Tế bào T Tế bào T Tế bào NKT Tỷ lệ trong máu
ngoại vi
65 – 75% 1 – 5% < 1%
Tổ chức lympho Biểu mô Tổ chức lympho Tuỷ xương Gan, thận Phân tử bề mặt TCR- CD3 CD4/CD8 TCR-; CD3 CD4- CD8/CD8+ NKG2D TCR- V24,V11 CD3; CD4/CD8 Thụ thể NK Kháng nguyên MHC/Phức hợp peptid IPP, ApppI MICA/B CD1d/glycolipid Giới hạn MHC + - -
Đa dạng Rất đa dạng Phụ thuộc mô, cơ quan phân bố
Giới hạn
Khả năn ây độc + + +
Chức năn Miễn dịch đặc hiệu Điều hoà, kiểm sốt, cân bằng miễn dịch
Điều hồ miễn dịch
Tế bào T có vai trị điều hồ, kiểm sốt và cân bằng miễn dịch đến những tác động gây rối loạn cấu trúc mô, cơ quan. Đáp ứng kiểm soát tác động lympho được khởi đầu bởi sự biểu hiện của nhiều dạng cấu trúc bề mặt của các phối tử được sinh ra từ những tác động này đối với các thụ thể TCR- hoặc NKG2D và ngay lập tức cung cấp nguồn cytokine, chemokine và các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đáng kể đến đáp ứng miễn dịch đặc hiệu [10]. Ở người, có 2 phân lớp chính của tế bào T: phân lớp thứ nhất biểu hiện thụ thể bề mặt TCR-V9 và -V2, là thành phần tế bào T chính trong máu ngoại vi; phân lớp thứ hai biểu hiện thụ thể bề mặt TCR- V9 và -V1, tập trung chủ yếu ở biểu mơ, nơi mà tế bào này đóng vai trị là hàng
rào tế bào đầu tiên bảo vệ chống lại sự nhiễm khuẩn và ác tính hố tế bào. Trong giai đoạn phát triển tại tuyến ức, tế bào đầu dòng T biểu hiện các yếu tố điều hoà sao chép như PLZF1, T-bet, Eomes, RORγt and SOX13. Sự khác biệt về mức độ biểu hiện của các yếu tố điều hoà sao chép ở các phân lớp tế bào T quyết định sự sắp xếp các nhóm thụ thể tế bào TCR-V định hướng cụ thể đến từng cơ quan ngoại vi và ảnh hưởng đến chức năng của chúng thông qua việc giới hạn cách thức biểu hiện các cytokine [16,63].
1.2.6. Sự hoạt hoá và nhận diện tế bào un t của tế bào T
Tế bào T được hoạt hoá bởi kháng nguyên phospho do các vi sinh vật và các tế bào chuyển dạng ác tính sản xuất (Hình 2). Tiếp xúc với (E)-4-Hydroxy-3- methyl-but-2-enyl pyrophosphate (HMB-PP), một sản phẩm chuyển hố trung gian của q trình tổng hợp isoprenoid ở vi sinh vật và Isopentenyl pyrophosphate (IPP), được sản xuất bởi các tế bào bị chuyển dạng ác tính thơng qua con đường mevalonate, dẫn đến hoạt hoá tế bào T phụ thuộc thụ thể TCR làm chúng có khả năng đáp ứng nhanh với sự nhiễm trùng ngoại sinh và các tế bào bị chuyển dạng ác tính nội sinh [53,118,39]. Kháng nguyên phospho tương tác với protein đặc hiệu thay vì được nhận dạng trực tiếp bởi thụ thể TCR. F1-ATPase biểu hiện trên tế bào khối u được xác định là phân tử nhận dạng kháng nguyên đối với sự hoạt hoá tế bào T qua trung gian kháng nguyên phospho. Ngoài ra, Butyrophilin3A1 cũng là một phương thức nhận dạng kháng nguyên phosphoryl quan trọng giúp hoạt hoá tế bào T. Hơn nữa, kháng nguyên phospho đồng đẳng MutS-2, một protein liên quan đến sửa chữa DNA, biểu hiện bất thường ở tế bào ung thư, được nhận diện bởi tế bào T thông qua thụ thể TCR [106,15].
