CN106544319A - 一种用于刺激树突状细胞成熟的组合物及其用于刺激树突状细胞成熟的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于刺激树突状细胞成熟的组合物及其用于刺激树突状细胞成熟的方法,该组合物包括环二核苷酸与IFN‑γ。采用该组合物能够诱导树突状细胞成熟,刺激树突状细胞持续分泌IL‑12,能持续保持树突状细胞的生物学活性,能表达更高水平的MHC‑II、CD40、CD80、CD86,进而能更有效地诱导T细胞的抗肿瘤免疫及抗肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞反应,有助于提高树突状细胞在临床抗肿瘤等疾病治疗过程中的疗效。
Description
技术领域
本发明属于细胞生物学、肿瘤免疫学和生物医药技术领域,涉及树突状细胞培养和激活的方法,尤其是涉及一种用于刺激树突状细胞成熟的组合物以及刺激树突状细胞成熟的方法。
背景技术
树突状细胞(DC)是由加拿大学者Steinman于1973年发现的,是目前所知的功能最强的抗原递呈细胞,因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名。树突状细胞是机体功能最强的专职抗原递呈细胞,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、并维持免疫应答的中心环节。人树突状细胞起源于造血干细胞(hemopoietic stem cell)。DC的来源有两条途径:①髓样干细胞在GM-CSF的刺激下分化为DC,称为髓样DC(myeloid dendritic cells,MDC),也称DCl,与单核细胞和粒细胞有共同的前体细胞;包括朗格汉斯细胞(Langerhans cells ,LCs),间皮(或真皮)DCs以及单核细胞衍生的DCs等②来源于淋巴样干细胞,称为淋巴样DC(Lymophoid dendritic cells,LDC)或浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,piX;),即DC2,与T细胞和NK细胞有共同的前体细胞。树突状细胞尽管数量不足外周血单核细胞的1%,但表面具有丰富的抗原递呈分子(MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ)、共刺激因子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40、CD40L等)和粘附因子(ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3、LFA-1、LFA-3等),是功能强大的专职抗原递呈细胞(APC)。
树突状细胞自身具有免疫能力,是目前发现的惟一能激活未致敏的初始型T细胞的抗原递呈细胞。通过抗原摄取、加工及呈递,DC 细胞可有效诱导抗原特异性CD4 +T细胞及CD8+T细胞活化,从而激活获得性免疫反应。此外,DC细胞同样可激活NK 细胞,增强其增殖能力及杀伤功能,从而增强先天免疫应激反应。树突状细胞也可增强包括核酸疫苗在内的各种疫苗和疫苗佐剂(如CpG/ODN)的免疫反应,其本身也是一种天然的免疫佐剂。带有抗原信息的树突状细胞具有疫苗功能,故称树突状细胞疫苗。
目前研究较多的是以从病毒和肿瘤提取的抗原或特异性抗原基因刺激、诱导和转染树突状细胞,使其载有相应的抗原信息,进一步诱导保护性免疫,用于抗病毒、肿瘤、预防和治疗自身免疫病、移植排斥反应以及变态反应。人体内大部分树突状细胞处于非成熟状态,表达低水平的共刺激因子和粘附因子,体外激发同种混合淋巴细胞增殖反应的能力较低,但未成熟树突状细胞具有极强的抗原吞噬能力,在摄取抗原(包括体外加工)或受到某些因素刺激时即分化为成熟树突状细胞,而成熟的树突状细胞表达高水平的共刺激因子和粘附因子。树突状细胞在成熟的过程中,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。树突状细胞与肿瘤的发生、发展有着密切关系,大部分实体瘤内浸润的树突状细胞数量多则患者预后好。有效的抗肿瘤免疫反应的核心是产生以CD8+ T细胞为主体的细胞免疫应答,这也是树突状细胞作为免疫治疗手段的基础。
