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树突状细胞 与 肿瘤免疫治疗 浙江大学免疫学研究所　王建莉 教授

树突状细胞 与 肿瘤免疫治疗 浙江大学免疫学研究所　王建莉 教授. 免疫的核心内容. “ 自我 ” （ self ） “非我” (nonself). 免疫耐受 immune tolerance ). 免疫应答 immune response. 抗原提呈细胞（ antigen-presenting cell, APC ）的概念.

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树突状细胞 与 肿瘤免疫治疗 浙江大学免疫学研究所　王建莉 教授

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Presentation Transcript

  1. 树突状细胞与 肿瘤免疫治疗 浙江大学免疫学研究所　王建莉 教授

  2. 免疫的核心内容 “自我” （self） “非我” (nonself) 免疫耐受 immune tolerance) 免疫应答 immune response

  3. 抗原提呈细胞（ antigen-presenting cell, APC）的概念 • APC是指能够捕获抗原, 经其加工、处理后将抗原信息传递给T 、B淋巴细胞, 从而诱发一系列特异性免疫应答的一类免疫细胞。因此, APC是机体免疫反应的首要环节, 能否进行有效的抗原提呈直接关系到免疫激活或免疫耐受的诱导。

  4. 抗原提呈过程的示意图 (Ab) B cells体液免疫 AgAPC T cells细胞免疫 (致敏细胞）

  5. 抗原提呈细胞（APC）的研究历史 • 早期：抗原致敏细胞 antigen-pulsed cells • 60年代中期：辅佐细胞 accessory cells，AC • 70年代：抗原提呈细胞 ( antigen-presenting cells), APC 包括树突状细胞 (dendritic cells), DC

  6. APC的种类 • 非专职性的抗原提呈细胞 • 如内皮细胞、纤维母细胞、各种上皮及间皮细胞等。 • 专职性的APC(professional APC) • 树突状细胞、单核/巨噬细胞、B淋巴细胞等能表达MHCⅡ类分子的细胞。

  7. 树突状细胞（Dendritic cells, DC）

  8. （一）DC的研究历史 DC是由美国学者Steinman及Cohn于1973年发现的。早期由于对其来源和分化发育及成熟等方面的知识缺乏了解，只能从不同的组织中分离DC,这样获得的细胞数量极少并极大地限制了对其功能特点的研究。直到1992年Steinman建立了应用GM-CSF从小鼠骨髓中大规模培养制备DC的方法后，人们又建立并完善了多种培养扩增DC的方法，才使得对DC的研究得以深入。 人外周血单核细胞 ＋ GM-CSF和IL-4 人CD34+造血干细胞 ＋ GM-CSF和TNF-等

  9. （二）DC的基本特征 • 机体内功能最强的抗原提呈细胞; • DC最大的特点是能够显著刺激初始型T细胞（Naive T cells）增殖，而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞; • DC是机体免疫反应的始动者，在免疫应答的诱导中具有独特的地位。

  10. 树突状细胞的形态

  11. 树突状细胞与病原体和T细胞的作用

  12. （三）DC的形态及标志 • 成熟时伸出许多树突样或伪足样突起，表现为典型的树突状形态特征 • 膜表面高表达MHC II类分子并具有一些相对特异性表面标志 • 小鼠DC： 33D1和NLDC145 、 CD11c • 大鼠DC： OX62 • 人DC： CD1a、CD83和BDCA2等 • 能移行至淋巴器官和刺激初始型T细胞增殖活化 • DC还表达可特异性结合病原微生物及其产物的受体，如甘露糖受体（mammose receptor,MR ）、Toll样受体（ Toll like receptor ,TLR）以及FcR 及补体受体等。

  13. 表达MHC II类分子、共刺激分子CD80及CD86、粘附分子CD40、CD44、 CD50、CD54以及1、2整合素家族成员（integrin ） • 分泌IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、TNF-、IFN-、GM- CSF等细胞因子（cytokine）及多种趋化因子（chemokine）及受体：MIP1  R、MIP1R、SDF-1R

  14. （四）DC的来源

  15. 髓系干细胞来源的DC（myeloid DC） • 淋巴系干细胞来源的DC（lymphoid DC）或浆细胞样DC （ plasmacytoid DC, pDC ） • 大多数DC来源于骨髓，由骨髓进入外周血，再分布到全身各组织。因此对髓样DC的研究较深入，以下介绍的主要是髓样DC。

