Các kháng nguyên khối u
Có rất nhiều bằng chứng cho thấy hầu hết các khối u đều có tính sinh miễn dịch. Trong các mô hình trên động vật, điều này được minh chứng bằng sự phát triển của miễn dịch đặc hiệu khối u đối với các khối u đồng gen thực nghiệm. Đối với cơ thể người thì các bệnh nhân ung thư thường liên tục phát triển miễn dịch với các khối u.
của họ. Tính sinh miễn dịch này đã tạo thuận lợi cho việc xác định các kháng nguyên ung thư phù hợp để đích cho trị liệu miễn dịch.
Các kháng nguyên ngã ngược với bất ngã ( self-vs-Non –self antigens)
Mặc dầu đa số các kháng nguyên (KN) khối u đã được xác định là “tự kháng nguyên” (self- antigen), nhưng cũng có một số u ác tính lại biểu hiện các KN được túc chủ nhận dạng là “ngoại lai”. Một thể loại KN lạ được biểu hiện bởi các tế bào ung thư là các kháng nguyên virus. Đây thường là các sản phẩm khởi đầu cho sự biến nạp ác tính như virus Epsten- Barr trong một số u lympho tế bào B, virus papilloma người trong ung thư cổ tử cung và virus viêm gan C trong ung thư tế bào gan. Các KN khối u khác bắt nguồn từ virus là các sản phẩm của retrovirus nội sinh như virus gây bệnh bạch cầu của chuột (murine leukemia virus –MuLV) trên chuột và retrovirus nội sinh của người (HERV)-K10 trên người.
Thể loại thứ 2 của các KN bất ngã là các KN mới được tạo ra do các đột biến điểm thu được hoặc do chuyển vị nhiễm sắc thể trong các tế bào khối u. Ví dụ thông thường là các đột biến trong gen p53 kiềm chế khối u hoặc các proto-oncogene RAS - thường xảy ra ở nhiều dạng ung thư và protein h a trong gen ung thư được tạo nên do chuyển vị BCR/ABL – đặc trưng của bệnh bạch cầu dòng tủy mạn tính.
Tuy nhiên, hầu hết các KN khối u lại là các sản phẩm gen chưa đột biến của túc chủ (tự KN) (self-antigen) và tiện lợi của chúng là các đích miễn dịch trị liệu chủ yếu, trong thực tế thì chúng được biểu hiện một cách khác thường bởi các TB khối u. Một số KN biểu hiện khác thường được hiển thị đã tạo lợi thế cho sự tăng trưởng của các TB ác tính, như biểu hiện quá mức Her2/neu/erbB-2 trong ung thư vú, buồng trứng và các dạng ung thư khác. Đối với các KN khác thì lợi thế sinh học của sự biểu hiện vẫn chưa được rõ, nhưng dù sao thì nó cũng có khác biệt so với các mô bình thường. Các KN ung thư phôi thai là một ví dụ, nó biểu hiện một cách bình thường trong quá trình phát triển phôi và bị hạn chế bởi một quần thể TB trưởng thành bình thường, nhưng lại biểu hiện quá mức bởi nhiều adenocarcinoma. Tương tự như vậy, sự biệt hóa hay các KN giới hạn dòng (lineage –restricted antigen) được biểu hiện bởi các TB biệt hóa cuối cùng nhưng lại biểu hiện một cách khác thường bởi các TB khối u như MART-1 và các kháng nguyên gp100 biểu hiện trong các TB sắc tố bình thường cũng như trong u sắc tố ác tính. Một dạng KN khối u chưa đột biến mới được nhận biết gần đây là KN ung thu tinh hoàn, biểu hiện trong giới hạn bình thường đối với tinh hoàn hay tinh trùng, nhưng cũng như kháng nguyên NY-ESO-1 trong u sắc tố, cũng được biểu hiện bởi các TB u ác tính mà dường như là không có liên quan gì về mặt di truyền.
Sự phân biệt giữa KN ngã và bất ngã có ý nghĩa quan trọng đối với việc thiết lập các vaccin kháng u. Trước hết là các đáp ứng miễn dịch đối với KN “ngoại lai” bất ngã như các sản phẩm virus hay các protein đột biến. Tuy nhiên, việc miêu tả KN ngã và bất ngã cũng không phải là tuyệt đối vì có bằng chứng về sự biểu hiện phổ biến các đáp ứng miễn dịch tự phát đối với các KN khối u “ngã” chưa đột biến trong các bệnh nhân ung thư. Thứ hai là, việc cảm ứng đáp ứng miễn dịch mạnh với các KN khối u biểu hiện bởi các mô bình thường có thể tiềm ẩn bệnh lý miễn dịch tự miễn. Chẳng hạn như một số thử nghiệm về vaccin u sắc tố đã có kết quả trong bệnh bạch biến, nó phá hủy tự miễn dịch của các tế bào sắc tố bình thường. Cho tới nay, các phản ứng tự miễn nghiêm trọng có quan sát thấy trong các thử nghiệm vaccin ung thư, nhưng độc tính nghiêm trọng đối với các mô bình thường không được đích thì có thấy ở các thử nghiệm trị liệu miễn dịch thụ động khi sử dụng các kháng thể đơn dòng đặc hiệu khối u có cộng hợp với các độc tố hay các hóa chất phóng xạ.
