諶 平 何成宜 陳志英
(中國科學院深圳先進技術研究院基因與細胞工程研究室 深圳 518055)
合成免疫策略治療慢性乙肝病毒感染綜述
諶 平 何成宜 陳志英
(中國科學院深圳先進技術研究院基因與細胞工程研究室 深圳 518055)
慢性乙型肝炎病毒(Hepatitis B Virus,HBV)感染可誘發(fā)肝硬化與肝癌,是危害人類健康的重大疾病?;趯?HBV 感染持續(xù)不愈主要是機體免疫功能缺陷所致的認識,提出用“合成免疫”策略重建抗 HBV 免疫功能,消除感染以預防致命病變的發(fā)生。用優(yōu)化的基因治療載體微環(huán) DNA,在體內(nèi)表達一套工程抗體,模擬急性 HBV感染康復時機體的免疫反應,由單克隆抗體中和病毒,雙靶向抗體將非特異的 T 淋巴細胞轉(zhuǎn)化為抗 HBV 的 T 淋巴細胞,殺死 HBV 感染的肝細胞,兩者協(xié)同達到根治慢性 HBV 感染的目的。微環(huán) DNA 安全、經(jīng)濟,可建立一個安全、高效、可負擔的抗 HBV 免疫體系,有效消除 HBV 的危害。
乙肝病毒;慢性 HBV 感染;合成免疫;微環(huán) DNA;過繼免疫
乙型肝炎病毒(Hepatitis B Virus,HBV)感染嚴重威脅人類健康。中國有 1 億左右、全球有超過 3 億慢性 HBV 感染患者(Chronic Hepatitis B virus carrier,CHB),每年導致超過 60 萬人死于原發(fā)性肝癌和肝硬化[1]。多數(shù)肝癌和肝硬化的發(fā)生,是由于 HBV 感染誘發(fā)肝臟持久炎癥與肝細胞反復死亡增生所致,清除病毒可有效防止肝癌和肝硬化的發(fā)生。目前還缺乏經(jīng)濟、方便的治療方法來有效消除 HBV 的危害。雖然現(xiàn)有的核苷類似物和干擾素治療能有效抑制 HBV 的復制,減輕或消除癥狀,但這些治療療效短暫,只有長期接受治療,才能有效預防肝硬化及肝癌的發(fā)生。由于接受長期治療的 HBV 攜帶者并不多,故這種治療對解除全球 HBV 威脅意義不大。世界衛(wèi)生組織最新官方統(tǒng)計表明,CHB 患者接受長期抗 HBV 核苷類似物治療的比例不超過 10%[2]。除了因為沒有明顯的癥狀,攜帶者不知道感染的存在而沒有接受治療外,開始治療而中途放棄的比例很高。經(jīng)濟負擔不是一個主要因素,每天服藥造成的麻煩是主要的原因[2]???HBV 感染的治療性疫苗曾經(jīng)被寄以厚望,但多個臨床實驗效果不彰[3,4]。雖然疫苗能有效預防 HBV 感染,并已經(jīng)逐漸減少中國 HBV 攜帶率,但是,由于原來慢性 HBV 攜帶者的基數(shù)非常龐大,接近一億之巨,加上疫苗覆蓋不全,在可以預見的未來,慢性 HBV 感染及引起的肝硬化和肝癌,仍然是中國和世界最重要的健康問題。本文將系統(tǒng)陳述慢性 HBV 感染形成的機制以及目前的治療現(xiàn)狀,并提出合成免疫策略,作為根本解決 HBV 感染這個重大健康問題的方案。
HBV 是一種典型的非致細胞病變病毒,病毒本身對肝細胞不會造成病理傷害。肝臟病變的發(fā)生,是由于機體的免疫系統(tǒng)清除病毒的過程,造成肝臟的炎癥反應,包括肝細胞死亡,轉(zhuǎn)氨酶升高。有資料表明,在中國感染過 HBV的總人數(shù)超過 6 億人,但大部分人的機體能產(chǎn)生有效的免疫反應,將病毒完全清除,并獲得終生免疫。其中,康復過程包括機體產(chǎn)生中和抗體滅活病毒,細胞毒性 T 淋巴細胞(Cytotoxic Lymphocyte,CTL)殺滅帶毒的肝細胞,兩者協(xié)同達到根治的效果,且這種抗 HBV 免疫終生有效。但是,在從急性感染康復多年之后,用敏感的檢測方法仍可在肝臟中檢測到微量的cccDNA,血液中也可檢測到 HBV 病毒顆粒。這表明,康復不一定伴隨 HBV 全部消滅,而是建立起一個有效的免疫監(jiān)督機制,使殘留的cccDNA 不能大量復制造成復發(fā)。臨床上發(fā)現(xiàn)HBV 感染康復多年后,在機體的免疫系統(tǒng)受抑制如接受免疫抑制治療時,HBV 感染復發(fā),與這個假說相吻合。
多方面的證據(jù)表明,HBV 感染遷延不愈轉(zhuǎn)化為慢性的主要機制是宿主的免疫功能受損,對 HBV 各種抗原產(chǎn)生不同程度的免疫耐受,不能像大多數(shù)成人那樣有效地清除 HBV[5]。慢性HBV 感染最多是母嬰傳播的結果,其次是兒童期感染,成年人感染轉(zhuǎn)為慢性者較少。 母嬰傳播包括妊娠期、分娩期間和哺乳期的感染。胎兒期通過胎盤途徑接觸病毒抗原,免疫系統(tǒng)可通過“陰性選擇”,將 HBV 特異性 T 細胞克隆清除,結果不論是胎兒期、分娩期或更遲才感染 HBV 病毒,感染都將持續(xù)[5,6]。新生兒通過母嬰傳播感染 HBV 病毒后,90% 以上會發(fā)展成為慢性感染,是為“新生兒免疫耐受”。