1、自身免疫病疫苗 (Autoimmune diseases vaccine)Institute for ImmunobiologyDepartment of ImmunologyCenter for Gene Immunization and Vaccine ResearchFudan University洪晓武：021-,Shanghai, China,概述自身免疫病及其发病机理自身免疫病疫苗展望,自身免疫病疫苗,New vaccine developmentNew vaccines against infectious diseasesDevelopment of DNA vaccinesD
2、evelopment of therapeutic vaccinesAdvances in current vaccinesStreptococcus pneumoniae、Influenza virusNew vaccines against noninfectious diseasesCancerAutoimmune diseasesNew vaccine delivery technology,Principle of delivering vaccines in edible plants. A gene from a human pathogen is inserted into a
3、 bacterium that infects plants (A).The bacterium then infects cultured leaf segments of the selected food plant (B), which sprout into whole plants containing the human pathogen gene (C). Once the plant is eaten, it triggers an immune response to the pathogen,New vaccine delivery technology,一、自身免疫病的
4、基本概念：自身免疫（autoimmunity） 机体免疫系统对自身成分发生免疫应答，产生自身抗体或自身反应性T淋巴细胞的现象。自身免疫病（autoimmune disease，AID） 若自身耐受机制遭破坏，自身免疫应答的质或/和量发生异常，则自身抗体和自身反应性淋巴细胞可攻击并破坏自身组织细胞，机体出现病理改变和相应临床表现。,自身免疫病,基 本 特 征,1.可测到高效价的自身抗体和（或）自身应答性T细胞,2.自身抗体或应答T细胞作用于自身组织细胞造成损伤或功能障碍,3.可复制出相似的动物模型，用患者血清或致敏淋巴细胞可使疾病被动转移等,4.病情转归与自身免疫应答强度密切相关,5.反复发作和
5、慢性迁延,6.有遗传倾向,7.部分自身免疫性疾病易发生于女性,其中，第1、第2条不可缺少。,自身免疫性疾病的分类：,器官特异性 糖尿病、多发性硬化症器官非特异性 系统性红斑狼疮、 类风湿性关节炎,自身免疫病 自身抗原器官特异性自身免疫病：慢性甲状腺炎 甲状腺球蛋白、微粒体、细胞膜表面抗原、第二胶质抗原(CA2)毒性弥漫性甲状腺肿(Graves病)甲状腺细胞表面TSH受体原发性肾上腺皮质萎缩( Addison病)肾上腺细胞恶性贫血胃壁细胞、内因子慢性溃疡性结肠炎结肠上皮细胞男性自了性不育症精子青少年型胰岛素依赖性糖尿病胰岛细胞伴共济失调-毛细血管扩张的胰岛素受体胰岛素低抗型糖尿病重症肌无力乙酰胆
6、碱受体自身免疫性溶血性贫血红细胞特发性血小板减少性紫癜血小板干燥综合征(Sjogrens syndrome)唾液腺管、细胞核、甲状腺球蛋白非器官特异性自身免疫病：类风湿关节炎变性IgG系统红斑狼疮核成分(DNA、DNA-核蛋白、RNA、Sm抗原)、红细胞、血小板、细胞浆成分(线粒体、微粒体),自身免疫病举例：,系统性红斑狼疮（SLE）类风湿关节炎（RA）I型糖尿病（IDDM）多发性硬化（MS）强直性脊椎炎（AS）,系统性红斑狼疮（SLE）,东方人和黑人育龄妇女常见。多克隆淋巴细胞非特异活化抗体介导的损伤,发病特征：,关节疼痛、面部蝶形红斑、血尿、蛋白尿、白细胞贫血。血液中含大量自身抗原和抗原抗
