细胞因子的免疫应用及研究进展摘要：细胞因子( cytokine) 是一类由各种免疫细胞和非免疫细胞产生的具有生物活性的多肽或糖蛋白。
通常所说的细胞因子包括淋巴细胞因子、单核细胞因子及其他细胞产生的细胞因子。
细胞因子具有强大的免疫调节和免疫激活作用,有关细胞因子方面的研究已成为当今基础免疫学和临床免疫学研究中十分活跃的领域,并取得了令人瞩目的成绩,特别是近年来由于分子生物学技术的发展,使得细胞因子的研究和应用进入了一个全新的阶段。
本文主要对其应用做一个综述。
关键词：细胞因子、免疫、应用1.细胞因子的特性尽管细胞因子种类繁多,功能复杂广泛,但其也有一些共同的特点,主要表现为: ①多为糖蛋白,分子质量一般为10～25ku,有的为8～10ku。
②通过与受体的特异性结合而发挥其相应的生物学效应。
这类结合的细胞因子亲和力较高,在极低浓度下亦显示出生物学活性。
③一般在局部发挥效应,这种效应既可针对产生该细胞因子并且具有受体的细胞———即自分泌(autocrine)作用,也可针对邻近的细胞———即旁分泌(paracrine)作用。
④分泌期短,一般仅为数天,且其半衰期也很短。
⑤一种细胞因子可作用于多种靶细胞,并显示出多种生物学功能,即具有多效性;同时多种细胞因子也可作用于同一种细胞发挥相似的生物学作用。
⑥细胞因子之间通过合成分泌的相互调节、受体表达的相互调控、生物学效应的相互影响而组成一个相互协同又相互制约的复杂的免疫反应协调网络,共同维持机体免疫系统的平衡。
⑦细胞因子具有强大的免疫调节作用,是机体发挥免疫功能不可缺少的成分。
2.细胞因子的应用大多数细胞因子是机体免疫应答的产物,对机体免疫系统具有强大的调节作用,是机体发挥免疫功能,清除病原体不可缺少的成分,与疾病的发生、发展有着密切的关系;另一方面,体内分泌的细胞因子过多,亦可引起病理性反应。
因此,细胞因子在疾病的诊断、治疗和预防等方面有着极为广阔的应用前景。
进入20世纪80年代以来,细胞因子的临床应用已成为医学研究和产品开发的重要领域,进入临床应用的细胞因子逐年增多,它们在人类和动物疾病的诊断、治疗和预防等方面发挥着越来越重要的作用。
2.1在诊断和治疗方面的应用细胞因子一方面可以治疗某些疾病,如免疫缺陷性疾病、病毒性疾病、细菌性疾病及肿瘤等,另一方面可以导致和/ 或促进某些疾病的发生和发展,如自身免疫性疾病、移植排斥反应等。
因此,细胞因子在疾病的诊断和治疗方面发挥着独特作用并取得了较为明显的效果。
支气管哮喘患者体内的IL24、IL25、IL210及IL213等Th2型细胞因子浓度显著升高,在其作用下IgE合成增多,IgE与嗜碱性粒细胞和肥大细胞上的高亲和力受体结合,从而引起本病的发生。
应用IFN2γ和抗IL24抗体或IL24R可减少Th2型细胞因子产生,从而抑制过敏反应,达到治疗的目的。
在多发性硬化症患者的病灶中IL22和IFN2γ产生明显增加,而在恢复期,IL24、IL210和TGF2β分泌增多, Th1型细胞因子下降。
因此,通过检测细胞因子浓度可判断疾病的发展情况,同时也可用Th2型细胞因子或抑制Th1型细胞的药物阻止其进一步发展。
贫血、中性白细胞和血小板减少是大剂量化疗后的严重并发症,造血生长因子(GM2CSF、红细胞生成素EPO、血小板生成素TPO) 可用于血细胞群的恢复。
Kumar 等将IFN2γ的表达载体通过鼻内接种的方法使其在小鼠的肺内表达IFN2γ,结果小鼠可抵抗合胞体病毒的感染,说明细胞因子基因导入疗法简单有效。
2.2作为疫苗免疫佐剂的应用早在20世纪20年代,佐剂已运用于疫苗配方中,它对免疫成功非常重要,许多免疫失败常常可通过佐剂的加入而获得成功。
铝盐佐剂是目前应用最为广泛的一种佐剂,也是目前唯一许可用于人体免疫的佐剂,但是,铝盐佐剂只能诱导体液免疫而不能有效诱导细胞免疫,使其佐剂效应下降。
因此,人们不得不寻求一种更为有效的疫苗佐剂。
细胞因子疫苗需诱导机体产生细胞因子自身抗体，因此疫苗必须打破机体自身免疫耐受状态，启动机体产生针对细胞因子抗原的自身免疫应答研究人员利用外源性多肽连接细胞因子蛋白及重复性细胞因子多肽连接载体蛋白两种方式构建出细胞因子交联疫苗，成功打破自身免疫耐受，诱导机体产生特异性细胞因子抗体。
近年来,随着细胞因子研究的发展,人们发现将重组细胞因子作为疫苗佐剂使用,不仅能特异性地增强疫苗的免疫效果,而且可增强机体抗感染的能力。
