腫瘤激光免疫療法的免疫調控機制及應用研究.pdf

1、惡性腫瘤是以細胞異常增生為特征的常見疾病，早期診斷和及時治療是降低腫瘤患者死亡率的關鍵。但惡性腫瘤的早期診斷和有效控制仍是醫(yī)學界的棘手問題。手術治療、放射治療與藥物治療仍是目前治療惡性腫瘤的常規(guī)手段。但這些傳統的治療手段常難以獲得理想效果，醫(yī)學界仍在不斷探索治療腫瘤的新方法。光動力學療法（Photodynamic therapy，PDT）是逐漸趨向成熟的治療腫瘤和非腫瘤疾病的一種新手段。光動力學療法因具有目標專一、效果顯著、對正常組織傷

2、害小等優(yōu)點，在臨床實踐中取得了令人矚目的成就。
　　 激光免疫療法（Laser immunotherapy，LIT）是在光動力學療法的基礎上發(fā)展的一種將特定波長的激光、光敏劑（光吸收劑）和免疫佐劑相結合的腫瘤綜合治療新方法。激光免疫療法既利用了激光光熱、光化學的局部破壞作用，又激發(fā)了宿主的免疫防御系統。作為一種新型腫瘤治療方法，遠期療效好，在惡性腫瘤治療上展現出很好的應用前景。但其抗腫瘤免疫機制尚未明確，免疫效率也有待提高?；?/p>

3、揭示機理提高療效的目的，本課題運用現代熒光成像技術，從細胞和在體兩方面去揭示激光免疫療法引起的細胞殺傷及機體免疫機制，并探討其內在聯系。并在機理研究的基礎上探討、發(fā)展更為有效的腫瘤治療方法。激光免疫療法的抗腫瘤免疫機制的研究，將有利于填補激光免疫療法的基礎理論，并進一步推動激光免疫療法的開發(fā)及應用。
　　 本研究以檢測活細胞和在體內激光免疫療法引起的細胞死亡及機體免疫過程為中心，運用現代熒光成像等技術，從細胞和在體水平揭示激光免

4、疫療法引起的細胞凋亡以及機體免疫調控機制。分別從光動力療法對腫瘤的殺傷機制和免疫效應機制著手，探討激光免疫療法中最為重要的兩個因素-殺傷效應和免疫效應的作用機制，深入探討二者之間的聯系，尋找最佳的殺傷效應與免疫效應的結合。
　　 同時，本研究基于殺傷機制與免疫調控機制的研究，逐步發(fā)展探索新的治療方法，尋求能將殺傷效應和免疫效應有效結合、顯著提高腫瘤治療效果、減少機體損傷的腫瘤治療方法，推動激光免疫療法在腫瘤治療中的應用。主要結果

5、如下：
　　 1，深入探討光動力治療過程中殺傷效應和免疫機制之間的聯系。本研究應用熒光成像等技術，實時檢測PDT誘導的凋亡/壞死細胞與巨噬細胞的相互作用過程。結果顯示：PDT誘導的凋亡細胞能夠被巨噬細胞識別吞噬，并能夠活化巨噬細胞。進一步研究發(fā)現，在凋亡早期，胞質內的部分熱休克蛋白70（Heat shock protein，HSP70）迅速轉位到細胞表面，并在整個凋亡過程中穩(wěn)定存在于細胞表面。通過多克隆抗體阻斷凋亡細胞表面HSP

6、70的作用，則顯著降低巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬及巨噬細胞的活化。阻斷巨噬細胞表面HSP70受體同樣有效抑制凋亡細胞誘導的巨噬細胞活化。以上研究結果證明，PDT誘導的凋亡和壞死細胞均能活化巨噬細胞，且HSP70以不同方式參與活化調控。在壞死細胞誘導的巨噬細胞活化過程中，攜帶抗原的HSP70釋放出壞死細胞，被巨噬細胞識別，吞噬，引起巨噬細胞的活化。在凋亡細胞誘導的巨噬細胞活化過程中，凋亡細胞內部分HSP70轉位細胞表面，被巨噬細胞表面的HS