树突状细胞抗肿瘤的机制如下:1、树突状细胞可以高表达MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类分子,MHC分子与其捕获加工的肿瘤抗原结合,形成肽-MHC分子复合物,并递呈给T细胞,从而启动MHC-I类限制性CTL反应和MHC-Ⅱ类限制性的CD4+ Thl反应。同时,树突状细胞还通过其高表达的共刺激分子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40等)提供T细胞活化所必须的第二信号,启动了免疫应答。2、树突状细胞与T细胞结合可大量分泌IL-12激活T细胞增殖,诱导CTL生成,主导Th1型免疫应答,利于肿瘤清除;激活穿孔素P颗粒酶B和FasL/Fas介导的途径增强NK细胞毒作用。3、树突状细胞分泌趋化因子专一趋化初始型T细胞促进T细胞聚集,增强了T细胞的激发。保持效应T细胞在肿瘤部位长期存在,可能通过释放某些抗血管生成物质(如IL-12、IFN-γ)及前血管生成因子而影响肿瘤血管的形成。上述细胞因子进一步以正反馈旁分泌的方式活化树突状细胞,上调IL-12及CD80、CD86的表达;同时树突状细胞也直接向CD8+T细胞呈递抗原肽,在活化的CD4+ T细胞辅助下使CD8+ T细胞活化,CD4+和CD8+T细胞还可以进一步通过分泌细胞因子或直接杀伤,增强机体抗肿瘤免疫应答。
除抗肿瘤外,树突状细胞还与组织重建、血管生成、自身免疫以及炎症反应有关。因此,如何调控树突状细胞的生物学活性,特别是充分发挥树突状细胞在肿瘤免疫治疗中的作用受到科学家和医学工作者的极大关注。在临床试验中,接受树突状细胞疫苗治疗的肿瘤患者表现出肿瘤进展延缓、疾病稳定同时生存期延长,证实了树突状细胞在肿瘤免疫治疗中所发挥的作用。然而,尽管已经取得了一些好的结果,但现阶段的树突状细胞疫苗对于肿瘤患者的临床缓解率仍然很低。因此,有必要对现有树突状细胞培养体系进行进一步完善,以有效提高树突状细胞在临床治疗肿瘤中的作用。研究表明:成熟树突状细胞比未成熟的树突状细胞,具有更强的刺激T 淋巴细胞作用,并产生特异性抗免疫应答。在抗肿瘤免疫反应中,Th1 免疫反应被认为在抗肿瘤免疫中发挥重要作用。在这个过程中,树突状细胞分泌的IL-12水平起了关键性的作用。高水平的IL-12 被证实可有效极化Th1 细胞的产生,从而辅助诱导抗原特异性的CD8+CTL 细胞生成。此外,IL-12 还可直接作用CD8+T 细胞使其进行克隆增殖,扩大效应功能以及建立免疫记忆群。因此,能够分泌高水平的IL-12 是树突状细胞细胞生物活性高的标志之一。然而,尽管目前已经发现有很多制剂能够诱导树突状细胞分泌IL-12,但其持续的过程短暂,在撤去刺激物后,树突状细胞分泌IL-12的能力很快消失。如何在树突状细胞培养过程中提高树突状细胞的生物学活性,能够持续有效地刺激T 淋巴细胞增生,诱导产生更强的抗肿瘤的特异性免疫应答一直是困扰科学家的一大难题。由于这一技术难以解决,使得树突状细胞在肿瘤治疗中受到限制,如何在培养出成熟的高活性树突状细胞后,使其能够持续有效地刺激T 淋巴细胞,诱导产生更强的抗肿瘤的免疫应答是目前研究的热点和难点。
发明内容
(1)本发明的目的在于提供一种用于刺激树突状细胞成熟的组合物,采用该组合物能够诱导树突状细胞成熟,刺激树突状细胞持续分泌IL-12,能持续保持树突状细胞的生物学活性,进而能更有效地诱导T细胞的抗肿瘤免疫及抗肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞反应。
(2)本发明所述的用于刺激树突状细胞成熟的组合物,包括环二核苷酸与IFN-γ,在每毫升树突状细胞培养液中,环二核苷酸的用量是100 μg/ml,IFN-γ的用量是1000 U/ml。