7、体复合物。免疫病理由抗原抗体复合物沉积于关节、肾小球基底膜致炎症。,Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is characterized by fever, weakness, arthritis, skin rashes (see figure at left), pleurisy, and kidney dysfunction. Affected individuals may produce autoantibodies to a range of tissue antigens such as DNA, histones, RBCs, platelet
8、s, leukocytes, and clotting factors. SLE typically appears in women between 20 and 40 years of age with a female:male ratio of 10:1. An example of complications arising from SLE is when immune complexes of autoantibodies and various nuclear antigens are deposited along the walls of small blood vesse
9、ls. This deposition activates the complement system, resulting in glomerulonephritis and damage to the blood-vessel wall (vasculitis). This blood vessel damage can lead to widespread tissue damage.,类风湿关节炎（RA）,1人口发病。发病年龄4050岁女性发病率为男性3倍6080携带HLA-DR4基因,发病特征：,慢性进行性关节滑膜、软骨坏损。血液中含高水平RF因子（抗自体IgG的IgM抗体）。早期关
10、节肿胀、疼痛；晚期关节变形，失去功能。,类风湿关节炎（RA）：是一类严重的自身免疫病，患者关节滑囊被破坏，使手指僵硬变形。,I型糖尿病（IDDM）,缺乏胰岛素造成糖代谢紊乱和血糖浓度增高。发病年龄1112岁遗传几率高达25,发病特征：,多饮食、多尿，体重下降，尿酮过多，乏力，视力下降。自身免疫反应损伤胰岛 b 细胞。患者依赖外源注射胰岛素来维持葡萄糖代谢。,多发性硬化（RA）,慢性进行性中枢神经系统脱髓鞘疾病。T淋巴细胞介导的自身免疫病。发病可能与麻疹病毒慢性潜伏感染有关。,发病特征：,重复出现视觉、运动、触觉等神经功能的短暂丧失。大脑切片显示多处白斑。白斑内浸润大量T、B淋巴细胞和巨嗜细胞。
11、,强直性脊椎炎（AS）,脊椎关节的慢性进行性炎症。发病率1，患者90以上携带 HLA-B27基因。男/女发病比例为9：1。,发病特征：,脊椎慢性炎症，最终脊椎关节完全融合，不能灵活弯曲。血液中无RF因子。慢性炎症细胞浸润脊椎关节、骶骼关节、肌腱骨膜附着处。,免疫耐受（immunological tolerance）是指机体免疫系统接触抗原后导致的特异性免疫无应答性和低应答性。,淋巴细胞识别抗原后的两种后果：1、淋巴细胞识别抗原后发生特异性的免疫应答免疫原2、免疫耐受性的形成耐受原免疫系统“自我识别”识别自我与非我自身耐受,二、免疫耐受机制,1、中枢耐受 1）T细胞克隆在胸腺中的缺失（阴性选择）
12、 2）B细胞克隆缺失 2、外周耐受 1）克隆无能或免疫忽视 2）免疫抑制细胞的作用 3）免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答,天然免疫耐受：异卵双生小牛共用胎盘,1957年 Burnet：The clonal selection hypothesis. During its normal course of development, each lymphocyte progenitor is able to give rise to many lymphocytes, each bearing a distinct antigen receptor. Many lymphocytes w
