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白泽专栏

一周免疫报 更多>>

《自然》子刊:发现癌症逃避免疫疗法的机制

        路德维希癌症研究所的一项研究确定癌症逃避免疫疗法的机制,在此次研究中,研究人员将黑色素瘤患者作为研究对象,论文发表在《自然通讯》杂志中,在报告中,研究人员描述了肿瘤诱发的免疫细胞进行自杀,或者诱导细胞凋亡,从而逃避免疫疗法对自己的追杀,除此之外,研究人员也确定了具体负责这一效应分子间相互作用的罪魁祸首。

        在此次研究中,研究人员确定了一种名为FAS的蛋白质及其配体所产生的抑制免疫细胞,它们可以中断免疫疗法的疗效。

        研究人员表示:“免疫治疗为癌症患者带来可喜的结果,然而,对免疫疗法完全应对的患者却不多,现在我们面临的问题是,我们能做什么来改变这一比例,如何提高应对免疫疗法的人数?这就是我们此次研究需要解决的问题。”

        研究人员通常对黑色素瘤小鼠进行免疫疗法治疗,研究人员设计了一种致癌基因表达和癌抗原,称为P1A,这种癌抗原只有在给予特定的药物时才会反应,然后研究人员诱导黑色素瘤小鼠,评估其对免疫疗法的效果,其中包括癌症疫苗P1A抗原,封锁疗法和各种检查点方案,或者释放T细胞攻击癌细胞。

        在研究过程中,研究人员锁定了黑色素瘤小鼠不应对免疫疗法的罪魁祸首,就是一种名为FAS的蛋白质及其配体所产生的抑制免疫细胞。这一发现,是研究人员倍感信心,接下来他们将针对这一机制来寻找解决的方法,试图扩大适合于免疫疗法的比例。

        1989年Yonehara等发现了一株单克隆抗体,这株抗体可以识别一种表达于髓样细胞、T淋巴细胞和成纤维细胞表面的未知分子,诱导多种人细胞系发生凋亡,这种新的膜分子被称为Fas。同年,Trauth等也发现了一株可以诱导活化或恶性变淋巴细胞凋亡的单克隆抗体,他们将这株抗体所识别的蛋白称为凋亡蛋白-1(Apo-1)。

        对Fas胞浆区氨基酸序列的比较发现,它与TNFRI有一段68aa的同源序列,这段序列对Fas和TNFRI所介导的细胞凋亡起着决定性的作用,用基因突变的方法将同源区进行改造后,它们就丧失了致凋亡的能力,所以这一同源区被命名为死亡结构域。以后的研究发现,死亡结构域也存在于其它死亡受体以及一些胞浆内信号转导蛋白,受体的死亡结构域可以与胞浆信号蛋白的死亡结构域发生同源或异源结合,所以这个结构域的作用是作为一个接头将死亡受体与胞浆信号通路联系起来。在Fas的C端有15aa对死亡结构域的作用可能有抑制功能,将这15aa突变掉之后,Fas诱导细胞凋亡的作用得以增强。这一结构域在其它死亡受体尚未发现,但其它受体能通过各自独特途径,对死亡信号进行反馈调节。

        人Fas基因定位于10号染色体长臂,小鼠Fas基因位于19号染色体,各包含9个外显子。胞浆中有两种不同长度的Fas mRNA,一种编码全长分子,另一个编码可溶性分子。Fas表达比较广泛,小鼠的胸腺、心脏、肝、肺、肾和卵巢等都有表达,在胸腺中除CD4-CD8-的双阴性细胞外,其它所有细胞都表达Fas。但在人的胸腺细胞中,Fas只有很微弱的表达,而在活化淋巴细胞和HTLV-1、HIV、EBV等病毒感染的淋巴细胞中高表达。IFN-g 和TNF-a 可以增强Fas的在多种细胞中的表达,从而增强Fas介导的细胞凋亡。

Fas的配体FasL于1993年由Suda等从CTL杂交瘤衍生的细胞系PC60-d10S细胞系中克隆成功,FasL长278aa,为II型跨膜糖蛋白,由胞膜外区(179aa)、跨膜区(22aa)和胞浆区(77aa)组成,N端150个氨基酸为TNF超家族同源区,同源性主要表现在形成b 折叠股的序列,在b 折叠股c和d之间有一对保守的二硫键,对其空间结构的形成有作用。FasL在胞膜外区有4个N-糖基化位点,经过糖基化的FasL的分子量为36-43kD。FasL的胞浆区富含脯氨酸。

        FasL基因位于1号染色体,与OX-40L基因相邻,由5个外显子组成。FasL只表达于活化T淋巴细胞,其它细胞如B细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞以及胸腺细胞都不表达FasL,但在小鼠的睾丸组织中,却可见到高表达的FasL。佛波酯(PMA)和离子霉素可以促进FasL表达,环孢素A可以抑制FasL的表达。

        在Fas/FasL发现以前, 一般认为CTL细胞的杀伤作用是通过穿孔素(perforin)和颗粒酶(granzyme)实现的,穿孔素在Ca2+存在的条件下可以插入靶细胞膜,并多聚化形成管状结构,破坏靶细胞膜的结构。而颗粒酶是一类丝氨酸酯酶,进入胞浆后可以直接活化胞浆中的蛋白酶,使细胞发生凋亡。穿孔素和颗粒酶的作用是Ca2+依赖的。但实验发现,在没有Ca2+存在的情况下,活化的CTL细胞系PC60-d10S仍然可以杀伤靶细胞。进一步的研究证明,这个细胞系是通过Fas/FasL实现其Ca2+非依赖性杀伤作用的。所以CTL细胞在活化后,可以通过两条互不相关的途径杀伤靶细胞:一方面,分泌穿孔素和颗粒酶,以Ca2+依赖的方式作用于靶细胞膜,杀伤靶细胞;另一方面,在CTL细胞识别靶细胞后,细胞表面表达的高水平FasL与靶细胞表面的Fas相互识别,通过Fas触发靶细胞内部的凋亡程序,使靶细胞发生程序性细胞死亡。CTL细胞的这两条杀伤机制是相互独立的,因为穿孔素基因敲除的小鼠,以及不表达穿孔素的CTL细胞系,都具有正常的Fas/FasL依赖的杀伤功能;而在Fas/FasL系统突变性疾病的小鼠中,穿孔素/颗粒酶杀伤机制仍是健全的。