(3)本发明所述的环二核苷酸,优选自cGAMP、c-di-AMP、c-di-GMP硫取代cGAMP、硫取代c-di-AMP及其混合物。
(4)本发明的另一个目的在于提供一种用于刺激树突状细胞成熟的方法。
本发明所述的用于刺激树突状细胞成熟的方法,包括以下步骤:将未成熟树突状细胞用新鲜的树突状细胞培养液悬浮,细胞密度在1×10e6/ml,加入环二核苷酸与IFN-γ,在每毫升培养液中环二核苷酸的浓度为100 μg/ml,IFN-γ的浓度为1000 U/ml,刺激时间为72小时,收获成熟的树突状细胞。
(5)本发明的再一个目的在于提供一种成熟的树突状细胞。本发明所述的成熟的树突状细胞是采用根据本发明所述的方法刺激获得的成熟的树突状细胞。本发明还提供了这种成熟的树突状细胞在治疗肿瘤或其它疾病中的应用。
附图说明
图1、 环二核苷酸联合IFN-γ刺激对DC细胞成熟能力的影响。在纵坐标中,MFI 值是指荧光强度值。显示DC 细胞表面成熟分子CD40、CD80、CD86、MHC-II 表达水平的流式检测值,值越高表示表面的分子越多,DC细胞成熟度越高。
图2、环二核苷酸联合IFN-γ刺激成熟的DC细胞激活效应T细胞的能力。在纵坐标中代表T细胞活化的重要指标IFN-γ的值,该值越高表示T细胞活力越强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,但本发明不受实施例的限制。
以下实施例中所用材料、试剂、仪器和方法,未经特殊说明,均为本领域中的常规材料、试剂、仪器和方法,均可通过商业渠道获得。
实施例1:外周血单核细胞来源的树突细胞提取与诱导成熟
Ficoll试剂购自GE生命科学,环二核苷酸购自Invivogen公司,人细胞因子IL-12检测试剂盒购自R&D公司,细胞纯化试剂盒均购自Miltenyi Biotech公司,GM-CSF、IFN-γ 、TNF-A和IL-4均购自PeproTech公司,无血清树突状细胞培养基购自Cellgro 公司,链霉素-青霉素双抗购自Thermo公司。
用Ficoll离心法参照说明提取制备新鲜的人PBMC,使用Miltenyi CD14 单核细胞纯化试剂盒纯化单核细胞,并在单核细胞与GM-CSF 和IL-4、含双抗的细胞培养液进行培养,一起培养7天后生成未成熟树突状细胞。将未成熟树突状细胞铺板,将环二核苷酸(100μg/ml)和IFN-γ(1000 U/ml)联合加入细胞培养液中,刺激时间72 小时,即可收获成熟的树突状细胞。作为常规对照,500 U/ml的TNF-A加入到培养基中替代环二核苷酸和IFN-γ,作为常规诱导树突状细胞。
实施例1结果: 流式细胞检测,所获得的成熟的树突状细胞的CD40、CD80、CD86 以及MHC-II 表达均有高表达(如图1所示);通过ELISA试剂盒测定IL-12分泌量,发现环二核苷酸和IFN-γ诱导出的树突状细胞IL-12分泌量达到10 ng/ml 以上,优于常规诱导产生的3 ng/ml。结果表明,环二核苷酸和IFN-γ诱导出的树突状细胞的生物活性要比常规的方法培养出的DC细胞活性更强。
图1、 环二核苷酸联合IFN-γ刺激对DC细胞成熟能力的影响。在纵坐标中,MFI 值是指荧光强度值。显示DC 细胞表面成熟分子CD40、CD80、CD86、MHC-II 表达水平的流式检测值,值越高表示表面的分子越多,DC细胞成熟度越高。
实施例2:环二核苷酸联合IFN-γ刺激成熟的DC 细胞更有效的诱导T细胞活化
细胞因子IFN-γ检测试剂盒购自R&D公司。新鲜的人PBMC、T细胞和DC细胞分离和诱导分化参照实施例1。将细胞铺板至96 孔平底板中,培养过夜后,每份培养物在200 μl的总体积中包含100000个纯化的T 细胞和10000个DC细胞。将细胞于37℃培养5天。5天后,从每份培养物中取出100μl 培养基用于细胞因子IFN-γ测量。利用ELISA 试剂盒测定IFN-γ的水平,结果显示经环二核苷酸和IFN-γ诱导成熟的DC细胞,能够有效刺激T 细胞的功能,分泌细胞因子IFN-γ (图2)。
图2、环二核苷酸联合IFN-γ刺激成熟的DC细胞激活效应T细胞的能力。在纵坐标中代表T细胞活化的重要指标IFN-γ的值,该值越高表示T细胞活力越强。