3 歲以前的幼兒期,機體免疫系統(tǒng)發(fā)育還不健全,也容易造成慢性感染[5,7]。而當成人感染 HBV 時,超過90% 的人都能清除病毒得以痊愈,只有不到 5%的人群發(fā)展成為慢性感染。成人感染 HBV 的免疫耐受主要機制為個體免疫系統(tǒng)不健全,如 Th1/ Th2 細胞失衡、病毒特異性 CD8+T 細胞功能損傷、樹突狀細胞(Dendritic Cell,DC)功能缺陷、調(diào)節(jié)性 T 細胞(Regulatory T Cell,Treg)增多、免疫抑制途徑異?;钴S等[5,8-10]。在對 CHB 病程進一步分析的基礎上,可把 CHB 分為免疫耐受期和免疫清除期[11]。在免疫耐受期病毒滴度可高達109~1010/mL,而肝臟不見任何炎癥反應,血液也檢測不到標志肝細胞損傷的轉(zhuǎn)氨酶異常,表明機體免疫系統(tǒng)對病毒幾乎不產(chǎn)生任何反應;免疫耐受期持續(xù)的時間長短不一,可長達 30 年以上;隨后,可進入免疫清除期,表現(xiàn)為一次或多次的急性肝炎癥狀,HBV 病毒滴度下降,經(jīng)數(shù)次反彈之后,病毒滴度維持在較低水平,但肝臟嚴重損害導致纖維化與肝硬化;HBV 持續(xù)感染往往導致病毒突變株出現(xiàn),可能是機體免疫選擇壓力的結果[11]。CHB 徹底持久清除 HBV,像急性HBV 感染后康復者很少見。
在急性 HBV 感染時,機體產(chǎn)生強烈免疫應答,HBV 特異的細胞毒性 T 細胞(CTL)是清除病毒的主要效應細胞;抗體在預防 HBV 感染起關鍵作用,但在清除 HBV 感染過程中的作用較小。 用黑猩猩所做的 HBV 感染實驗表明,用抗體耗盡血液中的 CD4+T 細胞,CD8+CTL 仍能有效清除病毒[12],這突顯 CD8+CTL 細胞在該過程的重要作用。CTL 細胞主要通過肝細胞溶解途徑,清除病毒;此外,還可通過促進病毒基因組降解的非細胞溶解機制清除病毒[13]。相比之下,慢性 HBV 感染時,CTL 免疫應答要弱得多,無法有效清除病毒感染。有研究表明,在慢性感染患者,特別是病毒 DNA 載量高者,其外周血中難以檢測到 HBV 特異的 CTL[14]。
3.1 骨髓移植
多方面的證據(jù)表明, 通過移植抗 HBV 獲得性免疫的方法,可以清除 HBV,并建立持久的抗 HBV 免疫機制。有多個報道表明,合并慢性 HBV 感染患者通過骨髓移植,在重建造血和免疫系統(tǒng)的同時,體內(nèi)的 HBV 也被清除[15],提示捐贈者的骨髓為受捐者提供了抗 HBV 免疫機制。Lau 等[15]報道的 21 例接收骨髓移植的合并HBV 感染的淋巴瘤患者中,5 例接受了抗-HBs/抗-HBc 陽性的骨髓移植,有 2 例(40%)產(chǎn)生持續(xù)的 HBsAg 血清學陰轉(zhuǎn);而其余 16 例接受抗-HBs 陰性供體骨髓移植的患者,無人發(fā)生陰轉(zhuǎn)。詳細分析接受移植者體內(nèi) T 淋巴細胞后發(fā)現(xiàn):抗 HBV 特異性 T 細胞來源于骨髓供體;而抗-HBs 陰性供體體內(nèi)缺乏抗 HBV 特異性 T 細胞,故此,沒有一例發(fā)生 HBV 感染狀態(tài)的變化。這些令人信服的證據(jù)證明,供者抗 HBV 的免疫功能被轉(zhuǎn)移到受者體內(nèi)并產(chǎn)生治療效果[16,17]。還有研究表明,接受骨髓移植后的 HBsAg 陰轉(zhuǎn)率明顯高于自發(fā)的轉(zhuǎn)換率或應用干擾素后的陰轉(zhuǎn)率[18],進一步支持該假說。這些成功的個案,成為支持我們提出的合成免疫治療 CHB 的基礎。
盡管如此,骨髓移植治療慢性 HBV 感染技術沒有普遍用于臨床,除了費用高昂的因素外,骨髓移植潛在的危險是重要的限制。骨髓移植存在固有的免疫排斥反應問題,常常需要終生服用免疫抑制藥以控制排斥反應;此外,慢性 HBV攜帶者在接受骨髓移植后,可能激活 HBV 大量復制,誘發(fā)肝炎甚至致命的重型肝炎[19,20]。
3.2 細胞治療
細胞治療指的是將外周血或臍帶血的單核細胞在體外用細胞因子誘導擴增后回輸?shù)襟w內(nèi)的治療方法。細胞療法有多種,如 CIK 細胞,DCCIK 細胞、DC 細胞等。有報道表明,細胞治療對 HBV 感染有一定療效。
CIK 即細胞因子誘導的殺傷細胞,是一類具有 T 細胞與自然殺傷細胞特性的免疫效應細胞。其他免疫效應細胞如 CTL,只能識別 MHC 遞呈的抗原,稱為 MHC 依賴性免疫細胞。與此不同,CIK 細胞能在不依賴 MHC 的情況下識別、殺死感染細胞或癌細胞,反應迅速、精確,加上細胞毒力強、易于增殖等優(yōu)點,已經(jīng)被廣泛應用于腫瘤免疫治療,也有用于治療 CHB 的嘗試。CIK 的作用機制還沒有完全了解,但已知該細胞通過 NKG2D、DNAM-1 與 NKp30 等受體介導細胞與細胞之間直接接觸而發(fā)揮作用,腫瘤常常過表達 NKG2D 而成為 CIK 細胞的靶標。體外試驗發(fā)現(xiàn),CIK 與 HBsAg 共培養(yǎng),可以增強 CIK 細胞產(chǎn)生特異性殺傷作用。Gao 等[21]對 14 名慢性乙肝患者用 CIK 治療 52 周后取得較好效果,其中有 6名(42.86%)患者肝功能恢復正常、血清 HBeAg 轉(zhuǎn)陰。CIK 細胞用于臨床治療 CHB 的報道尚少,如進一步證實,可成為一個不錯的治療選項。
