陽性脂質(zhì)體與非編碼DNA復(fù)合物的抗腫瘤作用

王中瑜

陽性脂質(zhì)體(非病毒載體)介導(dǎo)的基因治療因其方法的簡單性，傳遞質(zhì)粒的內(nèi)在安全性，多次給藥產(chǎn)生的抗腫瘤作用的穩(wěn)定性而備受研究者的青睞。如今許多研究表明，陽性脂質(zhì)體與非編碼DNA形成的復(fù)合物(cationic lipid DNA complexes CLDC)能產(chǎn)生抗腫瘤作用。CLDC在全身或局部注射后可以引起細(xì)胞因子的釋放, 炎性細(xì)胞的聚集以及淋巴細(xì)胞的活化，從而產(chǎn)生非特異和特異的抗腫瘤免疫反應(yīng)。也有研究報道CLDC經(jīng)靜脈給藥后，在許多器官中可產(chǎn)生急性毒性反應(yīng)，引起白細(xì)胞、血小板減少和轉(zhuǎn)氨酶升高。在CLDC的抗腫瘤和急性毒性反應(yīng)作用中，細(xì)菌DNA中的非甲基化的CpG基序發(fā)揮了重要的作用。

1 CLDC在體內(nèi)的抗腫瘤作用

許多研究都發(fā)現(xiàn)陽性脂質(zhì)體與非編碼DNA復(fù)合物通過全身或者局部給藥可以抑制多種腫瘤在體內(nèi)的生長，并延長荷瘤動物的生存期。

1.1 CLDC經(jīng)靜脈給藥產(chǎn)生抗腫瘤作用 Dow等[1]采用尾靜脈注射法分別注射MCA-205、B16和CT26細(xì)胞建立肺轉(zhuǎn)移模型，然后靜脈給予陽性脂質(zhì)體DNA(不編碼任何基因)復(fù)合物(CLDC)，發(fā)現(xiàn)在這三種模型中肺轉(zhuǎn)移瘤的數(shù)量都明顯低于對照組，在CT26肺轉(zhuǎn)移模型中，CLDC治療組的生存期(35天)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對照組(15天)。而單純脂質(zhì)體或低劑量的DNA則沒有產(chǎn)生抗腫瘤作用。

Whitmore等[2]也通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)靜脈給與CLDC可以抑制小鼠皮下接種的C3纖維肉瘤的生長。

1.2 CLDC經(jīng)腹膜內(nèi)給藥產(chǎn)生的抗腫瘤作用 Lanuti等[3]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)腹腔多次給予CLDC會抑制腹腔間脾瘤(AC29和AB12)生長，復(fù)合物不但可以延長荷瘤小鼠的生存期，而且可以保護(hù)小鼠免受下一次腫瘤的入侵。

2 CLDC的抗腫瘤作用機(jī)制

關(guān)于陽性脂質(zhì)體DNA復(fù)合物的抗腫瘤作用機(jī)制，研究者們作了多方面的探討，他們發(fā)現(xiàn)復(fù)合物在全身或局部注射后可以活化促炎癥反應(yīng)，引起細(xì)胞因子的釋放，炎性細(xì)胞的聚集以及淋巴細(xì)胞的活化，從而產(chǎn)生了非特異和特異的抗腫瘤免疫反應(yīng)。在這個過程中，細(xì)菌DNA中的非甲基化的CpG基序發(fā)揮了重要的作用。

2.1 免疫反應(yīng)在CLDC抗腫瘤中的作用 CLDC產(chǎn)生的免疫反應(yīng)有兩個階段，最初是一個即時產(chǎn)生的固有免疫反應(yīng)，然后發(fā)展成一個獲得性免疫反應(yīng)。前者以CD8+和NK細(xì)胞的產(chǎn)生為特征，可以使大部分腫瘤細(xì)胞被清除掉；而后者以產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞特異的CTLs為特征，可以逐漸清除殘留的腫瘤細(xì)胞[1-5]。

2.2 非甲基化的CpG基序CLDC抗腫瘤中的作用 機(jī)體對CLDC反應(yīng)的多樣性表明機(jī)體免疫系統(tǒng)的許多成分都被活化了，在這種活化效應(yīng)中CLDC中的DNA尤其是DNA中的非甲基化的CpG基序可能起了主要作用[6-10]。

2.3 CLDC的直接抗腫瘤作用 哺乳動物DNA中的CpG二核苷酸大部分(60%～90%)被甲基化，這與完全缺乏甲基化CpG二核苷酸的細(xì)菌DNA形成對比，因此它們被用來研究非甲基化CpG在CLDC介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)中的作用[11-12]。