实施例3:环二核苷酸联合IFN-γ刺激成熟的DC 细胞有效地抑制肿瘤的生长
C57BL/6小鼠(购于上海斯莱克实验动物有限责任公司[实验动物质量合格证号:SCXK(沪)2007-0005 ] ),雌性,体重18~22g,动物以颗粒饲料喂养,自由摄食和饮水。
制备皮下移植瘤模型:培养黑色素瘤细胞株B16-F10、小鼠结直肠癌细胞MC38,在细胞对数期收集细胞,做成浓度为(5.0×106)/ml每毫升的细胞悬液,C57BL/6鼠右前肢腋下注射0.2 ml细胞悬液 (细胞数目为1.0×106个/只),7-10 天左右肿瘤长至直径约3-6mm,致瘤成功。将体外通过环二核苷酸联合IFN-γ 刺激成熟的DC 细胞通过尾静脉注入小鼠体内,同时将常规诱导的DC细胞也通过尾静脉注入小鼠体内作为阳性对照。在肿瘤细胞接种5周后,处死小鼠,取出肿瘤组织,观察环二核苷酸联合IFN-γ 刺激成熟的DC 细胞诱导的CTL 是否有效地在体内抑制肿瘤的生长。
通过小鼠移植瘤的体内实验发现:当注射由环二核苷酸联合IFN-γ 刺激成熟的DC 细胞注入小鼠体内后,小鼠肿瘤生长速度与模型组相比显著降低,且优于普通方式诱导DC组,如表1-2所示。实验的结果进一步证实:环二核苷酸联合IFN-γ 刺激成熟的DC 细胞在小鼠体内能够激活下游T细胞等,能够有效的杀伤肿瘤细胞,抑制肿瘤细胞的生长。
表1、环二核苷酸与IFN-γ诱导产生的DC细胞对鼠皮下移植黑色素瘤B16-F10的作用
(n=8,mean±SD)
组别 平均瘤重(g) 平均抑瘤率(%)
模型组 2.854±0.231 (g) -
普通诱导DC组 1.984±0.152 (g) 30.5
环二核苷酸、IFN-γ诱导组 1.385±0.127 (g) ** 51.5
注:*P<0.05 vs 模型组;**P<0.01 vs 模型组.
表2、环二核苷酸与IFN-γ诱导DC细胞对鼠皮下移植瘤MC38的作用
(n=8,mean±SD)
组别 平均瘤重(g) 平均抑瘤率(%)
模型组 3.161±0.327 (g) -
普通诱导DC组 1.854±0.181 (g) 41.3
环二核苷酸、IFN-γ诱导组 1.109±0.258 (g) ** 64.9
注:*P<0.05 vs 模型组;**P<0.01 vs 模型组.
本发明获得的有益效果如下:
通过本发明所制备的成熟树突状细胞具有持续分泌IL-12 的能力,进而更有效地诱导T细胞的抗肿瘤反应和抗肿瘤活性,所制备的成熟的树突状细胞能产生更强的抗肿瘤免疫反应。
通过本发明获得的成熟树突状细胞,能表达更高水平的MHC-II、CD40、CD80、CD86,进而更有效地激活杀伤性T细胞及抗肿瘤特异性细胞毒性T 淋巴细胞反应,有助于提高树突状细胞在临床肿瘤治疗过程中的疗效。
虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.一种用于刺激树突状细胞成熟的组合物,其特征在于:所述组合物由环二核苷酸与IFN-γ 组成,在每毫升树突状细胞专用的无血清树突状细胞培养液中, 环二核苷酸的用量是100 μg/ml,IFN-γ 的用量是1000 U/ml。
2.一种用于刺激树突状细胞成熟的方法,其特征在于,包括以下步骤:将未成熟树突状细胞用新鲜的树突状细胞专用的无血清树突状细胞培养液悬浮,细胞密度在1×10e6/ml,加入环二核苷酸与IFN-γ,加入量为在每毫升培养液中环二核苷酸的浓度为100 μg/ml,IFN-γ 的浓度为1000 U/ml,刺激时间为72小时,即可收获成熟的树突状细胞。
3.权利要求1的组合物,其中环二核苷酸选自cGAMP、c-di-AMP、c-di-GMP、硫取代cGAMP、硫取代c-di-AMP。
4.权利要求2的方法,其中环二核苷酸选自cGAMP、c-di-AMP、c-di-GMP、硫取代cGAMP、硫取代c-di-AMP。
5.基于本发明的方法刺激制备的成熟树突状细胞在治疗肿瘤和其它疾病中的应用。
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