DC-CIK 細胞是樹突狀細胞(DC 細胞)與 CIK細胞共培養(yǎng)的產(chǎn)物。 DC 細胞是體內(nèi)最重要的專業(yè)抗原遞呈細胞,將抗原加工后通過 MHC 遞呈到細胞表面刺激初始 T 細胞增殖,是誘導機體獲得性免疫應答必不可少的環(huán)節(jié)。如上所述,由DC 細胞介導產(chǎn)生 HBV 特異 CTL,是清除 HBV的主要機制[22]。大量證據(jù)表明,DC 細胞與屬于天然免疫的 CIK 細胞也有協(xié)同作用,導致 DCCIK 細胞毒性作用比 CIK 細胞更強,治療效果也更好[23]。
有證據(jù)表明,CHB 患者 T 細胞應答不足,與 DC 功能缺陷導致抗原遞呈功能低下有關。與健康人相比,CHB 患者外周血中的 DC 細胞數(shù)量較少,DC 表面共刺激分子 CD80、CD86 及主要組織相容性復合體 Ⅱ 類分子(MHC II)的表達顯著降低,輔助 HBV 特異性的 CD8+T 細胞應答的能力降低,刺激 T 細胞增殖的能力也低于健康人[24-26]?;?DC 細胞在 HBV 細胞免疫中的重要作用,已經(jīng)有用誘導成熟的 DC 細胞作為過繼性免疫治療 CHB 的嘗試。Chen 等[27]用 HBsAg刺激的 DC 治療 19 例 CHB 患者,其中 10 名(52.6%)患者 HBeAg 轉(zhuǎn)陰,這一結果與干擾素的療效相當。這一研究結果如經(jīng)過進一步證實,將有臨床治療價值。
3.3 阻斷免疫抑制信號
機體不能對 HBV 產(chǎn)生正常的免疫反應,可能跟 CHB 患者的 T 細胞功能缺陷也有關系。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),CHB 患者 HBV 特異的 CD8+T 細胞過度表達程序性死亡受體-1(Programmed Death Protein-1,PD-1)或程序性死亡配體-1(PD-1 Ligand,PD-L1),造成 T 細胞功能低下。PD-1/ PD-L1 系統(tǒng)是 T 細胞功能負調(diào)控機制之一,正常水平的 PD-1/PD-L1 可將 T 細胞功能維持在適度水平;如表達不足,T 細胞的功能過高,可致自身免疫反應;相反,表達過高,則可造成 T 細胞功能不足或缺失,導致腫瘤發(fā)生或感染持續(xù)。實驗證明,在 PD-1/PD-L1 過表達造成 T 細胞功能缺失時,用抗體阻斷 PD-1 與 PD-L1 相互作用可解除對 T 細胞的抑制作用,促進 T 細胞增殖,恢復對靶細胞的殺傷功能[28]。多個臨床實驗發(fā)現(xiàn),部分腫瘤過度表達 PD-1/PD-L1,應用抗 PD-1 或抗 PD-L1 抗體,可恢復 T 細胞的抗癌功能,導致腫瘤消退,證明這個治療策略的可行性。 近來,用抗 PD-1/PD-L1 抗體治療 CHB 的研究取得了初步進展。Tzeng 等[28]利用抗 PD-1 抗體阻斷PD-1 與 PD-L1 的作用,能上調(diào) HBV 持續(xù)感染小鼠模型中肝內(nèi) T 細胞 HBcAg 特異性 IFN-γ 的產(chǎn)生,也能恢復 CTL 對病毒感染的清除作用,表明了抗 PD-1/PD-L1 抗體用于治療 CHB 的潛在價值,但其療效和安全性仍有待臨床實驗證明。
已發(fā)現(xiàn)的 T 細胞負調(diào)控分子機制還包括CD244、細胞毒 T 細胞相關蛋白-4(Cytotoxic T-lymphocyte-Associated Protein 4,CTLA-4)和 T 細胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3(T-cell immunoglobulin domain and mucin domain containing molecule-3,Tim-3)。與 PD-1 一樣,CD244 在 CHB 患者 HBV 特異 CD8+T 細胞中過表達,通過不同的信號通路負調(diào)控 T 細胞免疫功能,因此阻斷 CD244 和其配體 CD48 成為潛在的免疫療法作用靶標而受關注[29]。CTLA-4 在腫瘤和病毒感染中的作用已有深入研究。有證據(jù)表明,阻斷 CTAL-4 能促進 HBV 特異的 CD8+T 細胞增殖、誘導 Th1/Th2 應答產(chǎn)生、增強 CTL 殺傷效應[22,30,31]。臨床上,抗 CTLA-4 抗體對多種腫瘤有明確的治療作用,美國 FDA 已經(jīng)批準抗CTLA-4 抗體治療黑色素瘤[32],但該抗體藥是否同樣適用于 CHB 治療仍有待進一步研究。Tim-3是近年來發(fā)現(xiàn)的另一種T細胞負調(diào)控機制,可能與 CHB 的發(fā)生有關。 在 CHB 患者體內(nèi)觀察到,高表達 Tim-3 的 T 細胞產(chǎn)生 IFN-γ 和 TNF-α 的能力減弱;Tim-3 阻斷劑或抑制 Tim-3 的表達能促進HBV 特異 CD8+T 細胞增殖和細胞因子產(chǎn)生[33,34],增強 PBMC 和 NK 細胞的抗病毒作用[35]。
