DC细胞特征及应用详解!

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DC细胞, 1973年Steiman和Cohn首次从脾脏中分离出一类与粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞形态和功都不同的白细胞,因其细胞膜向外伸出,形成与神经细胞轴突相似的膜性树状突起,故而命名为树突状细胞。

DC细胞图(dendritic cells,DCs)。它是机体功能最强的专职抗原递呈细胞(Antigen presenting cells, APC),它能高效地摄取、加工处理和递呈抗原,未成熟DC具有较强的迁移能力,成熟DC能有效激活初始型T细胞,处于启动、调控、并维持免疫应答的中心环节。

DC与肿瘤的发生、发展有着密切关系,大部分实体瘤内浸润的DC数量多则患者预后好。有效的抗肿瘤免疫反应的核心是产生以CD8+ T细胞为主体的细胞免疫应答,这也是DC作为免疫治疗手段的基础。

美国杜克大学遗传和细胞治疗学中心的研究主任埃利-吉尔波瓦说过:“DC是激发机体免疫系统激发抵御癌症侵袭最有效的途径之一。”“DC作为高度专职化的主要抗原递呈细胞,在诱导针对相关抗原的高效、特异性T细胞免疫应答中起到关键作用。”

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来源

人树突状细胞起源于造血干细胞(hemopoieticstemcell)。DC的来源有两条途径:

①髓样干细胞在GM-CSF的刺激下分化为DC,称为髓样DC(myeloid dendritic cells,MDC),也称DCl,与单核细胞和粒细胞有共同的前体细胞;包括朗格汉斯细胞(Langerhans cells ,LCs),间皮(或真皮)DCs以及单核细胞衍生的DCs等。

②来源于淋巴样干细胞,称为淋巴样DC(Lymophoid dendritic cells,LDC)或浆细胞样DC(plasmacytoid dendritic cells,piX;),即DC2,与T细胞和NK细胞有共同的前体细胞。树突状细胞(DC)尽管数量不足外周血单核细胞的1%,但表面具有丰富的抗原递呈分子(MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ)、共刺激因子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40、CD40L等)和粘附因子(ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3、LFA-1、LFA-3等),是功能强大的专职抗原递呈细胞(APC)。

DC自身具有免疫刺激能力,是惟一能激活未致敏的初始型T细胞的APC。

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DC细胞在人体免疫机制中跨器官的运作。

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知识体系

1. Dendritic Cell的定义与功能:

1)树突状细胞(DCs)是一类特殊的抗原呈递细胞,存在于大多数的组织中。

2)树突状细胞(DCs)具有启动免疫机制的作用,包括对许多不同病原体的反应,且将先天对病原体的反应与适应性免疫的发展联系起来。

3)树突状细胞(DCs)也可以介导免疫耐受或免疫沉默,这是防止对自身和环境抗原的不必要的免疫反应所必需的。

2. Dendritic Cell的来源(亚群/子集):****主要的五种类型DCs。

1)plasmacytoid DCs (PDCs):

血浆DCs,通过核酸传感器Toll样受体7(TLR7)和TLR9产生大量的I型 IFN(干扰素)以应对病毒。

2)classic or tissue-resident DC (cDCs):

经典或组织驻留DCs,存在于淋巴细胞中,例如脾脏和淋巴结。

3)migratory DCs:

可迁移型DCs,存在于非淋巴器官(如皮肤、肺和肠),迁移树突状细胞对周围环境进行采样,然后迁移到引流淋巴结,充当哨兵身份,向T细胞提供组织源性抗原,以诱导免疫或耐受。

4)monocyte-derived DCs (Mo-DCs):

单核细胞来源性DCs,由单核细胞转化形成的树突状细胞。

5)Langerhans cells(LS):

郎格罕细胞,存在于层状鳞状上皮,例如皮肤和口腔及生殖器表面的类似上皮中。

DCs的不同子集具有不同的固有特性。这意味着每个子集都可以定量或定性地表达特定的表面受体,特别是参与抗原摄取和呈递的凝集素、信号受体(特定的toll样受体)、细胞因子/趋化因子等。

