【技术干货】【科普】免疫细胞治疗的原理

12月19日，国务院正式印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》（以下简称《规划》），对“十三五”期间我国战略性新兴产业发展目标、重点任务、政策措施等作出全面部署安排。免疫细胞治疗也被正式写入“十三五”。

究竟什么是免疫细胞治疗？免疫细胞治疗又有哪些分类？如果没有一定的免疫学背景知识储备，很难真正对这项技术有一个全面的了解和认识。以下内容便是对这项技术进行的简单阐述。

 

（一）什么是免疫细胞治疗

肿瘤细胞免疫治疗又称肿瘤生物治疗方法，即将经过处理的自体或异体的免疫细胞或免疫分子输入患者体内，恢复与增强肿瘤患者自身的免疫监测与杀瘤功能，有效地杀灭患者术后和放、化疗后体内残存的肿瘤细胞，达到治疗肿瘤，预防复发与转移和最终根治肿瘤的目的。经过处理的自体或异体的免疫细胞或免疫分子具有打破免疫耐受、激活和增强机体的免疫能力，兼顾治疗和保健的双重功效。经过处理的自体或异体的免疫细胞包括非特异性激活和特异性激活的效应细胞，前者是采用非特异性刺激因子（IL-2、干扰素等细胞因子）刺激前体效应细胞，使其活化为具有抗肿瘤活性的效应细胞，如LAK细胞、NK细胞、iNKT细胞、γδT细胞、细胞因子诱导的杀伤细胞（Cytokine Induced Killer Cell, CIK）、肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）等；特异性激活的效应细胞是指采用特定肿瘤抗原作刺激物所诱导的抗肿瘤效应细胞，如树突状细胞（DC）、细胞毒T淋巴细胞（CD8+细胞）等。
 

（二）免疫细胞治疗分类

1、LAK细胞免疫治疗
淋巴因子激活的杀伤细胞（Lymphokineactivated Killer Cell, LAK）LAK是采用白细胞介素-2（IL-2）在体外刺激活化外周血单个核细胞而诱生出的具有非特异性细胞毒作用的效应细胞，此细胞于1982年由美国NCI的Roserberg研究室首先发现。随后的研究表明，LAK细胞的主要效应细胞为活化的自然杀伤细胞（Natural Killer Cell，NK）。LAK曾是20世纪80年代至90年代中期肿瘤免疫治疗研究领域的热点之一，是临床上应用最多的过继性细胞免疫治疗方法，并于1992年获得美国食品药品管理局（FDA）批准，正式成为转移性肾癌的治疗药物。截止到目前，这也是为数不多的正式取得FDA批准上市的免疫细胞治疗药物之一。但是由于该疗法采用常规方法诱导，难以获得足够数量的效应细胞，杀伤肿瘤细胞的效率低，为达到更好的疗效而应用大剂量IL-2会带来严重的副作用，已经逐渐被技术更为成熟的NK细胞免疫治疗所取代。
 
2、NK细胞免疫治疗
自然杀伤细胞（Natural Killer Cell，NK）是先天性免疫系统的重要组成部分，是机体抗御感染和防止细胞恶性转化的重要免疫调节细胞。NK细胞无需肿瘤特异性抗原识别便可以直接杀伤肿瘤细胞，是肿瘤免疫治疗的重要效应细胞，被医学界誉为“抗癌第一道防线”。NK细胞在肿瘤早期或患者体内肿瘤细胞数量少时即可发挥作用。NK细胞治疗具备广谱性，通常与化疗、放疗和手术治疗结合使用。在常规治疗方式将患者体内大多数肿瘤细胞清除后，进一步清除对化疗和放疗有抗药性的残留肿瘤细胞。NK细胞还能够深入组织和器官的内部，清除化疗、放疗和手术治疗达不到的区域的肿瘤细胞。NK细胞治疗总体有效率38%～70%，降低肿瘤复发风险率40%～50%。
 
NK细胞是最有效的能杀灭肿瘤干细胞的免疫细胞，最近20年关于癌症的根源最大的研究突破就是肿瘤干细胞的发现。 一系列研究都证实肿瘤干细胞确实存在，而且是癌症发病的主谋。近期意大利、法国和美国的研究小组分别独立发现NK细胞对多种肿瘤干细胞（比如神经母细胞瘤、黑色素瘤、口腔鳞状细胞癌、大肠癌的肿瘤干细胞）都能高效地进行杀伤，而且此杀伤作用比对普通癌细胞的杀伤作用更强。
 
其可能的作用机制为：
1)、肿瘤干细胞往往HLA-I分子的表达量很低，无法对NK细胞的活性起到有效抑制作用。
2)、肿瘤干细胞表面的NK细胞激活受体相应的配体表达增加。比如在神经母细胞瘤干细胞表面高水平表达DNAM-1和NKp46配体, 在大肠癌干细胞中NKp30和NKp44配体高水平表达。
 
人体内NK细胞无须特殊刺激信号诱导就可以对某些肿瘤干细胞（如大肠癌干细胞）进行杀伤。而对另一部分肿瘤干细胞（如神经母细胞瘤，黑色素瘤的干细胞），必须要有细胞因子参与活化的NK细胞才可以杀死。NK细胞的活化状态与其杀伤肿瘤干细胞的能力密切相关。
 