13、ith receptors that bind ubiquitous self antigens are eliminated early in development before they become able to respond, assuring tolerance to such self antigens. When antigen interacts with the receptor on a mature lymphocyte, that cell sis activated to become a blast cell (lymphoblast) and then st
14、arts to divide. It gives rise to a clone of identical progeny, all of whose receptors bind the same antigen. Antigen specificity is thus maintained as the progeny proliferate and differentiate into effector cells. Once antigen is eliminated by these effector cells, the immune response ceases.,中枢耐受,T
15、细胞及B细胞分别在胸腺及骨髓微环境中发育，此间进行阴性选择,启动细胞凋亡，致克隆消除,减少生后自身免疫病的发生,中枢免疫耐受：阴性选择,1、中枢耐受 对自身抗原形成的耐受 1）T细胞克隆在胸腺中的缺失（阴性选择） Kappler：中枢器官 I-E+小鼠 表达 Vb17aT cell 外周器官 I-E+小鼠不表达 Vb17aT cell 外周器官 I-E小鼠表达 Vb17aT cell Vb17aT cell识别I-E复合体的自身抗原后被清除 2）B细胞克隆缺失,Negative selection of B cells inbone marrow,胸腺和骨髓克隆消除普遍表达的自身抗原外周器官的
16、组织特异性抗原？,2、外周耐受 1）克隆无能(clonal anergy)或免疫忽视(immunological ignorance),自身应答T细胞克隆与相应组织特异抗原并存，正常情况下，不导致自身免疫病。因感染、病原体与自身抗原的分子模拟作用，使APC活化，产生效应T细胞,1. T细胞无能反应 1） 缺乏第二信号 Costimulator CD28-B7或信号弱 2） 增殖活化信号传递受阻,2. B细胞克隆无能反应 1） 膜免疫球蛋白表达的抑制Nossal 克隆流产成熟B cell + SmIg 内吞 重新表达未成熟B cell + SmIg 内吞 不表达，特异性耐受 细胞不死亡，抗原受体
17、永久消失,8-24h,2）功能性无反应性： 含有多重相同结构表位的Ag（多糖物质）作为致耐原 交联而不递呈,2. B细胞克隆无能反应,免疫耐受小鼠,淋巴细胞,正常小鼠,另一小鼠,取皮肤移植,存活,如耐受血液中除去淋巴细胞，则没有免疫耐受发生,2）免疫抑制细胞的作用,Gershon首先发现Ts,3）免疫隔离部位的抗原在生理条件下不致免疫应答1.生理屏障 脑、眼前房、胎盘2. 抑制性细胞因子 TGF- inhibit Th2 IL-4、IL-10 inhibit Th1,三、自身免疫病的致病因素及机制,诱发自身免疫异常的环境因素 自身抗原出现 1. 分子模拟（molecular mimicry）
18、2. 表位扩展（epitope spreading） 3. 自身抗原性质改变 4. 隐蔽抗原释放 免疫应答和免疫调节异常个体自身免疫相关的遗传因素,自身免疫性疾病的致病相关因素 1.自身抗原的改变或与自身抗原有关引起自身免疫病的抗原 一） 隐蔽抗原的释放（晶状体、精子、甲状腺）未在胚胎期与免疫系统接触淋巴细胞克隆存在手术、外伤或感染输精管结扎自身免疫性睾丸炎眼外伤自身免疫性交感性眼炎,二） 自身抗原发生改变Ag变性代谢改变遗传结构改变致Ag表达改变药物影响 a-甲基多巴：RBC膜上e抗原 抗RBCAb 自身溶血性贫血 肼苯哒嗪： 改变核成分 抗核Ab SLE样综合症 病毒感染： 整合DNA 抗
19、自身Ab，干扰FasL表达，T、B增生 变性的IgG抗IgG Fc抗体自身抗体,三）交叉抗原的作用: A型乙型溶血性链球菌 人心肌Ag 12型溶血性链球菌 肾小球基底膜大肠杆菌O14型结肠抗原四）分子模拟作用 :病原体氨基酸序列和人的多肽序列相同,HSP60 已知自身 自身抗原 相似 有关疾病区域 抗原 区域 程度%117 髓过氧化物酶59461060肾小球肾炎721 细胞色素P45035937264慢性活动性肝炎6575 甲状腺球蛋白39340358慢性甲状腺炎86100肌凝蛋白重链51653062柯萨基心肌炎101123细胞角蛋白 8310558类风湿性关节炎108117DNA-结合蛋白7