所有的亚群都能将先天免疫与适应性免疫联系起来,但是需要更多的研究来确定不同的亚群是否能够诱导不同形式的耐受。

3.Dendritic Cell特性和标记

1) 经典的DC限制性前体(preDC)和PDC来自骨髓中的共同DC祖细胞(CDP),其已失去形成单核细胞的潜力。preDCs和PDC离开骨髓后通过血液循环到淋巴器官(例如脾脏和淋巴结)。

2)鼠源血液系统 (BLOOD)中,preDCs的主要组织相容性复合体II (MHC II)表达低水平和晚期分化成经典DC或组织驻留的 CD8α+和CD8α−DCs。

3)人血液中有两种表达高MHCII的树突状细胞:BDCA-1/CD1c+和BDCA-3/CD141+。

(BDCA:blood dendritic cell antigen,血液树突状细胞抗原。)

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4)在皮肤引流的淋巴结中(SKIN DRAINING LN),Mo-DCs,具有将抗原呈递给CD4 +和CD8 + T细胞的高能力。在稳定状态下,皮肤引流淋巴结中很少发现Mo-DCs,但在使用TLR4激动剂(如脂多糖LPS)刺激后,这类亚群细胞显著增多。

5)在皮肤系统 (SKIN),CD103+的表皮LCs (epidermal Langerhans cells, LCs)和真皮树突细胞(dermal DCs)均能表达凝集素 Langerin并迁移至皮肤引流淋巴结。表皮LCs最初来源于胎肝或卵黄囊中的祖细胞,其依赖于巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)。一旦LCs进入表皮,它们就具有耐辐照性。

6)相比之下,CD103+真皮树突状细胞来源于血液 preDC,它们依赖于FSM样酪氨酸激酶3配体(FLT-3L),对辐射敏感。在真皮中,CD103+ CD11b - 和CD103− CD11b+真皮DCs可以进一步细分为其他子集使用额外的标记。(其他 LC 标志物包括上皮细胞粘附分子(EpCAM)、F4/80、E-cadherin和CD11b。LCs和CD103+真皮DCs均表达DEC-205/ CD205。)

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7)CD8α+ cDCs and CD103+ CD11b−migratory DCs 都依赖于转录因子碱性亮氨酸拉链转录因子ATF-like 3 (Batf3)、DNA结合抑制剂2 (Id2)和干扰素调节因子8 (IRF8)。此外,CD8α+ cDC和CD103 + DC表现出优异的交叉呈递抗原和启动CD8 + T细胞的能力。

8) 另一方面,虽然目前识别DC子集的标记较少,已知研究发现 CD8α-cDC类似于CD103-CD11b +migratory DC。淋巴器官中的cDC比来自其他组织(例如肺,皮肤和肠)的migratory DC表达更多的CD11c和更少的MHC II。

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9)在脾脏(SPLEEN),CD8α+ cDCs 从血液流中选择性捕获死亡细胞,通过受体配体接触模式识别,包括CD36,αvβ5,Treml4 ( triggering receptor expressed on myeloid cells-like 4) ,CLEC9A 或 DNGR1 和 CLEC12A。CD8αα的主要标志是小鼠淋巴器官的DC子集,并非其他物种。

10) 肠道中 (INTESTINE),migratory DCs 的一个子集,被报道位于肠道固有层的绒毛核的中央,且同时表达CD11b和CD103。

11)CD103+ CD11b+ 和CD103+ CD11b−肠道DC亚群均源自preDCs,它们以 C-C趋化因子受体7型(CCR7) 依赖的方式迁移到肠系膜淋巴结。

12)CX3CR1high CD11c+ MHC II+细胞表达多种组织巨噬细胞标志物,包括F4/80,当M-CSF受体在小鼠中被破坏时,这些标志物会选择性地表达减少,这类细胞群可以将柱状上皮细胞之间的过程延伸到肠腔中以取样抗原,但是在稳定状态下其不能迁移到淋巴结。