總之,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種免疫抑制蛋白在 CHB中對 T 細胞免疫起到抑制作用,因此應用這些分子的阻斷劑(主要是單克隆抗體)來恢復 T 細胞抗HBV 的功能,已經(jīng)成為 CHB 免疫療法的一個研究熱點。但這類蛋白對 T 細胞的抑制作用是免疫系統(tǒng)一種正常的調(diào)控機制,必不可少,如何使用抑制劑達到抗 HBV 的治療效果而不使 T 細胞的功能失衡而導致嚴重副作用,是在實現(xiàn)臨床應用之前必須解決的問題。因此,這類抑制劑的使用,還有很長的路要走,目前未見相關藥品批準上市。
3.4 治療性疫苗
目前已有多種治療性疫苗經(jīng)過臨床試驗。最常見的是針對表面抗原(HBsAg)或核心抗原(HBcAg)的常規(guī)疫苗。這些常規(guī)疫苗能實現(xiàn)血清 e 抗原(HBeAg)陰轉(zhuǎn)、誘導 HBV 特異性免疫應答,也能降低病毒滴度,但是它們的有效期短暫,無法持續(xù)抑制 HBV 復制[36-42]。
分子生物學技術被用于設計復雜的治療性疫苗,試圖突破免疫耐受問題。例如,將 HBsAg和特異性 anti-HBs 抗體連接起來,組成了抗原-抗體復合物(Immunogenic Complex,IC)[43]。IC中的 Fc 段與 APC 膜表面受體結合,增加對抗原(HBsAg)的加工和遞呈,同時還促進 Th1 細胞分泌 IFN-γ,從而誘發(fā)更強烈的細胞免疫反應。臨床 I 期結果表明,IC 疫苗能導致部分 HBeAg 陽性病人發(fā)生 HBeAg 轉(zhuǎn)陰,病人體內(nèi)檢測到 HBs抗體的表達、體內(nèi)病毒載量也明顯減少[44]。在隨后的臨床 II 期實驗中,通過 IC 疫苗治療,21.8%(17/78)的治療組患者發(fā)生了 HBeAg 血清學轉(zhuǎn)換,但是在治療 24 周以后,這些患者體內(nèi)仍能檢測到少量病毒 DNA 和 HBsAg[45]。但是最新的臨床 III 期試驗發(fā)現(xiàn) IC 組與安慰劑對照組差異不顯著,跟臨床 II 期結果相比,IC 組 HBeAg轉(zhuǎn)陰率從 21.8% 降至 14%,而對照組則從 9% 升至 21.9%[3]。因此,這些結果不能證明 IC 疫苗具有長期治療效果[3,4]。
由于 DNA 疫苗能較好地誘發(fā) Th1 型細胞介導的細胞毒反應,而且比蛋白疫苗設計更簡單、生產(chǎn)成本更低,因此 DNA 疫苗也成為了 CHB 免疫治療的一種選擇[46],一些表達 HBsAg 的 DNA疫苗也進入了臨床 I 期試驗。試驗結果表明 DNA安全,且能恢復部分 T 細胞免疫,但是不足以顯著抑制病毒復制[47,48]。因此,還沒有治療性 DNA疫苗進入市場。
4.1 合成免疫抗 HBV 感染的基本原理
最近,我們提出了利用合成免疫治療腫瘤的免疫療法創(chuàng)新策略[49]:用微環(huán) DNA 表達工程抗體,其中的單克隆抗體介導抗體依賴性細胞毒性作用,而雙靶向抗體將非特異的 T 細胞轉(zhuǎn)化為抗癌 CTL,兩者協(xié)同,達到治療癌癥的目的?;趯毙愿腥究祻瓦^程以及對 CHB 發(fā)病機制的認識,我們提出用類似的合成免疫策略,來達到根治 CHB 的目的。這里描述 HBV 感染與腫瘤的差別,以及合成免疫實施方案的異同。
合成免疫抗 HBV 的策略是利用微環(huán) DNA 合成并表達一組 HBV 特異的工程抗體(engineered Antibodies,eAbs),包括單克隆抗體(monoclonal Antibody,mAb)和雙靶向抗體(BispecificAntibodies,BsAbs),用它們模擬急性 HBV 感染康復過程,由 mAb 中和病毒,而 BsAbs 在 T 細胞與感染 HBV 的肝細胞之間形成免疫突觸,發(fā)揮 T 細胞受體一樣的功能,介導 T 細胞殺死靶細胞(圖 1)。
在預防 HBV 感染時,抗體中和病毒是主要的效應機制,但在清除 HBV 感染的過程中,抗體的作用有限。因為病毒生產(chǎn)大量 HBsAg 分泌到血液中,與中和抗體結合,成為病毒顆粒的保護傘。因此,急性 HBV 感染的康復,主要依靠 CTLs 清除 HBV 感染的靶細胞。相應地,抗HBV 合成免疫策略也應以 BsAb 介導 T 細胞殺傷感染肝細胞為主,輔以 mAb 中和體液中的病毒顆粒。