Tế bào B chống lại các kháng nguyên tế bào T
Cách khác để phân loại các KN khối u là dựa vào các dạng đáp ứng miễn dịch thu được bởi các kháng thể (tạo ra bởi tế bào B) hoặc bởi các CTL. Các kháng thể nhận diện được rất nhiều KN và epitope, bao gồm các domain peptid kề nhau hoặc không kề nhau, các carbohydrat, các gangliosid và các peptid đã được cải biến như các amino acid đã phosphoryl hóa. Ngược lại các CTL kinh điển lại nhận dạng được các peptide mạch thẳng (8-12 gốc) được tạo ra bởi quá trình phân giải protein các KN. Sự khác biệt cơ bản này được giải thích là do bản chất của các receptor KN được biểu hiện bởi các tế bào B và T. BCR là một phiên bản liên kết màng của kháng thể, nó có thể gắn và đáp ứng lại các KN chưa được xử lý của hầu hết các hợp chất hóa học. Ngược lại, αβ-TCR lại nhận dạng các KN nhờ peptide đã được xử lý hiện diện cùng với các phân tử MHC lớp I và II trên bề mặt các APC và mục tiêu cuối cùng là các TB khối u. Trong khi danh mục đích KN ung thư của các kháng thể là cao hơn rất nhiều so với CTL thì hoạt tính kháng u của các đáp ứng CTL nói chung lại có tiềm năng kiểm soát ung thư cao hơn các kháng thể.
Các cơ chế tẩu thoát của khối u
Có bằng chứng cho thấy các khối u phát triển và lan rộng ngay cả khi có mặt các đáp ứng miễn dịch kháng u của túc chủ. Có nhiều cơ chế liên quan tới khả năng tẩu thoát hoặc tránh né của các khối u, làm mất hiệu quả của miễn dịch. Thứ nhất là việc mất biểu hiện kháng nguyên MHC lớp I mở đầu cho sự hoạt động của CTL kháng u. Thứ hai là mất biểu hiện kháng nguyên khối u, dẫn đến làm hư hại cả kháng thể cũng như CTL của các đáp ứng miễn dịch thu được. Nhiều khối u được chỉ rõ là có sản sinh ra các cytokin và các chất trung gian (mediator) khác kiềm chế miễn dịch (bao gồm IL-14, IL-10, yếu tố tăng trưởng biến nạp β [transforming growth factor – β], yếu tố tăng trưởng mạch nội mô, các gangliosid) và có thể ngăn chặn sự khởi đầu của các đáp ứng miễn dịch kháng u hoặc ngăn chặn một đáp ứng đã được thiết lập. Các khối u cũng được báo cáo là kháng lại apoptosis thông qua các tín hiệu thu nhận của receptor “chết” bị lỗi, cũng như cảm ứng apoptosis các tế bào T được hoạt hóa bởi KN khối u. Mẫu thiết kế cho các chiến lược miễn dịch trị liệu ung thư chắc chắn phải đề cập tới các cơ chế tẩu thoát khối u này.
MIỄN DỊCH TRỊ LIỆU CÔNG NGHỆ GEN BẰNG KÍCH THÍCH MIỄN DỊCH KHÔNG ĐẶC HIỆU
Thuật ngữ miễn dịch trị liệu (MDTL) không đặc hiệu thường được áp dụng cho các chiến lược mà kháng nguyên khối u không phải là một mục tiêu định sẵn. Mục tiêu của nó là cung cấp các yếu tố miễn dịch tác động trực tiếp tới sự sống còn của TB khối u hay thúc đẩy miễn dịch của túc chủ. Mục tiêu dưới đặc biệt thích hợp với khía cạnh kiềm chế miễn dịch của túc chủ hoặc sự thiếu hụt miễn dịch có liên quan tới các bệnh ác tính. Trị liệu không đặc hiệu như thế thường là thúc đẩy các đáp ứng miễn dịch thu được đặc hiệu KN đối khối u, tương tự các vaccin thật sự. Tuy nhiên, MDTL không đặc hiệu cũng có một số ưu điểm hơn các vaccin là: (1) không bị giới hạn bởi những đòi hỏi cần được ưu tiên về việc xác định và biểu thị các đặc điểm của KN khối u và (2) có thể nâng cao cả đáp ứng miễn dịch kháng u bẩm sinh và thu được.