13)Peyer 's patch上的上皮细胞和其他与粘膜相关的淋巴器官有一种特殊的上皮细胞,称为M细胞,或微褶细胞。M细胞将抗原运输到下层组织,然后被局部DC 吸收。树突状细胞通过M细胞接受抗原,然后迁移到内脏相关淋巴组织(GALT)并将其呈现给T细胞。

14)在纵隔/肠系膜淋巴结中(mediastinal/mesenteric LN),小肠CD103 + DC(14)产生维生素A代谢物维甲酸(RA),其与TGF-β协同作用以促进Foxp3 +调节性T细胞(Treg)的分化。此外,RA还诱导T细胞上的归巢受体CCR9和α4β7的表达。

15)在皮肤中,与肠道中的膳食来源维生素A (RA)类似,皮肤中的紫外线B (UBV)辐射也促进T细胞的组织归巢。UVB在皮肤局部产生的维生素D3可被 DCs 代谢为其活性化合物1,23(OH)2 D3,从而诱导T细胞中CCR10 的上调并向皮肤定向转移。

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16)在肺组织中,导气管内排列有CD103+内上皮DC,C其可以通过在上皮细胞之间延伸它们的树突来从气道腔中取样抗原。

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DC细胞刺激免疫反应的特点 

  • 树突状细胞(DC)是人体内功能最强的专职抗原递呈细胞,DC相当于信使,将抗原信息传递给T细胞,并具有活化T细胞的功能,很少量就可以激发强大的T细胞反应。
  • 可致敏辅助T细胞的多种细胞因子,显著刺激初始型T细胞增殖,以激活体内静止状态的初始型T细胞(而巨噬细胞、B细胞仅能刺激已活化的或记忆性T细胞)。
  • 帮助重建肿瘤患者对肿瘤细胞的免疫监视功能。机体的免疫系统具有完备的监视功能,但肿瘤细胞对机体的免疫系统有抵抗和抑制作用,使得免疫细胞不能识别和杀伤肿瘤细胞。在DC疫苗培养中用肿瘤抗原诱导DC使其致敏后,可将其抗原信息传递给T细胞,使T细胞重新识别和杀伤肿瘤细胞。

治疗流程

1.抽取病人外周血50-60ml——分离单个核细胞,体外诱导DC细胞——DC细胞负载肿瘤抗原,通过静脉回输给病人或经皮下注射——经肿瘤抗原负载DC能刺激自体T细胞——产生强烈的抗肿瘤免疫应答。

2.抽取病人外周血200ml——分离单个核细胞,体外诱导DC细胞——DC细胞负载肿瘤抗原并与自体的淋巴细胞混合,刺激自体T细胞产生细胞毒性T淋巴细胞——将这些细胞毒性T淋巴细胞,通过皮下注射回输给病人——直接杀伤肿瘤细胞。

DC细胞免疫效应机理

DC细胞是已知体内功能最强、惟一能活化静息T细胞的专职抗原提呈细胞,是启动、调控和维持免疫应答的中心环节。通过大量体外活化培养负载肿瘤抗原的DC细胞,当细胞数量达到一定数量后回输给病人,可诱导机体产生强烈的抗肿瘤免疫反应。

DC是肿瘤细胞免疫治疗的重要成分。DC细胞疫苗在操作上具有很大的灵活性,包括DC细胞的来源、分离方法、抗原引入方法、延长存活时间、提高活性等各个方面都有许多不同的操作方法,每种方法都各有优势,因此可以通过不同的优化、组合衍化出多种治疗方法,从而适应于不同条件的患者。大量研究显示DC疫苗安全,易于操作,对于一系列类型的肿瘤均有免疫抑制作用,并在肿瘤的免疫治疗取得了令人鼓舞的初步结果。

DC细胞治疗肿瘤的作用机制

在肿瘤免疫中,DC不能直接杀伤肿瘤细胞,但能通过识别肿瘤细胞特异性抗原,将其信号呈递给具杀伤效应的T细胞来达到监测、杀灭肿瘤的功能。

  • 诱导产生大量效应T细胞
  • 启动效应T细胞迁移至肿瘤部位
  • 保持效应T细胞在肿瘤部位的长期存在
  • 抑制肿瘤血管的生成
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