Nun2berg等以IL22和狂犬病灭活疫苗一起免疫小鼠,攻毒后,疫苗对试验鼠的保护作用提高了25倍。
此后,Schijns 等分别比较了TNF2α、IL21a、IL22和IFN2γ对狂犬病灭活疫苗的增强效果,结果表明, IL22和IFN2γ作用相当,可使疫苗达到50%保护的稀释倍数提高50倍,当疫苗做1∶10000稀释时,仍可提高保护性免疫。
Reddy等将低剂量重组牛IL22与牛疱疹病毒Ⅰ型弱毒疫苗(BHVⅠ)一起使用,血清中和抗体效价比单独使用疫苗组提高6倍,攻毒后病毒排出量减少到原来的1/ 4。
若以BHVⅠ糖蛋白Ⅳ(gⅣ)亚单位疫苗免疫牛,并按0. 5μg/ kg剂量每隔12h注射IL22,连续5次,可以显著提高(P<0. 05)抗gⅣ特异性抗体效价、特异性细胞毒性反应及特异性淋巴细胞增殖反应,且无抑郁、发热及拉稀等副作用。
后来, Reddy等研究了单次或多次注射重组牛IL22对BHVⅠ和副流感病毒二联疫苗及牛病毒性腹泻病毒灭活疫苗的免疫增强作用,结果表明,单次或多次注射IL22均可增强2种疫苗的免疫效果,但多次注射效果更好,且无副作用。
近来研究发现,其他细胞因子如GM2CSF、IFN2α、IFN2β等均具有明显的佐剂效应。
DNA疫苗是近年来发展起来的一种新型疫苗,其应用潜力得到了世界各国的重视,目前已有数种进入临床试验阶段,人们在研究DNA疫苗时发现细胞因子能显著增强其免疫效果。
将细胞因子与DNA疫苗共同免疫小鼠,结果发现,使用重组IL22、IL26、IL27或IL212者比单独用DNA疫苗的对照组荷瘤(CT26)小鼠的瘤转移数显著降低。
表明,细胞因子佐剂能激活并扩增淋巴细胞群,加强DNA免疫的治疗效果。
但是,细胞因子作为佐剂还存在使用过量可产生一定副作用以及很快失活的缺点,若直接用编码细胞因子的表达载体作为佐剂则可避免这些缺点。
编码细胞因子的表达载体进入机体后可持续低水平表达,直接参与疫苗免疫应答,省去了表达、纯化等手续。
利用非复制型痘苗病毒表达载体构建含有IL26和乙肝病毒HBsAg基因的重组病毒,能同时表达IL26和HBsAg,经鼻腔吸入分别免疫小鼠和新西兰兔,2周后检测,发现小鼠肺淋巴细胞抗HBsAgIgA、IgG抗体分泌细胞比对照组显著增加,并可在小鼠和新西兰兔的血液、肺浸出液及其他分泌样品中检测到抗HBsAg的特异性抗体,与对照组相比,IgA、IgG抗体阳转率及抗体效价均有提高。
Billaut2Mulot 等将编码HIV21Gag、Tat 和Nef 蛋白的混合DNA疫苗与编码IL218的DNA质粒联合注射动物,结果发现,注射IL218基因使CTL 诱导时间缩短了2周,IL22和IFN2γ分泌也相应增加,而且联合注射IL218还增强了抗原特异性淋巴细胞的增生反应。
Kimm等报道,编码IL22和IL24的表达质粒可显著增强HIV和SIV(猴免疫缺陷病毒)基因疫苗对恒河猴免疫的抗体水平。
3.展望随着生物医学研究新技术体系的建立与交叉融合, 细胞因子免疫学作为一门前沿性学科面临着诸多的发展机遇, 过去困扰免疫学家的一些技术难关随着某些高通量技术平台的建立而有所突破, 过去难以检测到的免疫现象或者免疫细胞与分子的变化, 随着高敏感、高特异性技术方法的建立与应用而易于被检测。
特别是随着系统医学、转化医学理念的不断深化, 免疫学的基础研究与临床应用出现了前所未有的态势, 即围绕着临床实践中重大疾病的早期诊断、早期预防和早期治疗这些重要科学问题, 开展创新性研究越来越受到免疫学界的重视, 相信免疫学家一旦在免疫系统如何识别外界病原体的入侵, 启动天然与获得性免疫应答, 并同时识别自身以维持自身免疫耐受这些免疫学基本科学问题的研究有所突破, 将会为人类重大疾病包括感染、肿瘤、器官移植排斥、自身免疫性疾病与过敏疾病等的诊断与防治带来新的希望, 也将会为生物高技术产业化的发展创造新的生长点。
同时,研究细胞因子的作用、转录调控及其受体介导的信号传递方式,有助于人们通过有目的地控制细胞因子产生或通过基因工程方法生产细胞因子相关产品,从而进行疾病治疗或预防。
有理由相信,随着研究的深入,有关细胞因子的应用将进一步加强,新的细胞因子亦将不断被发现。
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