Komórki dendrytyczne (DCs, ang. Dendritic Cells) są wyspecjalizowanymi komórkami prezentującymi antygen (APCs, Antigen Presenting Cells). Odgrywają zasadniczą rolę w indukcji i regulacji odpowiedzi immunologicznej. Tworzą heterogenną populację komórek powstających w szpiku. Wyróżnia się cztery etapy różnicowania komórek dendrytycznych:

1. prekursorowe komórki dendrytyczne – obecne w szpiku,

2. niedojrzałe komórki dendrytyczne – obecne w narządach nielimfatycznych, gotowe do kontaktu z obcym antygenem i przeniesienia go do narządów limfatycznych,

3. migrujące komórki dendrytyczne – obecne w limfie i krwi,

4. dojrzałe komórki dendrytyczne – obecne w narządach limfatycznych, przygotowane do prezentacji antygenu związanego w trakcie pobytu w narządach nielimfatycznych.

W różnicowaniu i proliferacji DC biorą udział GM-CSF, Flt3 ligand i TNF-α oraz SCF i IL-4, natomiast hamuje ich aktywację IL-10.

Do kontaktu komórek dendrytycznych z antygenami dochodzi w nabłonkach i tkance łącznej większości narządów, skąd antygeny są transportowane naczyniami limfatycznymi doprowadzającymi do węzłów chłonnych, gdzie są prezentowane limfocytom T.

Ze względu na pełnione funkcje, miejsce występowania, zestaw antygenów i produkcję cytokin wyróżnia się następujące populacje komórek dendrytycznych:

1. mieloidalne komórki dendrytyczne (MDC), z ekspresją antygenów: CD11c+, CD123^dim, CD1c+ (BDCA-1+), CD141+ (BDCA-3+), z silną ekspresją antygenów HLA-DR; zdolne do rozpoznawania, przetwarzania i prezentacji antygenów; znajdowane są w różnych tkankach organizmu (1);

2. plazmocytoidalne komórki dendrytyczne (PDC), z ekspresją antygenów: CD11c-, CD123^bright, CD303+ (BDCA-2+), CD304+ (BDCA-4+); ze słabą zdolnością przetwarzania i prezentacji antygenu, będące głównym producentem interferonu α (IFNα) w organizmie; mogą aktywować odpowiedź antywirusową i antynowotworową (2, 3);

3. grudkowe komórki dendrytyczne (FDC), znajdowane w grudkach chłonnych węzłów limfatycznych i śledziony, niemające zdolności do migracji i przetwarzania antygenów, zapobiegające apoptozie limfocytów B, pobudzające interakcjach między komórkami i ich proliferację (4).

Przez wiele dziesięcioleci leczenie nowotworów obejmowało radio- i/lub chemioterapię, a w przypadku guzów litych wspomagane było interwencją chirurgiczną. Tradycyjna wielokierunkowa terapia jest na ogół mało swoista i oddziałuje nie tylko na komórki nowotworowe, ale także na zdrowe komórki organizmu wywołując często efekty uboczne.

W ostatnich latach zaczęto wdrażać w leczeniu nowotworów immunoterapię: tzw. bierną z zastosowaniem przeciwciał monoklonalnych (np. anty-CD20, anty-CD52, anty-CD33 w leczeniu rozrostów hematologicznych) oraz czynną z użyciem komórek dendrytycznych. Celem czynnej immunoterapii przeciwnowotworowej jest wywołanie odpowiedzi immunologicznej przeciwko antygenom konkretnego nowotworu w celu eradykacji komórek rozrostowych, a tym samym zwiększenia przeżywalności chorych i poprawy jakości ich życia. Jest to terapia z definicji zindywidualizowana. Szczepionki przeciwnowotworowe powstają poprzez immunizację pacjenta komórkami nowotworowymi albo komponentami antygenów nowotworowych. Powinny to być antygeny istotne dla wzrostu i przeżycia nowotworu. Efektem spodziewanym immunoterapii powinna być specyficzna odpowiedź limfocytów T przeciw określonym antygenom nowotworowym (5).

Schemat postępowania w przygotowaniu szczepionki z komórek dendrytycznych w immunoterapii pacjentów z nowotworami przedstawia rycina 1.

Komórki nowotworowe, przeciwko którym przygotowywana jest szczepionka, powinny prezentować określone antygeny (6):

1. specyficzny antygen nowotworowy TSA (Tumor Specific Antigen), np. białko chimeryczne bcr-abl występujące w przewlekłej białaczce szpikowej, PSA (prostate specific antigen) w raku stercza;

2. antygen związany z nowotworem TAA (Tumor Associated Antigen), np. związane z różnymi nowotworami geny Ras, p53 występujący w guzach litych (np. raku piersi), gen MAGE-1 związany z czerniakiem.

Komórki DC jako szczepionka powinny zawierać antygen TSA lub TAA konkretnego pacjenta (7).