20、38258SLE468480乙酰胆碱受体13314563重症肌无力,HSP60与人自身抗原相似性,五）表位扩展的现象优势决定基(dominant determinant),隐蔽决定基(cryptic determinant) T细胞或B细胞在免疫应答的早期对个别表位的应答发展到对其它表位的应答；从单克隆或寡克隆T/B细胞被活化，扩展到多个克隆被活化。1）T细胞表位扩展：实验性自身免疫性脑脊髓膜炎（EAE）髓鞘碱性蛋白 MBP或蛋白脂蛋白PLPMBP 显性表位Ac111；84104为次显性表位PLP 显性表位139151；178191、249173为次显性表位,PLP 139151SJL/J小鼠
21、 REAE脾细胞1、对PLP 139151强烈增生2、对PLP 178191强烈增生：分子内扩展MBP 84104SJL/J小鼠 REAE脾细胞对PLP 139151强烈增生：分子间扩展小鼠脑脊髓炎病毒SJL/J小鼠 REAE脾细胞对MBP强烈增生：病毒表位内源性自身表位,2）B细胞表位扩展：系统性红斑性狼疮SmB/B八肽 抗八肽抗nRNP (nuclear ribonucleoprotein) 抗DNA SLE干燥综合症的表位扩展 (血清中有抗La和Ro自身抗体）重组La 抗La C片断抗La A片断抗La F片断重组Ro 抗La A片断,2、表位扩展的可能机制 专职性APC（包括抗原特异性
22、B细胞）与非专职性APC摄取组织碎片，加工处理抗原和呈递抗原的 能力以及协同刺激分子表达增高，即刺激T细胞能力增强 专职性与非专职性APC内质体的蛋白酶发生变化，导致裂解肽链的位置发生变化，使原次显性和阴性表位变成显性或次显性表位，因而使耐受性丧失 自身反应细胞应答能力增高，易产生应答。例如TCR和粘附分子表达增加，易产生激活 在抗原持久刺激下，BCR或TCR亲和力经抗原选择后而增高 易发生免疫调节紊乱,2.免疫调节异常 一）多克隆刺激剂的旁路活化： 微生物或其产物非特异性地直接诱导B细胞产生自身抗体 二）MHCII类抗原的异常表达 ： IFN-g、IL-1、IL-2 、 MHCII三）辅助刺
23、激因子表达异常（增高）： B7,四） Th比例失调或功能失衡 ： Th1功能亢进IDDM、MSTh2功能亢进抗体介导的自身免疫病如SLE,抗凋亡现象：1）凋亡是维持自身稳定的重要机制2）自身反应性细胞凋亡障碍是自身免疫性疾病发病的关键因素之一,五）Fas、FasL表达异常:,自身免疫病易感性的遗传因素主要组织相容性复合体基因免疫球蛋白基因T细胞受体基因细胞因子基因Th1和Th2不平衡凋亡基因lpr、lprcg、gldY染色体连锁自身免疫性加速基因Yaa/影响B细胞粘附因子的表达低亲合力Th与B结合Aag胞质酪氨酸磷酸酶基因系统造血和免疫系统异常,自身免疫病的组织损伤机制,自身抗体介导型超敏反应
24、自身抗原-抗体复合物介导III型超敏反应自身反应性T细胞介导IV型超敏反应,四、自身免疫病的治疗,临床常规治疗 对症治疗 1. 抗炎 ：阿斯匹林类药物、糖皮质激素 2. 替代补充：注射胰岛素、甲状腺素 3. 胸腺切除和血浆置换：去除自身抗体和免疫复合物 非特异性免疫抑制治疗 环孢素A抑制T细胞特异性免疫治疗,1. T细胞疫苗 2. 拮抗性多肽3. 单克隆抗体4. 阻断协同刺激信号,原则及种类（一）口服疫苗1、经口耐受性的产生 淋巴细胞对抗原诱导的细胞增生和分泌淋巴因子的功能均减弱 淋巴因子的功能有质的变化 增强CD8T细胞的功能，产生大量T细胞生长因子（TGF-），对致病细胞起到对抗作用,2、
25、动物及人类自身免疫病的治疗 II型胶原性关节炎 实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE） 虹膜睫状炎（EAU） Copdymer合成多肽口服治疗MS,（二）合成性多肽疫苗1、原则：阻止自身反应性T细胞的激活 研究抗原和鉴定自身与T细胞相互作用的决定簇，以及与其功能相关的特定氨基酸序列，从而研究出一种与决定簇结构相似但功能完全相反的多肽，防止自身抗原对反应性T细胞的激活作用。,2、方法：抗原竞争 一个关键氨基酸的替换仍可能会激活原先的T细胞，但该细胞表达不同的功能3、应用：多发性硬化症（MS）,抗原结构改变诱导的免疫抑制,新合成的多肽中有相当一部分本身具有免疫反应的刺激作用，甚至会诱发对疾病无益而有害