  16. （五）DC的组织分布与命名 • 广泛分布于脑以外的全身各脏器，数量极少，仅占人外周血单个核细胞的1％以下，占小鼠脾脏的0.2-0.5%。根据分布部位的不同，可将DC大致分为： 1. 淋巴样组织中的DC，主要包括并指状DC、边缘区DC、滤泡DC； 2. 非淋巴样组织中的DC，包括间质性DC、郎格罕斯细胞（LC）等； 3. 体液中的DC, 包括隐蔽细胞和血液中的DC。

  17. 郎格罕斯细胞（Langerhans cell,LC） • 位于表皮和胃肠道上皮部位的未成熟DC。 • 高表达FcR、C3R、甘露糖受体、Toll样受体及MHC I、II类分子 • 胞浆内含有称为Birbeck颗粒的特征性细胞器 • 具有较强的摄取和加工处理抗原的功能，但其免疫刺激能力较弱。

  18. 间质性DC（interstitial DC)：非淋巴组织间质中的DC • 外周血DC • 隐蔽细胞（veiled cell） ：输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC • 并指状DC（interdigitating cell, IDC）：淋巴组织胸腺依赖区的DC，具有较强的免疫激发功能

  19. 胸腺DC：参与T细胞阴性选择 • 滤泡DC（follicular DC, FDC） ：淋巴组织胸腺依赖区的DC，可能与记忆性B细胞的形成有关 • 浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendriticcells, pDC)：(CD123+/CD11c-/CD45RA+/CD4+)，能夠表达高水平CD123（Anti–IL-3R+）。其生长依赖于IL-7、IL-3、FLt-3L（人），其可被病毒诱导快速产生大量内源性IFN-α/, 故又称IFN产生细胞，在先天性免疫中发挥重要作用 。

  20. （六）DC的分化、发育、成熟及迁移 • 常用于研究的淋巴系DC为胸腺内DC，其为T细胞阴性选择的主要承担细胞。 • 髓系DC的分化发育可分为四个阶段：前体阶段、未成熟期、迁移期、成熟期。

  21. 1. 前 体 • 人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分离出髓系前体。 • 功能在于产生各种髓系DC。

  22. 2. 未成熟期DC • 未成熟DC主要存在于多种实体器官及非淋巴组织的上皮（此处的DC即为LC） • 能表达一些膜受体如FCRⅡ、人甘露糖受体或鼠DEC－205分子

  23. 未成熟DC内含有一些重要的细胞器官包括内质体（Endosome）、MⅡC及CⅡV颗粒和溶酶体等。未成熟DC内含有一些重要的细胞器官包括内质体（Endosome）、MⅡC及CⅡV颗粒和溶酶体等。 • 分泌一些趋化因子和具有炎症介质作用的细胞因子，如LC能产生TNF-、IL-1、IL-6、IL-15等 • 未成熟DC能通过吞饮和吞噬作用摄取抗原，但其刺激初始型T细胞的能力很弱。

  24. 3. 迁 移 期 • 主要存在于输入淋巴管、外周血、肝脏血液及淋巴组织。 • 经过淋巴和血液循环，从输入淋巴管进入淋巴结。从外周血进入脾脏或从肝窦进入腹腔淋巴结，从而启动T细胞产生免疫反应。

  25. 4. 成熟期DC • 成熟期DC主要存在于淋巴结、脾脏及Peyer's结。 • 受趋化因子的作用归巢至淋巴器官T细胞区。

  26. 表型特征是高表达MHC I类分子、MHC II类分子、CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、CD40、ICAM-1和HSP等免疫刺激分子及其特异性抗原，CD1a和CD83也是人成熟DC的标志。 • 能分泌Th1类细胞因子包括IL-12 • 摄取抗原的能力降低，但能有效地将抗原提呈给初始型T细胞并使之激活。 • 活化T细胞后它们自身即出现凋亡。

  27. （七） DC摄取抗原的途径

  28. 1. 巨吞饮作用 • 细胞骨架依赖型的、由膜皱折和形成大的囊泡（1～3m）形成液相内吞作用 • 可吞入非常大量的液体，每小时可达其细胞体积的一半 • 在抗原浓度10-10mol/L时即可由巨吞饮作用使抗原得到提呈。

  29. 2. 受体介导的内吞作用 高效、特异性 借助细胞膜表面的受体可以有效地捕捉到浓度很低的相应抗原。 • 表达FcRII受体，可有效捕捉抗原抗体复合物 • 表达甘露糖受体，可摄取甘露糖化及岩藻糖化抗原。

