、細胞免疫治療技術的誕生與發展
[0005] 上世紀80年代起免疫學與腫瘤學的迅速發展，1982年美國NIH Rosenberg教授為 首的研究小組研制出淋巴因子活化的殺傷細胞(LAK)免疫療法，并在后續研究中對LAK細胞 的臨床應用進行了深入的探討。但是LAK細胞殺傷力不夠強，臨床應用需要大量輸注（3 X 1〇1<3_η)，另一方面擴增能力有限，需要在輸注細胞的同時大劑量應用白細胞介素-2(IL-2) (10萬IU/kg，q8h)，因而產生了相關的不良反應。而后Rosenberg又提出了腫瘤浸潤淋巴細 胞(TIL)，其殺瘤能力較LAK有了明顯提高，并且無需大劑量IL-2聯合應用，但細胞需要從腫 瘤組織中分離獲得，這極大限制其廣泛的臨床應用。在以上的工作基礎上，1991年Stanford 大學的Schmidt-Wolf等采用干擾素 γ (IFN-γ )、IL-2和鼠抗人CD3單克隆抗體(Mouse anti-Human CD3mAb)共同誘導出了具有強大抗腫瘤活性的細胞群，命名為細胞因子誘導的 殺傷細胞(CIK)。
[0006] 樹突狀細胞（DCs)是迄今為止已知的體內功能最為強大的專職抗原遞呈細胞 (APC)，其表面存在豐富的抗原捕獲分子，抗原遞呈分子(MHC I類和MHC Π 類分子），免疫共 刺激分子(⑶80、CD83、⑶86、⑶40等）。經抗原刺激后的DC細胞向淋巴結迀移，將其攜帶的抗 原信息傳遞給相應的T淋巴細胞，啟動、激發CD4+/CD8+T細胞免疫應答，特異性地殺滅腫瘤 細胞。同時經抗原刺激后的DCs可分泌白細胞介素-8(IL-8)、干擾素 α (IFN-α)、白細胞介素-12(IL_12)、腫瘤壞死因子a(TNF-a)等，增強機體非特異性免疫應答(天然免疫），故DC有"天 然免疫佐劑"的美稱，其發現者Ralph Steinman教授獲得2011年諾貝爾醫學獎。鑒于DC在機 體免疫防御系統中所處的中心地位，基于DC開發的抗腫瘤疫苗已使之成為最先進、最有希 望的腫瘤免疫治療技術之一，近年來國內外學者對其進行了廣泛的探索。1992年Stanford 醫學院的2位教授成立了世界上第一家以DC為基礎的腫瘤疫苗公司(Dendre〇n，CA)，該公司 的產品Provenge已于2010年4月29日獲得FDA批準上市。但是DC在體內的功能受到患者本身 免疫狀態，腫瘤微環境的影響，而腫瘤患者體內存在大量抑制因子，因此DC的體內效果并不 如體外效果理想。
[0007] 細胞毒性T淋巴細胞(CTL)構建是近期興起的免疫治療技術，因其具有特異、直接 殺傷腫瘤靶細胞的能力，因此成為研究的熱點。
[0008]三、甲胎蛋白（AFP)在腫瘤免疫治療中的作用
[0009]甲胎蛋白（a-fetoprotein，AFP)是1965年首次在2例原發性肝癌患者中被發現的， 人類的AFP屬于a球蛋白，電泳運動在白蛋白與球蛋白之間，分子量約為64，000-72，000，沉 淀系數為4.5。此蛋白約有18種氨基酸組成，碳水化合物約占4% JFP是嚙齒類動物胚胎期 和人胚胎期血清中的主要蛋白成分。人類胚胎在宮內發育的第六周左右用雙向擴散法即能 測出AFP，到第13周左右可達到高峰，第16周后AFP的濃度迅速下降而白蛋白濃度上升。在人 類胚胎中AFP最高濃度可達3-4mg/ml，但新生兒期其血清濃度約為10-50ug/ml，出生后第1 周末用雙向擴散法即不再能測出。在成人，AFP可以在大約80%的肝癌患者血清中升高，在 生殖細胞腫瘤出現AFP陽性率為50%。在其它腸胃管腫瘤如胰腺癌或肺癌及肝硬化等患者 亦可出現不同程度的升高。當肝細胞發生癌變時，卻又恢復了產生這種蛋白質的功能，而且 隨著病情惡化它在血清中的含量會急劇增加，甲胎蛋白就成了診斷原發性肝癌的一個特異 性臨床指標。