4.2 基于微環(huán) DNA 技術的 HBV 合成免疫實施方案
工程抗體 BsAb 和 mAb 可以通過體外生產(chǎn)并純化得到(基于抗體制備的免疫療法),但抗體的制造成本高,且在體內(nèi)的半衰期很短,難以用來建立起上述康復者體內(nèi)持久的抗 HBV 免疫機制。這里提供了另一種抗 HBV 合成免疫的實施方案,即通過優(yōu)化的非病毒 DNA 載體-微環(huán) DNA(Minicircle,MC),在體內(nèi)生產(chǎn)適量的抗HBV 工程抗體(mAb 及 BsAb)。MC 通過 DNA重組技術消除標準質(zhì)粒載體中的骨架 DNA 成分,只含外源基因表達框[50,51]。骨架 DNA 成分包括質(zhì)粒 DNA 復制起始位點、抗生素抗性基因和F1復制序列;它們只在DNA克隆時有用,在哺乳動物細胞中不但無用,還會產(chǎn)生多種不利作用,包括誘發(fā)轉(zhuǎn)基因的沉默效應[52]和其富含的未甲基化 CpG 引起的炎癥反應[53,54]。將這些成分去除后所得的 MC 載體,能在體內(nèi)長期、穩(wěn)定、高效地表達目的基因,對比普通標準質(zhì)粒,優(yōu)勢明顯[55]。當前,微環(huán) DNA 的制備技術已經(jīng)發(fā)展成熟,通過簡單方法即可制備安全、無毒、高質(zhì)量的醫(yī)用級別 MC[56,57],并已逐漸被生物醫(yī)學領域的研究者廣泛應用。與基于抗體的免疫療法相比,MC 具有明顯優(yōu)勢,包括:
(1) 費用低廉
MC 的生產(chǎn)、純化、儲存和運送成本非常低廉,每一環(huán)節(jié)的費用都只是抗體技術的一小部分;
(2) 技術簡單、靈活
更易于建立起多個 MC 組成的基因庫,編碼針對不同抗原表位的多種抗體;
圖 1 合成免疫治療慢性乙肝病毒感染。微環(huán)DNA表達工程抗體,其中單克隆抗體中和游離病毒,雙靶向抗體介導非特異T細胞殺滅感染HBV的肝細胞,兩者協(xié)同治療CHBFig . 1 Anti-HBV synthetic immunity strategy. The minicircles are used to produce a goup of mAbs a nd BsAbs, the mAbs of which are to neutralize the viruses, while the BsAbs to retarget the resting T cells to become HBV-specific CTLs that is capable of killing HBV-infected hepatocytes
(3) 易于大量生產(chǎn)
MC 適于大批量生產(chǎn),理論上能滿足所有患者的需求;
(4) 安全性好
MC 本身不具有感染性,不會整合進患者基因組,十分安全。目前,F(xiàn)DA 已批準多種非病毒DNA 載體的商品化應用,也間接證明了 MC 的安全性。
制約 MC 大規(guī)模應用的主要因素是它的投遞問題。然而,這一問題近期已經(jīng)有所突破,已經(jīng)有臨床試驗在評價體外和體內(nèi)轉(zhuǎn)染核酸技術的治療效果[58-60]。比如,可利用 PBMC 或源于 PBMC的 DC-CIK 細胞作為 MC 的攜帶者,轉(zhuǎn)染 MC 后回輸?shù)襟w內(nèi)產(chǎn)生抗體。雖然 B 細胞是體內(nèi)唯一生產(chǎn)抗體的細胞,但已經(jīng)有多個報道表明,抗體可用轉(zhuǎn)基因由皮膚或肌肉等細胞產(chǎn)生[61,62]。重要的是雙靶向抗體只含有天然抗體的一小部分,與天然抗體有很大區(qū)別,具有轉(zhuǎn)基因的基本特性[63-66]。基于該認識,筆者用 MC 轉(zhuǎn)染人的 DCIK 細胞,生出產(chǎn)雙靶向抗體(待發(fā)表資料)。本課題組已經(jīng)合成了若干可生物降解的化合物,能在體內(nèi)或體外高效介導微環(huán) DNA 的轉(zhuǎn)染,目前正在進一步優(yōu)化。隨著 DNA 投遞技術的不斷發(fā)展,投遞已不再成為 MC 應用的制約因素。理想的治療系統(tǒng)是,將微環(huán) DNA 投送到如肝臟、肌肉一類的穩(wěn)定的細胞群,長期表達抗 HBV 工程抗體,建立穩(wěn)定的抗病毒機制。
總之,基于 MC 的合成免疫有望成為一個安全、高效、可負擔的免疫治療技術,可為攻克CHB 貢獻力量。筆者已經(jīng)初步證明這個設想的可行性,目前正在進一步完善這個治療體系。
[1] WHO. Hepatitis B [OL]. [2015-03]. http://www. who.int/mediacentre/factsheets/fs204/en/.
