Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1040810.32607/20758251-2016-8-3-17-30ReviewsОбзорыResearch ArticleMolecular and Cellular Mechanisms of Antitumor Immune Response Activation by Dendritic CellsМолекулярные и клеточные механизмы формирования дендритными клетками противоопухолевого иммунного ответаMarkovO. V.МарковO. В.
Russian Federation
markov_oleg@list.ruMironovaN. L.МироноваН. Л.
Russian Federation
mironova@niboch.nsc.ruVlasovV. V.ВласовВ. В.
Russian Federation
markov_oleg@list.ruZenkovaM. A.ЗенковаM. A.
Russian Federation
markov_oleg@list.ruInstitute of Chemical Biology and Fundamental MedicineИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН1509201683VOL 8, NO3 (2016)ТОМ 8, №3 (2016)173017012020Copyright ©; 2016, Markov O.V., Mironova N.L., Vlasov V.V., Zenkova M.A.Copyright ©; 2016, Марков O.В., Миронова Н.Л., Власов В.В., Зенкова M.A.2016Markov O.V., Mironova N.L., Vlasov V.V., Zenkova M.A.Марков O.В., Миронова Н.Л., Власов В.В., Зенкова M.A.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10408

Dendritic cells (DCs) play a crucial role in the initiation and regulation of the antitumor immune response. Already , DC-based antitumor vaccines have been thoroughly explored both in animal tumor models and in clinical trials. DC-based vaccines are commonly produced from DC progenitors isolated from peripheral blood or bone marrow by culturing in the presence of cytokines, followed by loading the DCs with tumor-specific antigens, such as DNA, RNA, viral vectors, or a tumor cell lysate. However, the efficacy of DC-based vaccines remains low. Undoubtedly, a deeper understanding of the molecular mechanisms by which DCs function would allow us to enhance the antitumor efficacy of DC-based vaccines in clinical applications. This review describes the origin and major subsets of mouse and human DCs, as well as the differences between them. The cellular mechanisms of presentation and cross-presentation of exogenous antigens by DCs to T cells are described. We discuss intracellular antigen processing in DCs, cross-dressing, and the acquisition of the antigen cross-presentation function. A particular section in the review describes the mechanisms of tumor escape from immune surveillance through the suppression of DCs functions.

Дендритные клетки (ДК) играют огромную роль в инициации и регуляции противоопухолевого иммунного ответа. В настоящее время большое внимание привлекают противоопухолевые вакцины на основе ДК, которые активно изучают как на животных моделях, так и в клинических испытаниях. Дендритно-клеточные вакцины получают из выделенных из крови клеток-предшественников, которые нагружают опухолеспецифическими антигенами в виде ДНК, РНК или клеточного лизата из аллогенного опухолевого материала. Однако эффективность таких вакцин остается достаточно низкой. Несомненно, что лучшее понимание механизмов функционирования ДК позволит увеличить противоопухолевый потенциал ДК-вакцин для их успешного применения в клинике. В обзоре рассмотрены происхождение и основные субпопуляции ДК мыши и человека, указаны различия между ДК этих видов. Описаны клеточные механизмы презентации и кросс-презентации экзогенных антигенов дендритными клетками Т-лимфоцитам в комплексах с молекулами MHC II и МНС I соответственно. Обсуждаются механизмы внутриклеточного процессинга антигенов в ДК, явление кросс-дрессинга и развитие функции кросс-презентации. Отдельная часть обзора посвящена описанию механизмов ухода опухоли от иммунного надзора путем подавления функции ДК.