[0010] AFP抗原高表達的肝癌惡性度高、病情進展快，病人早期一般沒有什么不適，一旦 出現癥狀就診，往往已屬中晚期。故治療難度大、療效差，一般發病后生存時間僅為6個月， 人稱"癌中之王"。而目前還未有針對AFP抗原的藥物上市，因此開發新型針對AFP靶點的藥 物勢在必行。抗AFP特異性CTL的開發是一種發展方向。
[0011] 四、CTL作用機理
[0012] 1、機體T細胞免疫反應過程
[0013] 機體存在龐大的T細胞庫，通過其表面表達不同的T細胞受體(TCR)特異識別不同 的外部抗原分子(細菌、病毒和腫瘤抗原多肽），被活化為具有殺滅靶細胞的CTL，清除細菌、 病毒的感染和腫瘤細胞，且能產生免疫記憶性CTL，防止細菌、病毒的再次入侵和腫瘤的復 發。
[0014] CTL免疫應答大致分四個階段：
[0015] (1)抗原識別:APC通過表面受體識別并捕獲抗原(細菌、病毒、腫瘤細胞）；
[0016] (2)抗原加工與遞呈：抗原經APC消化、裂解成多肽分子，后者與APC胞內豐富的 MHC-I類或Π 類分子結合分別形成MHC-I-多肽或MHC-II-多肽復合物，并被轉運至APC表面； [0017] ⑶T細胞激活(雙信號學說）:APC與T細胞相遇，T細胞通過自身TCR識別APC遞呈的 MHC-I/Π -多肽復合物，其中CD8+T細胞識別MHC-I-多肽復合物，CD4+T細胞識別MHC-II-多 肽復合物，T細胞接受了抗原的刺激信號（第一信號）加上免疫共刺激信號（第二信號)開始 活化，具有細胞毒性作用即CTL;
[0018] (4)靶細胞殺滅：活化CTL循環至抗原所在部位，通過CTL表面的TCR特異識別抗原 表達細胞后進彳丁殺傷和清除。
[0019] 但，已發現腫瘤患者體內存在大量免疫抑制因子，影響CTL的有效活化和增殖，數 量甚少，不足以與迅速增殖的腫瘤抗衡。若能在體外制備大量抗原特異性CTL并回輸給患 者，可直接、快速殺傷腫瘤細胞起到治療作用，對常規治療無法清除的殘留腫瘤細胞進行殺 滅，將可以防止腫瘤的復發和轉移。
[0020] 2、CTL表型與功能差異
[0021 ] 根據CTL表面分子的表達種類可分為兩型：中央記憶型CTL(CTL-?)和效應記憶型 CTL(CTL-em)〇
[0022] Klebanoff等研究發現：表型分析為CD3+CD45R0+CD62L+CCR7+的CTL-?具有更強的 抗腫瘤能力；Johnson等比較了 MART-1TCR基因修飾的CTL-?和CTL-em，結果發現前者消退惡 性黑色素瘤細胞的能力是后者的10倍。Berger等研究結果還顯示CTL-?輸注后較表型為⑶3 +CD45R0+CD62L-CCR7-的CTL-em在體內能存活更長的時間。
[0023] 3、CTL技術開發現狀
[0024]綜合國內、國外CTL體外制備技術可歸類為三種方法與來源：
[0025] (1)腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)體外擴增法
[0026]從腫瘤患者腫瘤組織中分離TIL，加入白細胞介素-2(IL_2)培養，克隆稀釋法篩選 腫瘤抗原陽性的T細胞克隆，再加入鼠抗人CD3單克隆抗體和IL-2進行擴增培養獲得。
