IL-27在肿瘤免疫中的作用及紫杉醇水凝胶在肿瘤治疗中应用的探索

摘要

癌症是威胁人类健康的重大疾病，因此对于肿瘤与机体之间相互作用的研究及新型抗癌药物的开发具有极大的学术和社会价值。肿瘤的发生发展与肿瘤微环境密切相关，细胞因子是肿瘤微环境的重要组成部分，因此研究不同细胞因子在肿瘤免疫中的作用具有重大的意思。IL-27是近年来新发现的一种由IL-27p28和EBI3两个亚基组成的IL-12家族的细胞因子。利用本实验室特有的IL-27p28flox/flox条件性敲除小鼠深入研究了白介素-27(IL-27)对天然性肿瘤免疫反应和获得性肿瘤免疫反应的调控作用及其机制。首先将IL-27p28flox/flox小鼠与EIIa-Cre小鼠和Itgax-Cre小鼠杂交分别得到在全身敲除IL-27p28基因的EIIa-p28f/f小鼠和特异性的在树突状细胞(DC)中敲除IL-27p28基因的Itgax-p28f/f小鼠。在化学诱变剂MCA诱导的纤维瘤和移植性黑色素瘤模型中发现在缺失宿主来源的IL-27的情况下，小鼠易发肿瘤且肿瘤生长速度显著加快，而且证明DC在肿瘤免疫中是IL-27的主要体内来源。通过分析肿瘤浸润淋巴细胞的组成和功能状态，发现基因敲除小鼠对于肿瘤的高敏感性是由于IL-27的缺失造成了肿瘤组织内的自然杀伤细胞(NK)和自然杀伤T细胞(NKT)的数目显著减少而且功能降低，进而导致肿瘤组织内肿瘤杀伤因子IFN-γ显著减少。进一步的研究揭示了IL-27调控瘤内NK和NKT细胞数目和功能的分子机制。一方面，IL-27能够通过直接刺激肿瘤内的骨髓来源的抑制性细胞(MDSC)产生趋化因子CXCL-10来调控NK和NKT细胞的招募过程;另一方面，IL-27能通过影响IFN-γ的产生来影响DC分泌IL-12，进而调控NK和NKT细胞的功能状态。除了阐明了IL-27对NK和NKT细胞介导的天然抗肿瘤免疫反应的调控作用，本论文还研究了IL-27对获得性肿瘤免疫反应的作用。惊奇的发现IL-27对于促进肿瘤生长的调节性T细胞(Treg)在肿瘤组织内的富集是至关重要的。在IL-27缺陷小鼠中，肿瘤内的Treg数目显著减少，进一步的研究证明IL-27能够直接调控DC产生趋化因子CCL22。重组实验证明CCL22是介导Treg向肿瘤组织内迁移的关键因子。还发现在IL-27缺陷小鼠的肿瘤中，由于Treg的缺失CD4 T细胞产生的IFN-γ显著增多。综上所述，本论文开创性的阐明了内源性IL-27在肿瘤发生发展过程中的生理作用及其作用的细胞和分子机制。除了研究肿瘤和宿主免疫系统的相互作用外，还在开发新型抗肿瘤药物方面做了一些工作。设计并合成了新型的自组装型紫杉醇小分子水凝胶，它能实现在肿瘤局部给药，因此和临床使用的紫杉醇注射剂相比，紫杉醇小分子水凝胶的毒性更低，副作用更小。在小鼠肿瘤模型上，证明紫杉醇小分子水凝胶能有效地抑制肿瘤的生长，因此它具有很大的临床应用前景。总之，本论文结合基础研究和应用性研究，为肿瘤的治疗提供了新的思路和理论依据。