dendritic cellssubsetsantigen presentation and cross-presentationproteasometumor immunosuppressionдендритные клеткииммуносупрессия опухолейпрезентация и кросс-презентация антигеновпротеасома[1] Palucka K., Ueno H., Fay J., Banchereau J. // J. Intern. Med. 2011, V.269, P.64-73[2] Greenberg S., Grinstein S. // Curr. Opin. Immunol. 2002, V.14, P.136-145[3] Yarilin A.A. // The basics of immunology // The basics of immunology. M.: Medicine, 1999 1999, P.608[4] Figdor C.G., van Kooyk Y., Adema G.J. // Nat. Rev. Immunol. 2002, V.2, P.77-84[5] Fong L., Engleman E.G. // Annu. Rev. Immunol. 2000, V.18, P.245-273[6] Massard G., Tongio M.M., Wihlm J.M., Morand J. // Ann. Thorac. Surgeon. 1996, V.61, P.252-258[7] Nussenzweig M.C., Steinman R.M., Gutchinov B., Cohn Z.A. // J. Exp. Med. 1980, V.152, P.1070-1084[8] Jung S., Unutmaz D., Wong P., Sano G., De los Santos K., Sparwasser T., Wu S., Vuthoori S., Ko K., Zavala F. // Immunity. 2002, V.17, P.211-220[9] Heath W.R., Belz G.T., Behrens G.M., Smith C.M., Forehan S.P., Parish I.A., Davey G.M., Wilson N.S., Carbone F.R., Villadangos J.A. // Immunol. Rev. 2004, V.199, P.9-26[10] Bonaccorsi I., Pezzino G., Morandi B., Ferlazzo G. // Immunol. Lett. 2013, V.155, P.6-10[11] Banchereau J., Briere F., Caux C., Davoust J., Lebecque S., Liu Y.J., Pulendran B., Palucka K. // Annu. Rev. Immunol. 2000, V.18, P.767-811[12] Gogolák P., Réthi B., Hajas G., Rajnavölgyi E. // J. Mol. Recognit. 2003, V.16, P.299-317[13] Palucka K., Banchereau J. // Nat. Rev. Cancer. 2012, V.12, P.265-277[14] Merad M., Sathe P., Helft J., Miller J., Mortha A. // Annu. Rev. Immunol. 2013, V.31, P.563-604[15] Ueno H., Schmitt N., Klechevsky E., Pedroza-Gonzalez A., Matsui T., Zurawski G., Oh S., Fay J., Pascual V., Banchereau J. // Immunol. Rev. 2010, V.234, P.199-212[16] Helft J., Ginhoux F., Bogunovic M., Merad M. // Immunol. Rev. 2010, V.234, P.55-75[17] Manz M.G., Traver D., Akashi K., Merad M., Miyamoto T., Engleman E.G., Weissman I.L. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2001, V.938, P.167-174[18] Traver D., Akashi K., Manz M., Merad M., Miyamoto T., Engleman E.G., Weissman I.L. // Science. 2000, V.290, P.2152-2154[19] Diao J., Winter E., Cantin C., Chen W., Xu L., Kelvin D., Phillips J., Cattral M.S. // J. Immunol. 2006, V.176, P.7196-7206[20] Ginhoux F., Liu K., Helft J., Bogunovic M., Greter M., Hashimoto D., Price J., Yin N., Bromberg J., Lira S.A., Stanley E.R., Nussenzweig M., Merad M. // J. Exp. Med. 2009, V.206, P.3115-3130[21] Chorro L., Sarde A., Li M., Woollard K.J., Chambon P., Malissen B., Kissenpfennig A., Barbaroux J.B., Groves R., Geissmann F. // J. Exp. Med. 2009, V.206, P.3089-3100[22] Ginhoux F., Tacke F., Angeli V., Bogunovic M., Loubeau M., Dai X.M., Stanley E.R., Randolph G.J., Merad M. // Nat. Immunol. 2006, V.7, P.265-273[23] O’Keeffe M., Hochrein H., Vremec D., Caminschi I., Miller J.L., Anders E.M., Wu L., Lahoud M.H., Henri S., Scott B. // J. Exp. Med. 2002, V.196, P.1207-1319[24] Nakano H., Yanagita M., Gunn M.D. // J. Exp. Med. 2001, V.194, P.1171-1178[25] Shortman K., Liu Y.J. // Nat. Rev. Immunol. 