3 CLDC經(jīng)靜脈給藥產(chǎn)生的急性毒性反應(yīng)

在靜脈給與CLDC24小時內(nèi)，小鼠會出現(xiàn)昏睡，立毛等反應(yīng)，這些反應(yīng)提示CLDC對機(jī)體產(chǎn)生了一些不良的生理變化，而且這些反應(yīng)高度依賴于CLDC的劑量，在劑量較低時，小鼠的這些反應(yīng)通常很輕微，而且一兩天后就可以恢復(fù)正常；在劑量較高時，這些反應(yīng)的發(fā)生率和致死率都很高。已有許多研究報道了CLDC經(jīng)靜脈給藥在許多器官中產(chǎn)生的急性毒性反應(yīng)[13-16]。

4 問題與展望

陽性脂質(zhì)體與非編碼DNA復(fù)合物的抗腫瘤作用為腫瘤治療提供了一條新思路，但對其作用機(jī)制以及如何降低其毒副作用仍需進(jìn)一步的研究。

[1]Dow SW,Fradkin LG,Liggitt DH,et al.Lipid-DNA complexes induce potent activation of innate immune responses and antitumor activity when administered intravenously[J].Immunol,1999,163:1552-1561.

[2]Whitmore M,Li S,Huang L,et al.LPD lipopolyplex initiates a potent cytokine response and inhibits tumor growth[J].Gene Ther,1999,6:1867-1875.

[3]Lanuti M,Rudginsky S,Force SD,et al.Cationic Lipid:Bacterial DNA Complexes Elicit Adaptive Cellular Immunity in Murine Intraperitoneal Tumor Models1[J].Cancer Research,2000,60:2955-2963.

[4]Pisetsky DS.Immune response to DNA in systemic lupus erythematosus[J].Isr Med Assoc,2001,3(11):850-853.

[5]Sakurai F,Inoue R,Nishino Y,et al.Effect of DNA/liposome mixing ratio on the physicochemical characteristics,cellular uptake and intracellular trafficking of plasmid DNA/cationic liposome complexes and subsequent gene expression[J].Control Release,2000,66(2-3):255-269.

[6]Krieg AM.The role of CpG motifs in innate immunity.Curr Opin Immunol[J].2000,12(1):35-43.

[7]Krieg AM.CpG motifs in bacterial DNA and their immune effects[J].Annu.Rev.Immunol.2002,20:709-760.

[8]Li S,Wu SP,Whitmore M,et al.Effect of immune response on gene transfer to the lung via systemic administration of cationic lipidic vectors.Am[J].Physiol,1999,276:L796-L804.

[9]Davis HL.CpG motifs for optimization of DNA vaccines[J].Dev Biol(Basel),2000,104:165-169.

[10]Suzuki Y,Wakita D,Chamoto k,et al.Liposome-Encapsulated CpG Oligodeoxynucleotides as a Potent Adjuvant for Inducing Type 1 Innate Immunity[J].Cancer Research,2004,64:8754-8760.

[11]Khazanov E,Simberg D,Barenholz Y,et al.Lipoplexes prepared from cationic liposomes and mammalian DNA induce CpG-independent,direct cytotoxic effects in cell cultures and in mice[J].Gene Med,2006,8:998-1007.

[12]Kamstock D,Guth A,Elmslie R,et al.LiposomeDNA complexes infused intravenously inhibit tumor angiogenesis and elicit antitumor activity in dogs with soft tissue sarcoma[J].Cancer Gene Therapy,2006,13(3):306-317.

[13]Tousignant JD,Gates,A.L,Ingram LA,et al.Comprehensive analysis of the acute toxicities induced by systemic administration of cationic lipid:Plasmid DNA complexes in mice[J].Hum.Gene Ther,2000,11:2493-2513.

[14]Loisel S,Le Gall C,Doucet L,et al.Contribution of Plasmid DNA to Hepatotoxicity after Systemic Administration of Lipoplexes Human Gene Therapy[J].2001,12:685-696 .

[15]Uyechi LS,Gagne L,Thurston G,et al.Mechanism of lipoplex gene delivery in mouse lung:binding and internalization of fluorescent lipid and DNA components[J].Gene Ther,2001 Jun,8(11):828-36.

[16]Tousignant JD,Zhao H,Yew NS,et al.DNA Sequences in Cationic Lipid:pDNA-Mediatedsystemic Toxicities[J].Human Gene Therapy,2003,14:203-214.