[0027] Li等選擇HLA-A201陽性的IV期惡性黑色素瘤患者，將其腫瘤組織制備成單細胞懸 液后，加入IL-2培養，5周后篩選擴增細胞中CD8+T+MART-1+的陽性T細胞克隆，再加入鼠抗 人CD3單克隆抗體和輻照后的TOMC飼養細胞擴增培養，次日加入IL-2,再培養12天可獲得 CTLs，能對負載MART-1多肽的T2細胞株特異性識別和殺傷。
[0028] (2)TCR基因修飾法
[0029] TCR是T細胞識別抗原、介導免疫應答的關鍵分子，包括α、β、γ、δ四條鏈，由二硫鍵 連接成α/β和γ/δ兩種異二聚體，其中α/β+Τ細胞占外周血Τ細胞的90-95%，是主要的免疫 效應細胞。TCR基因修飾即通過外源質粒轉染自體Τ淋巴細胞，導入能識別特異性抗原多肽 的TCR基因，挑選陽性克隆，在體外擴增培養獲得CTL。較為常用的質粒有逆轉錄病毒質粒或 慢病毒質粒。
[0030] Morgan等采用抗⑶3+⑶28+磁珠激活⑶8+Τ細胞，應用慢病毒質粒轉染修飾MART-1 或gpl〇〇特異性的TCR基因，采用鼠抗人⑶3單克隆抗體和IL-2培養體系制備CTLs，在12天能 擴增培養至1〇9個細胞，用于15例HLA-A2+的黑色素瘤患者的治療，結果顯示有2例患者出現 了明顯的臨床療效，1例52歲男性患者的腋窩轉移病灶消失，肝轉移病灶縮小了89%，無病 生存期為21個月；1例30歲男性患者，肺部轉移病灶消失，無病生存期為20個月。
[0031] Perro等采用白細胞介素-15(IL-15)和白細胞介素-2KIL-21)細胞因子組合促進 TCR基因轉染非增殖的T細胞，可以維持T細胞高表達⑶62L和⑶28。
[0032] (3)體外抗原致敏法
[0033]用人工APC(Artificial APC)，或抗原（蛋白質，多肽，或全細胞)體外反復刺激T細 胞，獲得抗原特異性CTL。
[0034]浙江大學的發明專利（專利號:CN102168066A)體外誘導乙型肝炎病毒特異性細胞 毒性T淋巴細胞的方法即采用該方法。將MHC-1-Ig和抗⑶28mAb包被磁珠構建人工APC，抗原 表位肽負載APC后，體外致敏3-4周，再以磁珠吸附分離抗原特異性CTL，Tetramer染色鑒定。 [0035]上述三種方法的缺陷：
[0036] (l)TIL體外擴增法
[0037] ①需要獲得患者的新鮮腫瘤組織作為CTL來源，僅限于可手術的患者，且腫瘤組織 來源有限；
[0038]②TIL分離，CTL克隆的獲取與鑒定方法復雜，腫瘤組織中各種細胞成分較多，較復 雜，分離細胞的時間長，一般都需要1個月以上；
[0039] ③TIL中混有⑶4+⑶25+Treg亞群，其會抑制CTL擴增效率；
[0040]④由于體外分離擴增時間長，增加了污染的機會。
[0041 ] (2)TCR基因修飾法
[0042] ①外源性質粒(逆轉錄病毒或慢病毒等)的引入，給臨床應用帶來一定的風險；
[0043] ②內源性TCR干擾，導入的TCR基因可能并不能導入預期的位點，而與內源性的TCR 發生錯排，其能識別抗原不是預期設計的，且是未知的，存在很大的風險。
[0044] (3)體外人工APC負載抗原致敏法
[0045]①引入外源物質:人工APC，制備的CTL是否有人工APC殘留仍是疑問；
[0046]②人工APC體外致敏CTL的周期較長，需要3-4周，獲得CTL還需要擴增培養后才能 滿足臨床治療的需要，因此體外培養的周期長，污染的幾率較大。
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