Thụ thể Toll-like (TLTs) và thụ thể diệt tự nhiên (NKRs) cũng đã được chứng minh phối hợp với thụ thể TCR giúp hoạt hoá tế bào T. Tác nhân gây bệnh có nguồn gốc từ vi sinh vật kích hoạt tế bào T hoạt hố thơng qua TLRs và thúc đẩy sản xuất cytokine và chemokine [107]. Hơn nữa, tế bào T thông qua thụ thể NKG2D cũng nhận diện các kháng nguyên liên kết chuỗi MHC-I A và B (MICA/B)
cùng các phân tử protein nằm trong họ MIC-A như UL-16 binding proteins (ULBPs) 1-4 và Retinoic acidc early transcript 1 (RAET1). Đây là những phân tử được tăng cường biểu hiện ở tế bào chuyển dạng ác tính hoặc bị nhiễm virus [62]. Thụ thể diệt tự nhiên DNAM-1 tham gia vào hoạt hoá tế bào T khi bám vào phối tử của nó là nectin-like-5, được biểu hiện trên tế bào ung thư, từ đó tăng cường tính năng gây độc của tế bào T. Ngoài ra, tế bào T cũng đáp ứng với các kháng nguyên có bản chất là các độc tố như độc tố của tụ cầu, độc tố của các vi khuẩn Gram âm [10,139].
Hình 1.3: Q trình hoạt hố, nhận diện kháng nguyên và đáp ứng miễn dịch kháng ung thư của tế bào T [53].
Kiểm soát ung thư là một hoạt động quan trọng của kiểm soát tác động lympho. Những thay đổi gây ra bởi chuyển dạng ác tính tế bào được nhận diện một cách hiệu quả bởi tế bào T dẫn đến tăng cường miễn dịch chống ung thư [111]. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đột biến gen p53, xảy ra ở hơn 60% các tế bào ung thư phổi, đã gia tăng rõ rệt hoạt động của con đường mevalonate ở các tế bào ung thư phổi này. Do đó, IPP và đồng phân của nó dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), tích luỹ trong tế bào ung thư phổi và được nhận diện bởi tế bào T [35]. Aminobisphosphonates, thuốc dùng để điều trị loãng xương và chống huỷ xương do di căn xương của nhiều loại ung thư ức chế tổng hợp farensyl pyrophospate (FPP) gián tiếp chuyển IPP và DMAPP thành FPP, dẫn đến tích luỹ nội bào của các phân tử khởi đầu q trình chuyển hố bao gồm IPP và DMAPP. Điều này cho thấy tế bào ung thư nhạy cảm với bisphosphonate dễ dàng bị nhận diện bởi tế bào T [96]. Gần đây, một con đường chuyển hoá khác, triphosphoric acid 1-adenosin-5'-yl ester 3-(3-methylbu-3-enyl) ester (ApppI), được tổng hợp từ IPP và ATP, được coi là một chất hoạt hoá tự nhiên của tế bào T. Đáng lưu ý là ApppI được phát hiện ở tế bào ung thư khơng điều trị bằng bisphosphonate và do đó có thể coi là thụ thể tự nhiên của tế bào T [112]. Hơn nữa thụ TCR- tương tác với F1-ATPase biểu hiện trên bề mặt tế bào ung thư, MICA, MICB và ULBP 1-4 biểu hiện tại nhiều loại tế bào ung thư biểu mô khác nhau được nhận diện bởi tế bào γδT nhờ thụ thể NKG2D phụ thuộc MHC. Như vậy, bào T có thể nhận diện trực tiếp các phân tử biểu hiện ở tế bào ung thư có hoặc khơng có sự trình diện kháng ngun. Điều này cho thấy tế bào T có thể tác động hiệu quả lên những tế bào ung thư đích có sự tăng cường biểu hiện của phân tử bề mặt được trình diện bởi MHC-I. Kết quả này thể hiện khả năng ứng dụng hiệu quả tế bào T trong liệu pháp miễn dịch điều trị ung thư [68,17].
1.2.7. C c ế tác dụn k án un t của tế bào T
Sau khi được hoạt hoá dưới tác động của sự nhận diện kháng nguyên, tế bào T trở thành tế bào có thẩm quyền miễn dịch và có khả năng kháng ung thư theo nhiều cơ chế khác nhau. Cơ chế kháng ung thư của các tế bào này bao gồm: i) tiết
phối tử bề mặt Fas-L và TRAIL-L; iii) tiết các cytokine IFN-γ và các chemokine MIP-1α/β, RANTES; iv) gia tăng biểu hiện thụ thể CD16 gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (antibody dependent cellular cytotoxicity, ADCC) [14,64,111]. (Hình 4).
Hình 1.4: Cơ chế tác dụng kháng ung thư của tế bào γδT [14].