Các cytokin và chemokin kích thích miễn dịch
Nhiều yếu tố đã được mô tả có đặc tính nâng cao đáp ứng miễn dịch nói chung và đặc hiệu hơn đối với các TB khối u, được thăm d như các mục tiêu cho MDTL công nghệ gen. Các bệnh nhân ung thư có thể bị kiềm chế miễn dịch với một mức độ nào đấy như có sự bất thường về sản phẩm cytokin miễn dịch thì sẽ được bù đắp lại các yếu tố thiếu hụt đó bằng MDTL. Đối với các yếu tố có thể tác động tới cả hệ thống bằng việc hoạt hóa các TB hiệu ứng miễn dịch như các interferon và các interleukin xác định (IL-2 và IL-12) thì việc chuyển gen tới bất kỳ một mô nào cũng có thể có hiệu quả khi mà các cytokin lưu hành đạt tới nồng độ để hoạt hóa đủ số thành viên của các TB hiệu ứng miễn dịch.
Tuy nhiên, cho tới nay trong hầu hết các trường hợp cách chuyển gen chủ yếu vẫn là đưa trực tiếp vào các khối u - con đường đặc hiệu cho các chemokine và cytokin như yếu tố kích thích quần thể bạch cầu hạt – đại thực bào (GM-CSF), đó là một chất hóa ứng động (chemotactic) cho các dạng TB miễn dịch đặc biệt. Sự lựa chọn vec tơ cho các ứng dụng này cần phải lưu ý về thời gian biểu hiện của gen chuyển (dài hay ngắn, phụ thuộc vào các cytokin hay chemokin đặc hiệu) và các dạng TB túc chủ được đích cho sự tải nạp.
Giới hạn chính là việc tiêm vec tơ gen vào các khối u lại khó thực hiện đối với nhiều dạng ung thư và nhiều bệnh nhân ung thư. Tuy nhiên, gần đây người ta đã nhắm tới các vec tơ tải nạp một cách chọn lọc các dạng TB đặc biệt của túc chủ hoặc các TB ác tính hoặc sẽ cho biểu hiện một cách chọn lọc trong các dạng TB nhất định bằng việc công nghệ hóa các promoter chuyển gen giới hạn dòng, do vậy mà tháo gỡ được những đòi hỏi về việc phải tiêm các vec tơ gen vào trong khối u.
Các ligand/receptor đồng kích thích miễn dịch
Cơ chế chung để các khối u tránh né được sự kiểm soát miễn dịch là các TB khối u không biểu hiện các phân tử MHC, các phân tử đồng kích thích và các ligand đòi hỏi cho cảm ứng và duy trì các đáp ứng miễn dịch hiệu ứng. Vì thế gen trị liệu làm nhiệm vụ đưa các receptor và các ligand khiếm khuyết vào các khối u để kích thích sự nhận dạng và hoạt tính kháng u của hệ miễn dịch túc chủ. Hơn nữa đối với MHC thì có rất nhiều phân tử có liên quan tới sự nhận diện TB hiệu ứng cả bẩm sinh cũng như thu được đã được làm test về sự nhạy cảm khối u bao gồm CD54 (ICAM1), CD58 (LFA-3), CD80(B7.1) và CD40.
Chủ đích là hoàn trả một số TB khối u nhạy cảm với nhận dạng và tấn công miễn dịch vì thế mà khuếch đại tổng quát hơn một đáp ứng miễn dịch đối với các TB khối u. Các vec tơ dùng cho chuyển gen sẽ phải chọn lọc sao cho có khả năng tải nạp được các TB khối u một cách hiệu lực và có thể biểu hiện gen chuyển cả dài hạn và ngắn hạn. Như đã đề cập ở trên, đối với một số bệnh nhân có trở ngại về việc phải tiêm các vec tơ gen vào khối u thì các vec tơ công nghệ gen được đích bởi các TB sẽ có tiềm năng giải quyết được hạn chế này cũng như những hạn chế về tính hướng TB của các vec tơ bẩm sinh.