[2] WHO. Guidelines for the Prevention, Care and Treatment of Persons with Chronic Hepatitis B Infection [M]. Switzerland: World Health Organization, 2015.
[3] Xu DZ, Wang XY, Shen XL, et al. Results of a phase III clinical trial with an HBsAg-HBIG immunogenic complex therapeutic vaccine for chronic hepatitis B patients: experiences and findings [J]. Journal of Hepatology, 2013, 59(3): 450-456.
[4] Liu J, Kosinska A, Lu M, et al. New therapeutic vaccination strategies for the treatment of chronic hepatitis B [J]. Virologica Sinica, 2014, 29(1): 10-16.
[5] Chisari FV, Ferrari C. Hepatitis B virus immunopathogenesis [J]. Annual Review Immunology, 1995, 13: 29-60.
[6] Milich DR, Jones JE, Hughes JL, et al. Is a function of the secreted hepatitis B e antigen to induce immunologic tolerance in utero? [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1990, 87(17): 6599-6603.
[7] Jung MC, Pape GR. Immunology of hepatitis B infection [J]. The Lancet Infectious Diseases, 2002, 2(1): 43-50.
[8] Bertoletti A, Kennedy PT. The immune tolerant phase of chronic HBV infection: new perspectives on an old concept [J]. Cellular & Molecular Immunology, 2015, 12(3): 258-263.
[9] Bertoletti A, Gehring AJ. Immune therapeutic strategies in chronic hepatitis B virus infection: virus or inflammation control? [J]. PLoS Pathogens, 2013, 9(12): e1003784.
[10] Moskophidis D, Lechner F, Pircher H, et al. Virus persistence in acutely infected immunocompetent mice by exhaustion of antiviral cytotoxic effector T cells [J]. Nature, 1993, 362(6422): 758-761.
[11] Seeger C, Mason WS. Molecular biology of hepatitis B virus infection [J]. Virology, 2015, 479-480C: 672-686.
[12] Thimme R, Wieland S, Steiger C, et al. CD8+T cells mediate viral clearance and disease pathogenesis during acute hepatitis B virus infection [J]. Journalof Virology, 2003, 77(1): 68-76.
[13] Lucifora J, Xia Y, Reisinger F, et al. Specific and nonhepatotoxic degradation of nuclear hepatitis B virus cccDNA [J]. Science, 2014, 343(6176): 1221-1228.
[14] Boni C, Fisicaro P, Valdatta C, et al.Characterization of hepatitis B virus(HBV)-specific T-cell dysfunction in chronic HBV infection [J]. Journal of Virology, 2007, 81(8): 4215-4225.
[15] Lau GK, Lok AS, Liang RH, et al. Clearance of hepatitis B surface antigen after bone marrow transplantation: role of adoptive immunity transfer [J]. Hepatology, 1997, 25(6): 1497-1501.
[16] Lau GK, Liang R, Lee CK, et al. Clearance of persistent hepatitis B virus infection in Chinese bone marrow transplant recipients whose donors were anti-hepatitis B core- and anti-hepatitis B surface antibody-positive [J]. Journal of Infectious Diseases, 1998, 178(6): 1585-1591.
[17] Lau GK, Suri D, Liang R, et al. Resolution of chronic hepatitis B and anti-HBs seroconversion in humans by adoptive transfer of immunity to hepatitis B core antigen [J]. Gastroenterology, 2002, 122(3): 614-624.
[18] Ilan Y, Nagler A, Zeira E, et al. Maintenance of immune memory to the hepatitis B envelope protein following adoptive transfer of immunity in bone marrow transplant recipients [J]. Bone Marrow Transplantion, 2000, 26(6): 633-638.
[19] Chen PM, Chiou TJ, Fan FS, et al. Fulminant hepatitis is significantly increased in hepatitis B carriers after allogeneic bone marrow transplantation [J]. Transplantation, 1999, 67(11): 1425-1433.
[20] Caselitz M, Link H, Hein R, et al. Hepatitis B associated liver failure following bone marrow transplantation [J]. Journal of Hepatology, 1997, 27(3): 572-577.
[21] 高燕, 魏來, 陳紅松, 等. 免疫活性細胞回輸法治療慢性乙型肝炎不引起肝組織損害 [J]. 中華肝臟病雜志, 2003, 11(7): 391-393.
[22] Wang L, Zou ZQ, Liu CX, et al. Immunotherapeutic interventions in chronic hepatitis B virus infection: a review [J]. Journal of Immunological Methods, 2014, 407: 1-8.
[23] Ma YJ, He M, Han JA, et al. A clinical study of HBsAg-activated dendritic cells and cytokineinduced killer cells during the treatment for chronic hepatitis B [J]. Scandinavian Journal of Immunology, 2013, 78(4): 387-393.
[24] Wang FS, Xing LH, Liu MX, et al. Dysfunction of peripheral blood dendritic cells from patients with chronic hepatitis B virus infection [J]. World Journal of Gastroenterology, 2001, 7(4): 537-541.
[25] Duan XZ, Wang M, Li HW, et al. Decreased frequency and function of circulating plasmocytoid dendritic cells(pDC) in hepatitis B virus infected humans [J]. Journal of Clinical Immunology, 2004, 24(6): 637-646.
[26] 王福生, 張紀元. HBV 感染免疫應答和免疫治療新進展 [J]. 傳染病信息, 2011, 24(4): 193-198.