26、的反应诱发过量细胞因子的生成寻找新的多肽，研制对于不同遗传背景的病人都有益而无害的肽类制剂仍任重道远,（三）T细胞或T细胞受体疫苗1、基本原理：来源于独特型抗独特型理论。即从T细胞库中选择自身反应性T细胞，灭活后免疫，激发机体的保护性免疫（调节性T细胞）。MS: MBP、PLP等MBP反应性的T细胞在MS病人激活1st脑脊液T细胞PHA刺激甲醛固定回输病人MBP自身反应性T细胞频率进行性降低3次接种自身反应性T细胞消除,2、免疫调节机制：1）抗独特型T细胞调节；2）抗独特型抗体反应；3）免疫偏移3、应用：MS和RA的治疗及临床效果4、潜在的限制性因素：1）克隆变化和表位扩展 2）来源时间延长、
27、克隆变化 MBP自身反应性T细胞重新出现MS潜在的克隆变化和MBP自身反应性T细胞的表位扩展优势地位的自身反应性T细胞克隆被去除其它识别MBP的T细胞克隆取代和恢复对MBP的自身免疫性MBP的作用？寡克隆T细胞？,T细胞疫苗研究现状,MS的T细胞疫苗：采用标准Split Well技术从外周血和脑脊液（CSF）中筛选对MBP特异的T细胞克隆（刺激指数3）扩增，辐射。受者接受3次皮下注射，每次24个克隆，间隔24个月。所有病人MBP反应性T细胞频率降低，3次后清除，已获FDA批准，进入II期临床RA的T细胞疫苗：多种抗原如软骨抗原（Collage II）、热休克蛋白（HSP65）等与RA有关；关节
28、液（SF）来源的T细胞克隆与疾病有更高的相关性,（四）DNA疫苗1、基本原则：1）免疫耐受诱导降低免疫系统对自身抗原组织的识别2）抑制自身反应性T细胞增强调节性T细胞的功能,2、从免疫耐受着手的DNA疫苗PLP（proteolipid protein）是髓鞘蛋白质中主要的致病抗原之一对EAE易患动物事先免疫编码PLP的DNA疫苗，则可大大降低免疫动物的致病易患性,3、针对免疫调节功能的DNA疫苗DNA疫苗增加调节性T细胞的功能对大鼠免疫编码T细胞抗原受体的DNA疫苗，降低自身免疫病发生的功效；对大鼠免疫编码MBP的DNA疫苗成功保护动物免受疾病的攻击2个或2个以上和疾病有关的基因连锁在一起，可
29、构建更有效的多价DNA疫苗用自身抗原的DNA与细胞因子DNA组合成为复合分子，既可提供表达抗原分子的加工厂，还可在局部产生更适合刺激免疫反应的微环境,自身免疫病疫苗举例：,I型糖尿病（IDDM）多发性硬化（MS）类风湿关节炎（RA）,胰岛素依赖型糖尿病（insulin-dependent diabetes mellitus, IDDM）,美国Autoimmune公司、EliLilly公司、NIH：口服胰岛素，正在进行II期临床试验Neurocrine公司研制胰岛素分子链模拟小肽哈佛大学Joslin糖尿病中心：基于岛细胞抗原的注射制剂Anergen公司：Diavax，修饰的MHC蛋白，下调Th2
30、澳大利亚Biodiscovery公司：Q-Vax，I/II期临床试验,多发性硬化症（multiple sclerosis, MS）,Neurocrine公司：MBP合成片段MSP771，II期试验，810患者发生全身过敏反应加拿大Briana公司：II期试验，1999年破产美国Corixa公司的Anergix：诱导T细胞无反应性来抑制MS美国Connetics与Xoma公司研究基于T细胞受体肽的方法：I/II期试验ImmuneResponse公司研制治疗MS、牛皮癣和RA的T细胞肽美国Alexion公司研制脑衍生肽制品,类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）,Autoimmune公司采用耐受疗法：口服胶原蛋白ColloralCorixa公司的Anergix：诱导T细胞无反应性来抑制RAImmuneResponse公司的IR501和IR703：修饰的T细胞受体肽丹麦M&E Biotech公司修改TNF序列诱生抗体：临床前试验,其它自身免疫病疫苗,ImmuneResponse公司：牛皮癣治疗Autoimmune公司：移植排斥反应和葡萄膜炎的口服疫苗LaJolla公司：SLE、抗磷脂综合征（APS）和异体移植Genzyme公司：天疱疮Lovelace公司：哮喘,五、展望（一） 普遍问题纯种动物反应性T细胞纯一非纯种动物反应性T细胞异质化（二） 前景,