7、P70受體識別，進而介導巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬，獲得抗原；并通過激活受體介導的信號通路進而活化巨噬細胞。本研究首次發(fā)現PDT誘導的凋亡細胞能夠刺激巨噬細胞活化，并首次探討凋亡細胞和壞死細胞不同的免疫刺激調控過程，有助于深入了解PDT誘導的免疫調控機制，為PDT臨床應用及激光免疫療法的發(fā)展提供新的實驗依據。
　　 2，開發(fā)單壁碳納米管（Single-walled carbon nanotubes，SWNTs）介導的線粒體靶向殺傷

8、的腫瘤激光熱療法。為了避免PDT治療過程中光敏劑的光毒性，并充分利用HSP70的免疫調節(jié)作用，我們尋找一種優(yōu)化的激光治療方法--碳納米管介導的光熱療法。碳納米管是一種新穎的納米材料，在近紅外區(qū)域對激光能量具有強烈吸收效應，并將光能量迅速轉化為熱能，產生的熱效應導致了細胞的立刻崩潰。本研究中采用的CoMoCAT SWNTs具有結構均一（直徑0.81 nm）、在近紅外980 nm處有特征吸收峰等特點。結果顯示：SWNTs與細胞共孵育能夠進入

9、細胞，在激光照射下，能迅速將光能轉化為熱能，有效殺傷細胞。進一步研究SWNTs在細胞內的定位發(fā)現，SWNTs能夠選擇性定位于線粒體，而不進入溶酶體、內質網、高爾基體等細胞器。深入探討SWNTs定位機理發(fā)現，阻斷細胞膜的吞噬能力并不影響SWNTs進入細胞，但破壞線粒體的膜電位則會影響SWNTs在線粒體的定位，因此SWNTs能夠選擇性定位于線粒體與線粒體膜電位相關。在激光照射下，定位于線粒體的SWNTs能夠將光能轉化為熱能，通過破壞線粒體誘

10、導細胞凋亡。進一步在體研究顯示，Laser+SWNTs治療組的腫瘤生長抑制效果、小鼠瘤體脫落數及小鼠存活數均明顯高于Laser治療組，碳納米管的應用顯著增強了激光熱療的效果。本研究首次發(fā)現SWNTs能夠作為一種靶向線粒體的光熱轉換探針，并首次將其應用于腫瘤光熱治療。
　　 3，開發(fā)新的激光免疫療法將殺傷效應與免疫效應有效結合。我們將免疫佐劑修飾的碳納米管應用于光熱治療，建立一種新的光熱免疫療法。利用SWNTs的光熱轉換特性及藥物

11、運載特性，能有效的將免疫佐劑運送至腫瘤部位，并在激光照射下殺傷腫瘤細胞。利用免疫佐劑的大分子特征，既能結合SWNTs增強其生物活性，又能保持免疫佐劑特性。本研究采用SWNT-GC復合物為光吸收材料和免疫增強劑，以波長980 nm激光作為光源，治療小鼠乳腺癌等模型。結果顯示：SWNT-GC能夠進入腫瘤細胞，在激光照射下，SWNT-GC通過協同作用將熱殺傷效應和免疫增強效應有機結合起來。SWNT吸收光能產生熱能殺傷細胞，定位在腫瘤部位內的G

12、C結合凋亡過程中產生的內源抗原（HSP70），聯合增強免疫應答。Laser+SWNT-GC治療組不僅能夠有效殺傷腫瘤，而且能夠引發(fā)長期的抗腫瘤免疫效應，控制腫瘤復發(fā)。本研究采用免疫修飾的碳納米管開拓了一種新的激光免疫治療方法，不僅避免了傳統應用光敏劑所引起的機體光敏毒性，而且應用近紅外980 nm激光有效增加治療深度，利用特異性光熱轉換吸收劑增強殺傷效應。并且首次提出光吸收劑和免疫佐劑同體系應用、協同作用的方法，增強殺傷和免疫刺激作用。