Việc tiết các protein gây độc tế bào perforin và granzyme xảy ra trong giai đoạn sớm, ngay sau khi tế bào T tiếp xúc và được hoạt hoát bởi tế bào ung thư. Các enzyme này tác động lên màng tế bào và có thể ly giải và diệt các tế bào ung thư trong thời gian từ 20-30 phút [113]. Bên cạnh đó, sự tăng cường biểu hiện các phối tử bề mặt Fas-L và TRAIL-L trên bề mặt tế bào T làm tăng sự gắn kết và tương tác với các thụ thể tương ứng Fas, TRAIL trên bề mặt tế bào ung thư để truyền tín hiệu và thúc đẩy sự chết theo chương trình của các tế bào ung thư này. Tế bào T hoạt hoá biểu hiện thụ thể CD16 có khả năng bám vào vùng Fc của các kháng thể đơn dòng tác động trực tiếp vào các tế bào ung thư, do đó kích hoạt chức năng gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể ADCC bằng cách tiết các protein gây độc
tế bào perforin và granzyme tác động trực tiếp lên các tế bào ung thư. Ngoài ra, các cytokine và chemokine được tiết bởi tế bào T hoạt hố cũng đóng vai trị đặc biệt quan trọng trong cơ chế đáp ứng miễn dịch chống ung thư. Các cytokine IFN, TNF… có vai trị trung gian trong nhiều đáp ứng miễn dịch chống ung thư, chúng tác động trực tiếp lên chính tế bào ung thư hay huy động, hoạt hoá và thúc đẩy nhiều loại tế bào miễn dịch khác tham gia vào cơ chế chống ung thư [133,40,94].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, IFN có khả năng thúc đẩy các tế bào ung thư tăng cường trình diện kháng nguyên và khả năng miễn dịch hay gia tăng sự biểu hiện của thụ thể Fas trên bề mặt tế bào ung thư [114,90]. IFN đồng thời sẽ giúp hỗ trợ quá trình tiết các kháng thể IgG2a và IgG3 bởi các tế bào lympho B sinh kháng thể. Hoạt động của hai phân lớp kháng thể này giúp cơ thể gia tăng hiệu quả trong việc nhận biết và bắt cặp với kháng nguyên đặc hiệu của tế bào ung thư. Ngoài ra, IFN còn giúp tăng cường chức năng của các tế bào miễn dịch khác gồm các đại thực bào và tế bào diệt tự nhiên [90.37].
Điều này cho thấy, tế bào T và tế bào NK đóng vai trị là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh và kháng ung thư. Đặc biệt là tính năng gây độc mạnh mẽ và tiết ra các cytokine như IFN-γ đóng vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch chống ung thư, thể hiện khả năng ứng dụng rộng lớn của loại tế bào này trên lâm sàng [79].
1.2.8. Liệu pháp tế bào miễn dịch tự t ân tron điều trị un t
Liệu pháp tế bào miễn dịch tự thân (Autologous Immune Enhancerment Therapy: AIET) trong đó có liệu pháp tế bào T và tế bào NK sử dụng trong điều trị ung thư đã được phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây [17,54]. Theo đó các tế bào miễn dịch được lấy ra khỏi cơ thể người bệnh từ nhiều nguồn khác nhau: tổ chức ung thư, hạch lympho và máu ngoại vi, sau đó được phân tách thành các dòng tế bào T và tế bào NK, ni cấy hoạt hố, biệt hoá và tăng sinh với số lượng lớn rồi cuối cùng truyền trở lại cơ thể bệnh nhân để điều trị. Nghiên cứu ứng dụng của hai liệu pháp này đã có những tiến bộ vượt bậc và đang trở thành hướng tiếp
cận chính cho liệu pháp sử dụng tế bào miễn dịch tự thân trong điều trị ung thư hiện nay [53,54,22].
Hình 1.5: Minh hoạ các giai đoạn chính của q trình sử dụng liệu pháp tế bào miễn dịch tự thân T trong điều trị ung thư [53].
Hiện nay, trong liệu pháp sử dụng tế bào T và tế bào NK tự thân điều trị ung thư, phần lớn các tế bào T và tế bào NK được phân lập từ máu ngoại vi của bệnh nhân. Ưu điểm của phương pháp này là ít xâm lấn tạo điều kiện thuận lợi tối đa và không ảnh hưởng đến sinh hoạt cũng như công việc của bệnh nhân. Bệnh nhân chỉ cần đến cơ sở điều trị lấy một lượng máu nhất định sau đó trở về nhà và quay lại cơ sở đó để truyền tế bào T hoặc tế bào NK đã được hoạt hoá, biệt hoá và tăng sinh sau khoảng thời gian từ 2-3 tuần. Trong khoảng thời gian này bệnh nhân vẫn sinh hoạt và làm việc bình thường. 2-3 tuần cũng là khoảng thời gian các bác sỹ dùng để phân tách, ni cấy hoạt hố, biệt hố và tăng sinh để đảm bảo nhân đủ số lượng tế bào T hoặc tế bào NK dùng cho điều trị. Tế bào T hoặc tế bào NK đóng vai trị là tế bào có thẩm quyền miễn dịch chính của liệu pháp điều trị [53,22].