2002, V.2, P.151-161[26] Reizis B., Bunin A., Ghosh H.S., Lewis K.L., Sisirak V. // Annu. Rev. Immunol. 2011, V.29, P.163-183[27] Van Lint S., Renmans D., Broos K., Dewitte H., Lentacker I., Heirman C., Breckpot K., Thielemans K. // Expert Rev. Vaccines. 2015, V.14, P.235-251[28] Hanabuchi S., Liu Y.J. // Immunity. 2011, V.35, P.851-853[29] Takagi H., Fukaya T., Eizumi K., Sato Y., Sato K., Shibazaki A., Otsuka H., Hijikata A., Watanabe T., Ohara O. // Immunity. 2011, V.35, P.958-971[30] Tel J., de Vries I.J. // Immunotherapy. 2012, V.4, P.979-982[31] Pinto A., Rega A., Crother T.R., Sorrentino R. // Oncoimmunology. 2012, V.1, P.726-734[32] Joffre O.P., Segura E., Savina A., Amigorena S. // Nat. Rev. Immunol. 2012, V.12, P.557-569[33] Dudziak D., Kamphorst A.O., Heidkamp G.F., Buchholz V.R., Trumpfheller C., Yamazaki S., Cheong C., Liu K., Lee H.W., Park C.G. // Science. 2007, V.315, P.107-111[34] Valladeau J., Saeland S. // Semin. Immunol. 2005, V.17, P.273-283[35] Merad M., Ginhoux F., Collin M. // Nat. Rev. Immunol. 2008, V.8, P.935-947[36] Vremec D., Zorbas M., Scollay R., Saunders D.J., Ardavin C.F., Wu L., Shortman K. // J. Exp. Med. 1992, V.176, P.47-58[37] Nestle F.O., Zheng X.G., Thompson C.B., Turka L.A., Nickoloff B.J. // J. Immunol. 1993, V.151, P.6535-6545[38] Haniffa M., Shin A., Bigley V., McGovern N., Teo P., See P., Wasan P.S., Wang X.N., Malinarich F., Malleret B. // Immunity. 2012, V.37, P.60-73[39] Segura E., Valladeau-Guilemond J., Donnadieu M.H., Sastre-Garau X., Soumelis V., Amigorena S. // J. Exp. Med. 2012, V.209, P.653-660[40] Cintolo J.A., Datta J., Mathew S.J., Czerniecki B.J. // Future Oncol. 2012, V.8, P.1273-1299[41] Neefjes J., Jongsma M.L., Paul P., Bakke O. // Nat. Rev. Immunol. 2011, V.11, P.823-836[42] Delamarre L., Pack M., Chang H., Mellman I., Trombetta E.S. // Science. 2005, V.307, P.1630-1634[43] Rock K.L., Goldberg A.L. // Annu. Rev. Immunol. 1999, V.17, P.739-779[44] Koopmann J.O., Albring J., Hüter E., Bulbuc N., Spee P., Neefjes J., Hämmerling G.J., Momburg F. // Immunity. 2000, V.13, P.117-127[45] Basha G., Omilusik K., Chavez-Steenbock A., Reinicke A.T., Lack N., Choi K.B., Jefferies W.A. // Nat. Immunol. 2012, V.13, P.237-245[46] Rock K.L., Farfan-Arribas D.J., Shen L. // J. Immunol. 2010, V.184, P.9-15[47] Weimershaus M., Maschalidi S., Sepulveda F., Manoury B., van Endert P., Saveanu L. // J. Immunol. 2012, V.188, P.1840-1846[48] Saveanu L., Carroll O., Weimershaus M., Guermonprez P., Firat E., Lindo V., Greer F., Davoust J., Kratzer R., Keller S.R. // Science. 2009, V.325, P.213-217[49] Kovacsovics-Bankowski M., Rock K.L. // Science. 1995, V.267, P.243-246[50] Ackerman A.L., Giodini A., Cresswell P. // Immunity. 2006, V.25, P.607-617[51] Zehner M., Chasan A.I., Schuette V., Embgenbroich M., Quast T., Kolanus W., Burgdorf S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011, V.108, P.9933-9938[52] Boya P., Kroemer G. // Oncogene. 2008, V.27, P.6434-6451[53] Chapatte L., Ayyoub M., Morel S., Peitrequin A.L., Lévy N., Servis C., van den Eynde B.J., Valmori D., Lévy F. // Cancer Research 2006, V.66, P.5461-5468[54] Angeles A., Fung G., Luo H. // Front. Biosci. 2012, V.17, P.1904-1916[55] Yewdell J.W., Dolan B.P. // Nature 2011, V.471, P.581-582[56] Dolan B.P., Gibbs K.D.Jr., Ostrand-Rosenberg S. // J. Immunol. 2006, V.177, P.6018-6024[57] Li L., Kim S., Herndon J.M., Goedegebuure P., Belt B.A., Satpathy A.T., Fleming T.P., Hansen T.H., Murphy K.M., Gillanders W.E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012, V.109, P.12716-12721[58] Dresch C., Leverrier Y., Marvel J., Shortman K. // Trends Immunol. 2012, V.33, P.381-388[59] Brigl M., Brenner M.B. // Annu. Rev. Immunol. 2004, V.22, P.817-890[60] Pinzon-Charry A., Maxwell T., Lopez J.A. // Immunol. Cell. Biol. 2005, V.83, P.451-461[61] Shurin M.R., Shurin G.V., Lokshin A., Yurkovetsky Z.R., Gutkin D.W., Chatta G., Zhong H., Han B., Ferris R.L. // Cancer Metastasis Rev. 2006, V.25, P.333-356[62] Kusmartsev S., Gabrilovich D.I. // Cancer Metastasis Rev. 2006, V.25, P.323-331[63] Marigo I., Dolcetti L., Sefarini P., Zanovello P., Bronte V. // Immunol. Rev. 2008, V.222, P.162-179[64] Sica A., Bronte V. // J. Clin. Invest. 2007, V.117, P.1155-1166[65] Töpfer K., Kempe S., Müller N., Schmitz M., Bachmann M., Cartellieri M., Schackert G., Temme A. // J. Biomed. Biotechnol. 2011, V.2011, P.918471[66] Benencia F., Sprague L., McGinty J., Pate M., Muccioli M. // J. Biomed. Biotechnol. 2012, V.2012, P.425476[67] Nagaraj S., Gabrilovich D.I. // Cancer Research 2008, V.6, P.82561-82563[68] Thurnher M., Radmayr C., Ramoner R., Ebner S., Böck G., Klocker H., Romani N., Bartsch G. // Int. J. Cancer. 1996, V.68, P.1-7[69] Bell D., Chomarat P., Broyles D., Netto G., Harb G.M., Lebecque S., Valladeau J., Davoust J., Palucka K.A., Banchereau J. // J. Exp. Med. 1999, V.190, P.1417-1426[70] Chaux P., Moutet M., Faivre J., Martin F., Martin M. // Lab. Invest. 1996, V.74, P.975-983[71] Ishida T., Oyama T., Carbone D.P., Gabrilovich D.I. // J. Immunol. 1998, V.161, P.4842-4852[72] Almand B., Resser J.R., Lindman B., Nadaf S., Clark J.I., Kwon E.D., Carbone D.P., Gabrilovich D.I. // Clin. Cancer Res. 2000, V.6, P.1755-1766[73] Lissoni P., Malugani F., Bonfanti A., Bucovec R., Secondino S., Brivio F., Ferrari-Bravo A., Ferrante R., Vigoré L., Rovelli F. // J. Biol. Regul. Homeost. Agents. 2001, V.15, P.140-144[74] Mantovani A., Pierotti M.A. // Cancer Lett. 2008, V.267, P.180-181[75] Borello M.G., Degl`innocenti D., Pierotti M.A. // Cancer Lett. 2008, V.267, P.262-270[76] Zhang H.G., Grizzle W.E. // Am. J. Pathol. 2014, V.184, P.28-41[77] Kharaziha P., Ceder S., Li Q., Panaretakis T. // Biochim. Biophys. Acta. 2012, V.1826, P.103-111[78] Stanley E.R., Berg K.L., Einstein D.B., Lee P.S., Pixley F.J., Wang Y., Yeung Y.G. // Mol. Reprod. Dev. 1997, V.46, P.4-10[79] Jansen J.H., Kluin-Nelemans J.C., Van Damme J., Wientjens G.J., Willemze R., Fibbe W.E. // J. Exp. Med. 1992, V.175, P.1151-1154[80] Menetrier-Caux C., Montmain G., Dieu M.C., Bain C., Favrot M.C., Caux C., Blay J.Y. // Blood. 1998, V.92, P.4778-4791[81] Smith D.R., Kunkel S.L., Burdick M.D., Wilke C.A., Orringer M.B., Whyte R.I., Strieter R.M. // Am. J. Pathol. 1994, V.145, P.18-25[82] Krüger-Krasagakes S., Krasagakis K., Garbe C., Schmitt E., Huls C., Blankenstein T., Diamantstein T. // Br. J. Cancer. 1994, V.70, P.1182-1185[83] Steinbrink K., Wölfl M., Jonuleit H., Knop J., Enk A.H. // J. Immunol. 1997, V.159, P.4772-4780[84] Buelens C., Verhasselt V., De Groote D., Thielemans K., Goldman M., Willems F. // Eur. J. Immunol. 1997, V.27, P.756-762[85] Enk A.H., Angeloni V.L., Udey V.C., Katz S.I. // J. Immunol. 1993, V.151, P.2390-2398[86] Allavena P., Piemonti L., Longoni D., Bernasconi S., Stoppacciaro A., Ruco L., Mantovani A. // Eur. J. Immunol. 1998, V.28, P.359-369[87] Yamamoto Y., Toi M., Kondo S., Matsumoto T., Suzuki H., Kitamura M., Tsuruta K., Taniguchi T., Okamoto A., Mori T. // Clin. Cancer. Res. 1996, V.2, P.821-826[88] Toi M., Matsumoto T., Bando H. // Lancet Oncol. 2001, V.2, P.667-673[89] Gabrilovich D.I., Chen H.L., Girgis K.R., Cunningam H.T., Meny G.M., Nadaf S., Kavanaugh D., Carbone D.P. // Nat. Med. 1996, V.2, P.1096-1103[90] Takahashi A., Kono K., Ichihara F., Sugai H., Fujii H., Matsumoto Y. // Cancer Immunol. Immunother. 2004, V.53, P.543-550[91] Gabrilovich D.I., Ishida T., Oyama T., Ran S., Kravtsov V., Nadaf S., Carbone D.P. // Blood. 1998, V.92, P.4150-4166[92] Groebe K., Vapuel P. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1998, V.15, P.691-697[93] Teicher B.A. // Cancer Metastasis Rev. 1994, V.13, P.139-168[94] Turner L., Scotton C., Negus R., Balkwill F. // Eur. J. Immunol. 1999, V.29, P.2280-2287[95] Lewis J.S., Lee J.A., Underwood J.C., Harris A.L., Lewis C.E. // J. Leukoc. Biol. 1999, V.66, P.889-900[96] Zhao W., Darmanin S., Fu Q., Chen J., Cui H., Wang J., Okada F., Hamada J., Hattori Y., Kondo T. // Eur. J. Immunol. 2005, V.35, P.3468-3477[97] Qu X., Yang M.X., Kong B.H., Qi L., Lam Q.L., Yan S., Li P., Zhang M., Lu L. // Immunol. Cell. Biol. 2005, V.83, P.668-673[98] Semenza G.L., Wang G.L. // Mol. Cell. Biol. 1992, V.12, P.5447-5454[99] Semenza G.L. // Curr. Opin. Genet. Dev. 1998, V.8, P.588-594[100] Wenger R.H., Stiehl D.P., Camenisch G. // Sci. STKE. 2005, V.2005, P.re12[101] Koukourakis M.I., Giatromanolaki A., Simopoulos C., Polychronidis A., Sivridis E. // Clin. Exp. Metastasis. 2005, V.22, P.25-30[102] Warburg O. // Munch. Med. Wochenschr. 1961, V.103, P.2504-2506[103] Walenta S., Schroeder T., Mueller-Klieser W. // Cyrr. Med. Chem. 2004, V.11, P.2195-2204[104] Koukourakis M.I., Giatromanolaki A., Sivridis E., Bougioukas G., Didilis V., Gatter K.C., Harris A.L. // Br. J. Cancer. 2003, V.89, P.877-885[105] Koukourakis M.I., Giatromanolaki A., Sivridis E., Gatter K.C., Harris A.L. // J. Clin. Oncol. 2006, V.24, P.4301-4308[106] Droge W., Roth S., Altmann A., Mihm S. // Cell Immunol. 1987, V.108, P.405-416[107] Roth S., Gmunder H., Droge W. // Cell Immunol. 1991, V.136, P.95-104[108] Puig-Kroger A., Muniz-Pello O., Selgas R., Criado G., Bajo M.A., Sanchez-Tomero J.A., Alvarez V., del Peso G., Sánchez-Mateos P., Holmes C. // J. Lekoc. Biol. 2003, V.73, P.482-492[109] Gottfried E., Kunz-Schughart L.A., Ebner S., Mueller-Kliesser W., Hoves S., Andreesen R., Mackensen A., Kreutz M. // Blood. 2006, V.107, P.2013-2021[110] Fischer K., Hoffmann P., Voelkl S., Meidenbauer N., Ammer J., Edinger M., Gottfried E., Schwarz S., Rothe G., Hoves S. // Blood. 2007, V.109, P.2812-2819[111] Loeffler D.A., Juneau P.L., Heppner G.H. // Int. J. Cancer. 1991, V.48, P.895-899[112] Fischer B., Muller B., Fischer K.G., Baur N., Kreutz W. // Clin. Immunol. 2000, V.96, P.252-263[113] Muller B., Fischer B., Kreutz W. // Immunology. 2000, V.99, P.375-384[114] Vermeulen M., Giordano M., Trevani A.S., Sedlik C., Gamberale R., Fernandes-Calotti P., Salamone G., Raiden S., Sanjurjo J., Geffner J.R. // J. Immunol. 2004, V.172, P.3196-3204[115] Gately S., Li W.W. // Semin. Oncol. 2004, V.31, P.2-11[116] Denkert C., Kobel M., Berger S., Siegert A., Leclere A., Trefzer U., Hauptmann S. // Cancer Research 2001, V.61, P.303-308[117] Denkert C., Kobel M., Pest S., Koch I., Berger S., Schwabe M., Siegert A., Reles A. // Am. J. Pathol. 2002, V.160, P.893-903[118] Tsuji S., Tsuji M., Kawano S., Hori M. // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2001, V.20, P.117-129[119] Sombroek C.C., Stam A.G., Masterson A.J., Lougheed S.M., Schakel M.J., Meijer C.J., Pinedo H.M., van den Eertwegh A.J., Scheper R.J., de Gruijl T.D. // J. Immunol. 2002, V.168, P.4333-4343[120] Sietsma H., Nijhof W., Donje B., Vellenga E., Kamps W.A., Kok J.W. // Cancer Research 1998, V.58, P.4840-4844[121] Ladisch S., Wu Z.L., Feig S., Ulsh L., Schwartz E., Floutsis G., Wiley F., Lenarsky C., Seeger R. // Int. J. Cancer. 1987, V.39, P.73-76[122] Biswas K., Richmond A., Rayman P., Biswas S., Thornton M., Sa G., Das T., Zhang R., Chahlavi A., Tannenbaum C.S. // Cancer Research 2006, V.66, P.6816-6825[123] Birkle S., Zheng G., Gao L., Yu R.K., Aurby J. // Biochimie. 2003, V.85, P.455-463[124] Tourkova I.L., Shurin G.V., Chatta G.S., Perez L., Finke J., Whiteside T.L., Ferrone S., Shurin M.R. // J. Immunol. 2005, V.175, P.3045-3052[125] Yin J., Hashimoto A., Izawa M., Miyazaki K., Chen G.Y., Takematsu H., Kozutsumi Y., Suzuki A., Furuhata K., Cheng F.L. // Cancer Research 2006, V.66, P.2937-2945[126] Bennaceur K., Popa I., Portoukalian J., Berthier-Vergnes O., Peuget-Navarro J. // Int. Immunol. 2006, V.18, P.879-886[127] Shurin G.V., Shurin M.R., Bykovskaya S., Shogan J., Lotze M.T., Barksdale Jr. E.M. // Cancer Research 2001, V.61, P.363-369