[27] Chen M, Li YG, Zhang DZ, et al. Therapeutic effect of autologous dendritic cell vaccine on patients with chronic hepatitis B: a clinical study [J]. World Journal of Gastroenterology, 2005, 11(12): 1806-1808.
[28] Tzeng HT, Tsai HF, Liao HJ, et al. PD-1 blockage reverses immune dysfunction and hepatitis B viral persistence in a mouse animal model [J]. PLoS One, 2012, 7(6): e39179.
[29] Raziorrouh B, Schraut W, Gerlach T, et al. The immunoregulatory role of CD244 in chronic hepatitis B infection and its inhibitory potential on virus-specific CD8+T-cell function [J]. Hepatology, 2010, 52(6): 1934-1947.
[30] Yu Y, Wu H, Tang Z, et al. CTLA4 silencing with siRNA promotes deviation of Th1/Th2 in chronic hepatitis B patients [J]. Cellular & Molecular Immunology, 2009, 6(2): 123-127.
[31] Schurich A, Khanna P, Lopes AR, et al. Role of the coinhibitory receptor cytotoxic T lymphocyte antigen-4 on apoptosis-Prone CD8 T cells in persistent hepatitis B virus infection [J]. Hepatology, 2011, 53(5): 1494-1503.
[32] Ledford H. Melanoma drug wins US approval [J]. Nature, 2011, 471: 561-561.
[33] Wu W, Shi Y, Li S, et al. Blockade of Tim-3 signaling restores the virus-specific CD8+T-cell response in patients with chronic hepatitis B [J]. European Journal of Immunology, 2012, 42(5): 1180-1191.
[34] Nebbia G, Peppa D, Schurich A, et al. Upregulation of the Tim-3/galectin-9 pathway of T cell exhaustion in chronic hepatitis B virus infection [J]. PLoS One, 2012, 7(10): e47648.
[35] Ju Y, Hou N, Meng J, et al. T cell immunoglobulinand mucin-domain-containing molecule-3 (Tim-3) mediates natural killer cell suppression in chronic hepatitis B [J]. Journal of Hepatology, 2010, 52(3): 322-329.
[36] Couillin I, Pol S, Mancini M, et al. Specific vaccine therapy in chronic hepatitis B: induction of T cell proliferative responses specific for envelope antigens [J]. Journal of Infectious Diseases, 1999, 180(1): 15-26.
[37] Dikici B, Bosnak M, Ucmak H, et al. Failure of therapeutic vaccination using hepatitis B surface antigen vaccine in the immunotolerant phase of children with chronic hepatitis B infection [J]. Journal of Gastroenterology and Hepatology, 2003, 18(2): 218-222.
[38] Jung MC, Gruner N, Zachoval R, et al. Immunological monitoring during therapeutic vaccination as a prerequisite for the design of new effective therapies: induction of a vaccine-specific CD4+T-cell proliferative response in chronic hepatitis B carriers [J]. Vaccine, 2002, 20(29-30): 3598-3612.
[39] Pol S, Nalpas B, Driss F, et al. Efficacy and limitations of a specific immunotherapy in chronic hepatitis B [J]. Journal of Hepatology, 2001, 34(6): 917-921.
[40] Ren F, Hino K, Yamaguchi Y, et al. Cytokinedependent anti-viral role of CD4-positive T cells in therapeutic vaccination against chronic hepatitis B viral infection [J]. Journal of Medical Virology, 2003, 71(3): 376-384.
[41] Safadi R, Israeli E, Papo O, et al. Treatment of chronic hepatitis B virus infection via oral immune regulation toward hepatitis B virus proteins [J]. The American Journal of Gastroenterology, 2003, 98(11): 2505-2515.
[42] Yalcin K, Acar M, Degertekin H. Specific hepatitis B vaccine therapy in inactive HBsAg carriers: a randomized controlled trial [J]. Infection, 2003, 31(4): 221-225.
[43] Wen YM, Wu XH, Hu DC, et al. Hepatitis B vaccine and anti-HBs complex as approach for vaccine therapy [J]. The Lancet, 1995, 345(8964): 1575-1576.
[44] Yao X, Zheng B, Zhou J, et al. Therapeutic effect of hepatitis B surface antigen-antibody complex is associated with cytolytic and non-cytolytic immune responses in hepatitis B patients [J]. Vaccine, 2007, 25(10): 1771-1779.
[45] Xu DZ, Zhao K, Guo LM, et al. A randomized controlled phase IIb trial of antigen-antibody immunogenic complex therapeutic vaccine in chronic hepatitis B patients [J]. PLoS One, 2008, 3(7): e2565.
[46] Pol S, Michel ML. Therapeutic vaccination in chronic hepatitis B virus carriers [J]. Expert Review Vaccines, 2006, 5(5): 707-716.
[47] Mancini-Bourgine M, Fontaine H, Scott-Algara D, et al. Induction or expansion of T-cell responses by a hepatitis B DNA vaccine administered to chronic HBV carriers [J]. Hepatology, 2004, 40(4): 874-882.
[48] Mancini-Bourgine M, Fontaine H, Brechot C, et al. Immunogenicity of a hepatitis B DNA vaccine administered to chronic HBV carriers [J]. Vaccine, 2006, 24(21): 4482-4489.
[49] Chen ZY, Ma F, Huang H, et al. Synthetic immunity to break down the bottleneck of cancer immunotherapy [J]. Science Bulletin, 2015, 60(11): 977-985.
[50] Darquet AM, Cameron B, Wils P, et al. A new DNA vehicle for nonviral gene delivery: supercoiled minicircle [J]. Gene Therapy, 1997, 4(12): 1341-1349.
[51] Bigger BW, Tolmachov O, Collombet JM, et al. An araC-controlled bacterial cre expression system to produce DNA minicircle vectors for nuclear andmitochondrial gene therapy [J]. The Journal of Biological Chemistry, 2001, 276(25): 23018-23027.
[52] Chen ZY, Riu E, He CY, et al. Silencing of episomal transgene expression in liver by plasmid bacterial backbone DNA is independent of CpG methylation [J]. Molecular Therapy, 2008, 16(3): 548-556.
[53] Chen ZY, He CY, Ehrhardt A, et al. Minicircle DNA vectors devoid of bacterial DNA result in persistent and high-level transgene expression in vivo [J]. Molecular Therapy, 2003, 8: 495-500.
[54] Dietz WM, Skinner NE, Hamilton SE, et al. Minicircle DNA is superior to plasmid DNA in eliciting antigen-specific CD8+T-cell responses [J]. Molecular Therapy, 2013, 21(8): 1526-1535.
[55] Stenler S, Blomberg P, Smith CI. Safety and efficacy of DNA vaccines: plasmids vs. minicircles [J]. Human Vaccines Immunotherapeutics, 2014, 10(5): 1306-1308.
[56] Jechlinger W, Azimpour Tabrizi C, Lubitz W, et al. Minicircle DNA immobilized in bacterial ghosts: in vivo production of safe non-viral DNA delivery vehicles [J]. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology, 2004, 8(4): 222-231.
[57] Kay MA, He CY, Chen ZY. A robust system for production of minicircle DNA vectors [J]. Nature Biotechnology, 2010, 28: 1287-1289.
[58] Zhao Y, Moon E, Carpenito C, et al. Multiple injections of electroporated autologous T cells expressing a chimeric antigen receptor mediate regression of human disseminated tumor [J]. Cancer Research, 2010, 70(22): 9053-9061.
[59] Bhang HE, Gabrielson KL, Laterra J, et al. Tumorspecific imaging through progression elevated gene-3 promoter-driven gene expression [J]. Nature Medicine, 2011, 17(1): 123-129.
[60] Barrett DM, Zhao Y, Liu X, et al. Treatment of advanced leukemia in mice with mRNA engineered T cells [J]. Human Gene Therapy, 2011, 22(12): 1575-1586.
[61] Perez N, Bigey P, Scherman D, et al. Regulatable systemic production of monoclonal antibodies by in vivo muscle electroporation [J]. Genetic Vaccines and Therapy, 2004, 2(1): 2.
[62] Noel D, Pelegrin M, Kramer S, et al. High in vivo production of a model monoclonal antibody on adenoviral gene transfer [J]. Human Gene Therapy, 2002, 13(12): 1483-1493.
[63] You XJ, Yang J, Gu P, et al. Feline neural progenitor cells II: use of novel plasmid vector and hybrid promoter to drive expression of glial cell line-derived neurotrophic factor transgene [J]. Stem Cells International, 2012: 604982. doi: 10.1155/2012/604982.
[64] Kymalainen H, Appelt JU, Giordano FA, et al. Long-term episomal transgene expression from mitotically stable integration-deficient lentiviral vectors [J]. Human Gene Therapy, 2014, 25(5): 428-442.
[65] Mizutani A, Kikkawa E, Matsuno A, et al. Modified S/MAR episomal vectors for stably expressing fluorescent protein-tagged transgenes with small cell-to-cell fluctuations [J]. Analytical Biochemistry, 2013, 443(1): 113-116.
[66] Lufino MM, Popplestone AR, Cowley SA, et al. Episomal transgene expression in pluripotent stem cells [J]. Methods in Molecular Biology, 2011, 767: 369-387.
Perspectives on Synthetic Immunity to Treat Chronic Hepatitis B Virus Infection
CHEN Ping HE Chengyi CHEN Zhiying
(Laboratory for Gene and Cell Engineering,Shenzhen Institutes of Advanced Technology,Chinese Academy of Sciences,Shenzhen518055,China)
Chronic infection of hepatitis B virus (HBV) is a severe public health problem because it affects millions of people worldwide and results in 600 thousand deaths from liver cirrhosis and hepatocarcinoma each year. Currently, no treatment is available to cure this disease. Here, we propose a synthetic immunity strategy to treat this disease. Specifically, minicircle DNA, an optimized non-viral vector, is used to express a group of engineered antibodies, of which the monoclonal antibodies act to neutralize the virus, while the bispecific antibodies (BsAbs) to render the resting T lymphocytes the function of anti-HBV CTLs to eliminate HBV-infected hepatocytes. The two classes of antibodies work in concert to cure the disease as the host immune system eliminates the virus during recovering from acute infection. With the superior features in safety, transgene expression profile and cost-effectiveness, minicircle can be used to establish a powerful anti-HBV synthetic immunity to achieve this goal.
Hepatitis B virus; chronic HBV infection; synthetic immunity; minicircle DNA; adoptive immunity
Q 812
A
2015-05-15
:2015-06-01
深圳市政府基金(SFG 2012.566 和 SKC 2012.237)
諶平,博士,研究方向為 HBV 免疫治療;何成宜,高級工程師,研究方向為基因與細胞治療技術;陳志英(通訊作者),研究員,研究方向為基因與免疫細胞治療,E-mail:zy.chen1@siat.ac.cn。