Komórki dendrytyczne dla celów terapeutycznych mogą być pozyskiwane i przygotowywane różnymi metodami. Trzy podstawowe źródła pozyskiwania DC stosowane obecnie to (8):

1. monocyty uzyskane drogą leukaferezy (separacji komórek jednojądrzastych z krwi obwodowej), różnicowane do mieloidalnych komórek dendrytycznych (MDC) przy pomocy GM-CSF i IL-4 (lub IL-13) (9, 10, 11);

2. hematopoetyczne komórki progenitorowe CD34+ uzyskane drogą leukaferezy, różnicowane do komórek dendrytycznych in vitro przy pomocy GM-CSF I TNF-α (12) – w efekcie uzyskuje się mieszaninę śródmiąższowych komórek dendrytycznych i komórek Langerhansa;

3. bezpośrednia izolacja komórek dendrytycznych z produktu leukaferezy przez wirowanie w gradiencie gęstości (13) lub izolację na kulkach immunomagnetycznych (14) – w efekcie uzyskuje się mieszaninę plazmocytoidalnych i mieloidalnych komórek dendrytycznych (PDC + MDC).

Komórki dendrytyczne uzyskane każdą z wymienionych metod mogą stymulować antygenowo specyficzną odpowiedź komórek T, chociaż mechanizm tej indukcji nie jest do końca poznany.

Dojrzewanie DC, czyli uzyskanie komórek zdolnych do prezentacji antygenu, przebiega w hodowlach (15, 16, 17) z dodatkiem:

1. agonistów molekuł kostymulacyjnych: CD40L, CD154, OX40L, 4-1IBBL;

2. mediatorów prozapalnych: interleukin (IL-1β, IL-6), interferonów (IFNα/β, IFNγ), MCM (Monocyte Conditioned Medium), TNFα, PGE2 (Prostaglandin E2);

3. agonistów TLR (toll-like receptor): błonowych i wewnątrzkomórkowych;

4. chemokin (np. CCL16);

5. kompleksów immunologicznych.

Komórka dendrytyczna staje się efektywną komórką prezentująca antygen po ekspozycji cząsteczek MHC na antygen i wprowadzeniu go do wnętrza komórki (tzw. pulsowanie DC). Ważnym etapem jest wybór antygenu nowotworowego, przy czym powinien to być antygen krytyczny dla wzrostu i przeżycia nowotworu. W preparatyce szczepionki z komórek dendrytycznych wykorzystywane są zarówno zdefiniowane epitopy, antygeny TAA jak i całe komórki nowotworowe. Źródłem antygenu, wprowadzanego do komórki dendrytycznej różnymi technikami, mogą być (8, 18):

1. peptydy objęte restrykcją MHC I i MHC II;

2. proteiny/rekombinowane białka;

3. zabite komórki nowotworowe, lizaty komórek nowotworowych;

4. kompleksy antygen-przeciwciało;

5. RNA, DNA (pozyskane z nowotworu – pojedynczy gen lub cały genom guza);

6. białka idiotypowe (monoklonalne immunoglobuliny zawierające specyficzne sekwencje białkowe w regionach zmiennych, w miejscach wiążących antygen, produkowane przez komórki nowotworowe);

7. fuzje DC-komórka nowotworowa;

8. ciałka apoptotyczne komórek guza;

9. wektory wirusowe;

10. stymulatory komórek NKT (np. związek ceramidowy αGal-Cer);

11. antygeny nienowotworowe (VEGF, VEGFR).

Immunogenność komórek dendrytycznych po wprowadzeniu antygenu (antygenów) może być wzmocniona przez dodanie molekuł o silniejszym działaniu immunogennym: obcych protein (np. hemocyjaniny, KLH, keyhole limpet hemocyanin), cytokin (IL-12, IL-15), cząsteczek kostymulacyjnych (B7-2, CD40L), chemokin (CCL21) [8].

Należy podkreślić, że tylko dojrzałe komórki dendrytyczne mogą indukować antygenowo-specyficzną odpowiedź cytotoksycznych limfocytów T (CTL) w organizmie ludzkim. Podanie zdrowym ochotnikom niedojrzałych komórek dendrytycznych obładowanych antygenem prowadziło do wywołania tolerancji immunologicznej [19 ]. Bezpośrednie porównanie podania obładowanych peptydem niedojrzałych i dojrzałych DC u pacjentów z czerniakiem wykazało, że tylko dojrzałe DC indukowały odpowiedź CTL (20)].

Szczepionki z komórek dendrytycznych mogą być wprowadzane śródskórnie, podskórnie, dożylnie lub bezpośrednio do węzłów chłonnych objętych procesem chorobowym lub do guza nowotworowego (21, 22, 23). Sposób wprowadzenia takiej szczepionki i częstotliwość jej podawania może wpływać na odpowiedź komórek T. Podskórne wprowadzenie wydaje się bardziej efektywne przy nowotworach skóry (24), ale niektóre badania wskazują, że w przypadku czerniaka złośliwego szczepienie do węzła chłonnego jest bardziej skuteczne (25). Rozbieżności w tych doniesieniach mogą wynikać z różnego przygotowania szczepionki, różnych metod obładowywania DC antygenem i różnego stanu klinicznego pacjentów. W grupie pacjentów z rakiem prostaty porównanie różnych dróg wprowadzania szczepionki z DC (izolowanych z krwi, obładowanych proteiną) wykazało, że wszyscy chorzy rozwinęli antygenowo-specyficzną odpowiedź w postaci proliferacji komórek T. Jednak wydzielanie TNFα odnotowano tylko w grupie po szczepieniu dożylnym, a IFNγ był wykrywany po podaniu śródskórnym i do węzłów chłonnych. Przeciwciała antygenowo-specyficzne były wykrywane głównie u pacjentów szczepionych dożylnie (26). Podanie dożylne w mniejszym stopniu indukuje komórki T, ale daje lepszą odpowiedź humoralną (27).