Bên cạnh đó chúng cịn huy động các tế bào khác của hệ thống miễn dịch cùng tham gia đáp ứng điều trị ung thư [27]. Hiệu quả của các phương pháp này phụ thuộc vào việc tối ưu hố mơi trường ni cấy, tiếp xúc đặc hiệu với kháng nguyên, thúc đẩy sự biệt hoá và nhân lên của tế bào đồng thời vẫn giữ được thẩm quyền miễn dịch và khả năng truyền ghép, di chuyển đến vị trí và thâm nhập vào tổ chức khối u của các tế bào T hoặc tế bào NK [53,22].
1.2.9. Ni cấy hoạt hố, biệt ố và tăn sin tế bào T ứng dụng trong liệu pháp tế bào miễn dịch tự t ân điều trị un t
Các tế bào tế bào T phân lập từ máu ngoại vi phần lớn không tiếp xúc trực tiếp với các tế bào ung thư do đó chúng có thể ở trạng thái chưa hoạt hố và ít có tính đặc hiệu với kháng ngun ung thư [1,89]. Chính vì vậy, sau khi được thu thập, các tế bào tế bào T được nuôi cấy trong môi trường chứa kháng nguyên ung thư, các chất hoạt hoá cùng với một số cytokine chức năng nhằm tạo ra các tế bào có thẩm quyền miễn dịch sử dụng trong điều trị ung thư như mô tả theo cơ chế ở trên. Các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II và III trong những năm gần đây bằng cách sử dụng kháng nguyên liên kết đặc hiệu nhận biết bởi tế bào T (melanoma-asociated antigen recognized by T cells, MART-1-specific) trong điều trị ung thư hắc tố đã mang lại những kết quả hết sức khả quan [98]. Tương tự như vậy là việc tách các tế bào T từ tổ chức ung thư hắc tố để nuôi cấy, tăng sinh và truyền trở lại cho bệnh nhân nhằm mục đích điều trị. Đây là những tế bào đã mẫn cảm với kháng nguyên ung thư nên duy trì được tính đặc hiệu cao trong đáp ứng miễn dịch chống ung thư. Tuy nhiên, việc mẫn cảm với kháng nguyên ung thư cho các tế bào T nhằm mục đích điều trị vẫn cịn hạn hẹp ở một số loại hình ung thư nhất định, đáng kể nhất là ung thư hắc tố [98]. Chính vì vậy, đối với hầu hết các loại hình ung thư khác, đặc biệt là ung thư phổi các tế bào T thường được ni cấy hoạt hố, biệt hố và tăng sinh với các chất hoạt hoá là kháng nguyên phospho và các cytokine như IL-2, IL- 12, IL-15, IL-18 và IL-21. Để duy trì chức năng của các tế bào T trong q trình ni cấy, các nhà khoa học đã từng bước tối ưu hố điều kiện ni cấy nhằm tăng cường sự biểu hiện của các telomerase và các phân tử costimulatory trên bề mặt tế
bào. Đây cũng là những điều kiện cần thiết để tạo ra các tế bào có thẩm quyền miễn dịch trong điều trị [61,65].
Tế bào T được hoạt hoá bằng cách nuôi cấy trong mơi trường có chứa kháng nguyên phospho như bromohydrin pyrophosphate (BrHPP), 4-hydroxy-3- methyl-but-2-enyl pyrophosphate (HMBPP) và Isopentenyl pyrophosphate (IPP). Đây là các chất trung gian trong con đường chuyển hố mevalonate/cholesterol và bacteria/DOXP có tác dụng kích thích hoạt hố tế bào T theo cơ chế đã mô tả ở trên. Ngồi ra, mơi trường ni cấy có thể bổ sung aminobisphosphonate, một chất ức chế trong con đường chuyển hoá mevalonate/cholesterol, dẫn đến sự tích luỹ Isopentenyl pyrophosphate (IPP) nội bào từ đó giúp hoạt hố tế bào T [142].
Bên cạnh đó, nhằm tăng cường khả năng biệt hố, tăng trí nhớ miễn dịch và tăng sinh các tế bào T đạt số lượng lớn đủ cho điều trị, môi trường nuôi cấy tế bào được bổ sung thêm các cytokine như IL-2 và IL-15 và IL-21[85]. IL-2 nằm trong họ cytokine kích thích sự phát triển của tế bào lympho, trong đó có tế bào T sử dụng chung một hệ thống tín hiệu qua thụ thể tế bào có tác dụng thúc đẩy sự hoạt hố và