  30. 3. 吞噬作用 吞噬是细胞摄取大颗粒或微生物(>0.5m) 的一种内吞方式。

  31. （八）DC对抗原的加工处理与提呈 DC摄取外来抗原物质 经蛋白溶解处理成为13～25氨基酸长度的片段 与MHC II类分子结合，形成复合物表达于DC表面 提呈给CD4＋T淋巴细胞 内源性抗原 MHC I类分子途径 外源性抗原 MHC II类分子途径

  32. 抗原处理（antigen processing) 抗原递呈细胞将抗原分子降解并加工成一定大小的多肽片段，以MHC-肽复合物的形式表达于抗原递呈细胞表面的过程。

  33. 抗原提呈(antigen presenting) 抗原提呈细胞在与T细胞接触的过程中其表面的MHC-肽复合物被T细胞识别，从而将抗原信息传递给T细胞的过程。

  34. 加工处理和提呈抗原的过程 • 抗原可分为内源性抗原（病毒、细胞内感染细菌、肿瘤抗原）与外源性抗原（绝大多数细菌或其它病原、异物）。

  35. MHC I类分子 • 两条肽链，结构类似于Ig。 • α链：多态性糖链，分为胞外区、跨膜区、胞内区三个区。 • 胞外区又分α1、α2、α3三个功能区。

  36. 肽结合区（Peptide Binding domain) ：由1、2对称排列，形成沟槽状结构。 • 肽结合巢（Peptide Binding Cleft)可容纳8－10肽

  37. 3是T细胞CD8分子的识别部位。 • 跨膜区将I类分子固定在细胞膜上。 • 胞内区具有信号传导功能。

  38. 内源性抗原的加工处理和转运 • MHC I 类分子结合的抗原多肽通常来源于胞内蛋白、核蛋白和病毒蛋白。 • 完整的抗原在胞浆中降解成多肽,而最主要的胞内蛋白酶解复合物是蛋白酶体(proteosome),又称低分子量多肽或巨大多功能蛋白酶 (low molecular weight polypeptide or large mutifunctional protease, LMP)。

  39. 抗原在胞浆经蛋白酶体降解形成多肽后,首先转移至内质网(ER)腔内与新组装的MHC I 类分子结合。 • 转运蛋白TAP(transporter associated with antigen processing or transporter of antigenic peptides)参与了此过程。 • 多肽首先与孔样结构的胞浆区结合, ATP结合在TAP1和TAP2的羧基端, 经水解后导致TAP异二聚体的构型改变,从而暴露膜内区的结合位点,使多肽进入内质网腔。

  40. 2. MHC I类分子的生成和多肽的组装 • 在内质网内，MHC I类分子与2－m结合为异二聚体，随后TAP转运的多肽与MHC I类分子的沟槽区结合形成三聚体，通过高尔基体移行至细胞表面。 • 与MHC I类分子结合的多肽最适长度为8－10个氨基酸，通过氢键与MHC I类分子紧密结合。

  41. 3. 内源性抗原肽的递呈 细胞表面MHC I类分子结合的多肽被CD8+T细胞识别，从而导致CD8+T细胞的活化。

  42. MHC I类分子途径

  43. MHC II类分子 • α链，β链均为多态性糖链，分为α1，α2，β1，β2四个胞外功能区。 • 肽结合区由α1与β1两个区段组成。

  44. 肽结合巢（Peptide Binding Cleft) 可容纳较大的抗原肽（13－17）。 • β2:T细胞CD4分子的识别部位。

  45. 外源性抗原的加工处理 • 抗原提呈细胞以胞吞的方式将抗原内吞至细胞浆中的腔室结构(内质体及溶酶体)。 • 在酸性环境中被蛋白酶等水解为抗原多肽片段。

  46. 2. MHC II类分子的生成和转运 • 在内质网中新合成的MHCⅡ类分子与Ia相关的恒定链（Ii链）结合。 • 通过高尔基体转运至MHC II类分子腔室（MIIC）。 • 含有外来抗原的内体/融酶体与MIIC融合，Ii部分被水解，仅在肽结合沟槽中残留一个小片段CLIP （II类分子相关的恒定链多肽）。

  47. 3. MHC II类分子的组装和递呈抗原肽 • 在HLA-DM的作用下，CLIP与肽结合沟槽解离，抗原肽结合到肽结合沟槽。 • 融合体向细胞表面移行，通过胞吐作用表达于细胞表面。 • 细胞表面MHC II类分子结合的多肽被CD4+T细胞识别，从而导致CD4+T细胞的活化。

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