因此，这些研究为进一步探索利用NK细胞进行实体瘤的NK免疫治疗的可能性提供了理论基础，但是，如何在体外获得大量经过扩增激活的NK细胞成为了NK免疫治疗的关键。
 
3、iNKT细胞免疫治疗
iNKT细胞(invariant nature killer T,iNKT)是T淋巴细胞中独特的亚群。它们表达恒定的TCRVα14与NK细胞的部分标识。iNKT细胞也被认为是典型的NKT细胞。iNKT细胞与多种肿瘤和自身免疫性疾病有关，在这些肿瘤患者和病人体内，iNKT细胞的数量显著减少，激活iNKT 细胞能显著改善肿瘤和多种疾病的症状。
 
4、γδT细胞免疫治疗
γδT细胞是介于特异性免疫与非特异性免疫之间的一种特殊类型的免疫细胞，主要分布于皮肤和黏膜组织，一般不超过T细胞总数的5%，γδT细胞处于机体免疫防护系统的第一线，在抗肿瘤免疫中具有重要的作用，具有细胞毒性和分泌多种细胞因子及趋化因子的功能。由于γδT细胞具有独特的抗原识别特性和组织分布，使其成为最合适的早期抗肿瘤效应细胞之一，与其他天然免疫细胞构成机体防御恶变的第一道屏障，在抗肿瘤免疫监视和免疫效应中发挥着重要的作用。
 
5、CIK细胞免疫治疗
细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine induced killer ,CIK)是人外周血中单个核细胞在体外经多种细胞因子(γ-干扰素、CD3单抗、和白介素-2等)刺激后获得的一群异质细胞。该细胞具有T淋巴细胞的抗瘤活性和非主要组织相容性复合体(major hismcompatibility complex, MHC)限制性杀瘤的优点。CIK细胞群中的主要效应细胞同时表达CD3+和CD56+两种膜蛋白分子,故又被称为NK细胞样T淋巴细胞，其在正常人外周血中极其罕见，仅1%—5%。通常情况下CIK细胞扩增后端粒酶活性降低，所扩增的细胞寿命明显缩短，同时扩增倍数有限而无法满足多次治疗的需求。CIK细胞中CD3+CD8+及CD3+CD56+效应细胞为典型的T细胞类型，容易引起GVHD(移植物抗宿主病)。CIK细胞扩增技术相对较为成熟简单，对手术后或放化疗后患者效果比较显著，能消除残留微小的转移病灶，防止癌细胞扩散和复发，提高机体免疫力，有一定的抗肿瘤作用。
 
6、DC细胞免疫治疗
树突状细胞（Dendritic Cell，DC）起源于体内的多能造血干细胞，经血流分布到全身各处，因其有膜样和树突状突起而得名。它能高效地摄取、加工处理和递呈抗原，未成熟DC具有较强的迁移能力，成熟DC能有效激活初始型T细胞，处于启动、调控，并维持后天免疫应答的中心环节。1973年Steinman和Cohn首次分离DC。1992年Steinman实验室首先建立了用重组粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）从小鼠骨髓中大量培养制备DC的方法。DC在成熟的过程中，由接触抗原的外周组织迁移进入次级淋巴器官，与T细胞接触并激发免疫应答。DC作为目前发现的功能最强的APC，能够诱导特异性的细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)生成。近年来研究表明,应用肿瘤相关抗原或抗原多肽体外冲击致敏DC，回输或免疫接种于载瘤宿主，可诱发特异性CTL的抗肿瘤免疫反应，从而起到对肿瘤细胞的靶向杀伤功能。但由于恶性肿瘤细胞普遍存在着针对特异性细胞毒性T淋巴细胞的免疫逃逸现象，单独的DC细胞特异性免疫治疗通常需要与非特异性免疫细胞治疗相结合，才能起到对恶性肿瘤的最佳治疗效果。
 
7、DC+CIK细胞免疫治疗
DC+CIK(或DC/CIK)是应用经抗原刺激的树突状细胞（DC）诱导CIK细胞产生特异性肿瘤杀伤作用的治疗技术，即将树突状细胞（DC）与CIK细胞进行共同培养而成的杀伤性细胞群体（DC-CIK）。CIK细胞和DC细胞是细胞免疫治疗的两个重要组成部分，两者联合可提高疗效。
 
8、CTL细胞免疫治疗
细胞毒性T细胞（cytotoxic T-lymphocyte，CTL）为一种特异T细胞，专门分泌各种细胞因子参与免疫作用。对某些病毒、肿瘤细胞等抗原物质具有杀伤作用，与自然细胞构成机体抗病毒抗肿瘤免疫的重要防线。它的作用特点：具有高效性；具有抗原特异性；具有自身MHC限制性。CTL细胞免疫疗法是利用自身的淋巴细胞，在体外通过靶细胞抗原和淋巴因子的诱导，分化扩增CTL细胞，再经静脉回输体内，从而有效地发挥免疫效应，达到清除病毒和杀伤肿瘤细胞的目的。
 
9、TIL细胞免疫治疗
肿瘤浸润淋巴细胞（Tumor Infiltrating Lymphocyte Cell，TIL）是一种从肿瘤组织中分离出的浸润淋巴细胞，是一群富含肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞和NK细胞的异质细胞。研究表明从患者的新鲜肿瘤组织中对其进行体外分离扩增后，其具有很强杀瘤活性。其体外抗瘤效应比LAK强50～100倍以上，具有良好的应用前景。但目前产生肿瘤特异性T细胞的技术问题是当前使用TILs进行随机临床试验难以克服的障碍。只有30%～40%的活检标本能产生良好的T细胞群体，而且该过程耗时费力，大约需要6周的时间才能生产可用于输注的T细胞，且数量无法保证，很大程度上制约了其临床治疗的应用与推广。