VACCIN CÔNG NGHỆ GEN (MIỄN DỊCH TRỊ LIỆU ĐẶC HIỆU CHỦ ĐỘNG)
Nhiều dạng vaccin kháng u đã được nghiên cứu sâu rộng trong các mô hình động vật và nhiều mô hình đã được sử dụng trong các TNLS cho phòng và điều trị ung thư. Một TNLS về vaccin là các hạt giống như virus HPV typ 16 để phòng tránh HPV (một virus liên quan tới ung thư cổ tử cung), được xếp vào một trong số những thành tựu khích lệ nhất trong lĩnh vực vaccin kháng u.Thử nghiệm này cũng như nhiều thử nghiệm vaccin khác đã được hoàn tất với việc tiêm chủng chính kháng nguyên của nó và thường kết hợp các chất bổ trợ miễn dịch. Các vaccin công nghệ gen có lợi thế hơn các dạng vaccin khác là không cần phải pha chế, làm tinh khiết cùng các kỹ thuật khác nữa với cả một KN mà chỉ cần xử lý các gen. Một lợi thế khác là có thể không cần phải thêm các chất bổ trợ miễn dịch vì bản chất của vấn đề này chỉ là sự chuyển gen. Nói cách khác là các chất bổ trợ được bổ sung chỉ nhằm làm gia tăng sự kích thích miễn dịch.
Khi xem xét mẫu thiết kế các vaccin kháng u theo cách công nghệ gen hay theo cách thông thường ta thấy chúng đều có một số nét chung: (1) đích chính xác các khối u; (2) thời gian và mức độ biểu hiện của hệ thống miễn dịch đối với khối u phụ thuộc vào liều lượng và lịch trình tiêm chủng (đối với vaccin không phải công nghệ gen), nhưng được quyết định phần nào bởi sự lựa chọn vec tơ (đối với vaccin công nghệ gen); (3) các dạng TB túc chủ gặp gỡ hoặc biểu hiện KN; (4) có sự hợp nhất với các chất bổ trợ miễn dịch. Tuy nhiên cũng cần phải xem xét thêm về tính đặc hiệu của các vaccin công nghệ gen để biết rõ các vaccin đã được mã hóa sẽ tạo ra kháng thể dạng tiết hay dạng gắn với tế bào.
Mỗi sự xem xét đều phải đề cập tới bản chất chung của một đáp ứng miễn dịch, bao gồm sự cân bằng giữa đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thu được, giữa kháng thể và miễn dịch thu được của CTL. Chẳng hạn như, một vaccin tạo ra chủ yếu là các đáp ứng kháng thể thì có thể áp dụng được cho các KN khối u biểu hiện trên bề mặt TB khối u (Her2/neu/erbB2); trái lại, một vaccin đích vào một KN nội bào (p53 đột biến) thì cần phải chú ý tới các đáp ứng của CTL bị giới hạn nhiều bởi MHC lớp I. Việc xem xét các mẫu thiết kế cũng cần phải đề cập tới khả năng bẻ gãy dung nạp miễn dịch của vaccin phải nhỏ hơn các vaccin dùng để phòng ngừa các protein virus (HPV) khi so sánh với tự KN chưa đột biến (Her2/neu/erbB2) và nhiều KN khối u xác định.
Nói tóm lại, các vaccin công nghệ gen linh hoạt hơn và dễ dàng kiến lập các đặc trưng mong muốn cho sự chuyển gen cũng như tạo ra các đáp ứng miễn dịch tốt hơn các vaccin thông thường.
Các gen kháng nguyên được mã hóa bởi vec tơ
Phương pháp đơn giản nhất là tiêm truyền trực tiếp cho bệnh nhân các vaccin công nghệ gen với vec tơ tái tổ hợp mã hóa hóa cho KN khối u. Mục đích là gây cảm ứng các TB túc chủ biểu hiện gen chuyển là KN khối u (có hoặc không có các yếu tố đồng kích thích), theo lý thuyết thì nó sẽ thúc đẩy hiệu quả các đáp ứng miễn dịch thu được đặc hiệu KN tương tự một miễn dịch mạnh được tạo ra bởi các nhân tố gây bệnh thông thường như các virus và vi khuẩn. Lợi thế chủ yếu là các TB túc chủ sẽ biểu hiện các gen được mã hóa bởi vec tơ, vì vậy mà thúc đẩy sự trình diện receptor MHC lớp I của các sản phẩm gen chuyển, thích ứng cho việc phát triển các đáp ứng CTL rất quan trọng trong miễn dịch kháng u. Những cách tiếp cận này đã tạo thuận lợi cho việc áp dụng hiệu quả công nghệ DNA tái tổ hợp để tạo nên các gen nhân tạo mã hóa những đoạn sinh miễn dịch của các KN khối u, tạo ra các biến thể sinh miễn dịch của các KN khối u, kháng nguyên khối u h a cùng các peptid sinh miễn dịch cao từ các protein khác hoặc KN khối u h a cùng các ligand hướng chúng hấp thu đặc hiệu receptor bởi các TB trình diện KN của túc chủ.
Xem tiếp: Trị liệu miễn dịch công nghệ gen (P3)
Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh
