文档介绍：蛋白转导功能域在肿瘤疫苗领域的应用前景
作者:郭晓彤张积仁李立文
【关键词】肿瘤
【摘要】蛋白转导技术是近些年迅速发展起来的一种跨膜转运技术. 应用该技术可以将多种药物,包括化合物、多肽、核酸等,高效地转运到细胞内,其过程不依赖于能量和受体,而是由在生理pH条件下带正电荷的、富含碱性氨基酸残基的多肽序列即蛋白转导功能域所介导. 目前蛋白转导技术已经不仅仅是一种可以提高药物进入细胞效率的药物转运技术,而且被广泛用做肿瘤基因治疗的辅助手段来增强对肿瘤组织的杀伤效率. 最近研究表明,HIV1 TAT, HSV1 VP22和果蝇触角足同源蛋白等的蛋白转导功能域尚可引导与之融合表达或共价结合的抗原进入MHC I类分子依赖的抗原提呈途径,并显著提高抗原特异性CTL的产生水平,其作用机制涉及介导抗原在细胞内和细胞间播散、增强抗原表达水平、促进CTL表位的加工和释放并提高抗原表位向细胞表面的提呈等. 这些资料表明蛋白转导功能域可以显著提高肿瘤疫苗的免疫效能,激发机体产生高水平的抗原特异性CTL,从而对肿瘤组织产生最大的免疫杀伤效应.
【关键词】蛋白转导;肿瘤,疫苗;应用前景
0引言
蛋白转导技术是指利用蛋白转导功能域将与之共价结合的化合物、肽、核酸或与之融合表达的全长蛋白质通过非受体依赖、非转运蛋白依赖、非能量依赖方式运送至细胞内的一种技术. 蛋白转导作用不是通过全长蛋白发生的,而是依赖于长约10~16个氨基酸残基、富含碱性氨基酸残基、在生理pH值条件下带净正电荷的氨基酸序列,该序列即被称为蛋白转导功能域(protein transduction domain, PTD). 现已发现多种蛋白或多肽含有PTD,如HIV1 TAT, HSV1 VP22以及果蝇触角足同源蛋白(Drosophila Antennapedia homeoprotein,pANTP)等,其中对HIV1 TAT, HSV1 VP22的研究报道较多. 最近研究表明蛋白转导技术不仅可显著提高药物进入细胞的效率,而且可作为肿瘤基因治疗的辅助手段来提高对肿瘤组织的杀伤效率,还可以引导特定抗原进入MHC I类分子依赖的抗原提呈途径,显著增强肿瘤疫苗的免疫效能. 本文我们对蛋白转导功能域和其在肿瘤疫苗研究领域的应用做一简单介绍.
1HIV1 TATPTDHIV1 TATPTD是指位于TAT蛋白第47至第57个氨基酸残基组成的多肽序列,其中包含9个碱性氨基酸残基,在生理pH值条件下带较高正电荷,可与细胞表面的硫酸肝素等分子作用,使蛋白发生跨膜运动. 现已成功应用TATPTD将多种蛋白包括铜锌超氧化物歧化酶、增强型绿色荧光蛋白、抗凋亡蛋白BclXL和PEA15等转运入多种类型的人或小鼠细胞.
1996年Moy等[1]以卵清蛋白作为模型抗原首次证实HIV1 TAT可以引导抗原进入MHC I类分子依赖的抗原加工和提呈途径,其激发机体产生抗原特异性CTL的能力与在体表达卵清蛋白激发的免疫反应相当. 次年Kim等[2]使用TATPTD与卵清蛋白共价交联后加载于树突状细胞也获得了相同结果,表明TATPTD可以通过将蛋白抗原转位至树突状细胞的胞质,从而使之以依赖抗原加工相关转运体(transporter associated with antigen processing,TAP)的方式高效进入MHC I类分子依赖的抗原提呈途径. 进一步研究发现,HBc18-27表位虽然可通过竞争性结合细胞表面的HLAA2分子来有效抑制CEA69
1表位对靶细胞的致敏能力,但对CEA691TATPTD融合肽的致敏能力没有任何影响,表明CEA691TATPTD融合肽必须经细胞内加载过程才能致敏靶细胞,同时胰酶降解试验证实其作用依赖于HIVTATPTD的完整性[3]. 应用淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitis virus,LCMV)的CTL表位NP118作为模型抗原进行研究发现,TATPTDNP118肽能够以TAP非依赖方式进入MHC I类分子抗原提呈途径,而使用编码表达TATPTDNP118的质粒作为基因疫苗时,即在细胞内表达产生TATPTDNP118肽时,该融合抗原则依赖于蛋白酶体和TAP进入MHC I类分子抗原提呈途径. 同时发现TATPTD可提高抗原提呈速度、减少用于刺激CD8+ T细胞反应所需的抗原提呈细胞数量,增强激发抗原特异性CTL反应的能力,并证实了交叉提呈不在该过程中发挥主要作用[4],推测可能与TATPTD增强抗原表位向细胞表面提呈有关[5]. 应用TATPTDTRP2多肽抗原致敏树突状细胞,可使小鼠获得针对B16肿瘤的保护性免疫,比使用TRP2多肽时所诱发的抗原特异性CTL水平约高3~10倍,T细胞亚型耗竭实