癌症肿瘤免疫学应用

肿瘤免疫肿瘤免疫 及其免疫检测及其免疫检测 什么是肿瘤？为什么会发生肿瘤？ 肿瘤是正常组织异常增生所形成的赘生物。按 其所引起的后果不同可分为恶性和良性两种。 第一节 概述 实践表明，内在的遗传因素、免疫状态和外部的 诱变因子，是构成肿瘤发生发展的基础和条件。 其中，机体的免疫状态，尤其是细胞免疫功能的 强弱，已被视为是否发生肿瘤的重要内在因素。 肿瘤发病率和死亡率肿瘤发病率和死亡率 l WHO：每年肿瘤死亡人数为：每年肿瘤死亡人数为 630万，至万，至 2020年年 ， 全世界肿瘤患者将达全世界肿瘤患者将达 1500万。万。 l 我国：恶性肿瘤死亡率为我国：恶性肿瘤死亡率为 108.39/10万，占死亡万，占死亡 人数人数 17.94%，居死亡原因第二位。，居死亡原因第二位。 l 肿瘤的早期发现和早期治疗可明显提高患者生肿瘤的早期发现和早期治疗可明显提高患者生 存率。存率。 最普遍的恶性肿瘤死亡原因最普遍的恶性肿瘤死亡原因 临床：病史、体症 物理检查： X光、 CT、磁共振、 B超、红外、 核医学 术前：穿刺、刮片、拉网 术后：组织切片 免疫：肿瘤抗原和代谢物测定 分子生物：肿瘤相关基因分析 肿 瘤 诊 断 辅助 病理 正常 间变 恶性 可见前期 不可见前期 物质分析影像诊断 肿瘤的发展及诊断期 肿瘤的免疫逃避机制？ 1. 肿瘤细胞缺乏有效的抗原性表位，难以触发足够的抗肿 瘤免疫效应。 2. 肿瘤细胞的 MHC分子表达发生改变，异常表达的 MHC分 子，有碍机体免疫细胞对肿瘤细胞的识别，影响抗原递呈 作用。 3. 不能正常表达 B7等活化免疫细胞的共刺激分子和黏附分 子。 4. 患者血清中存在着封闭因子。 5. 肿瘤细胞产生的某些细胞因子对 T细胞的产生有抑制作用 。 6. 肿瘤细胞表达 FasL，和活化 CTL的 Fas结合，介导 CTL凋 亡。 第一节 概述 体液免疫效应 1. 激活补体的溶细胞作用 2. 介导杀伤细胞的细胞毒作用 3. 调理吞噬作用 4. 干扰肿瘤细胞的生物学行为 5. 其他作用 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 细胞免疫效应 1. T细胞 生物学效应包括 T细胞的直接杀伤和对免疫系统其 它成分的活化。 （ 1） CD4阳性的辅助 T细胞 （ 2） CD8阳性的细胞毒 T细胞 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 CD4阳性的辅助 T细胞 在胸腺中分为 Th1和 Th2，其中和肿瘤免疫关系密切的是 Th1细 胞。 激活：肿瘤细胞抗原 +抗原递呈细胞（树突状细胞） +MHC II类 分子形成复合物，被 CD4阳性的 T细胞的 TCR识别并使自身 活化。 效应：通过释放细胞因子（ TNF， IFN-）发挥抗肿瘤作用。 Th表面的 CD154分子和 APC表面的 CD40分子结合，释放 IL-12。促进 CTL分化和增殖。 Th和 APC释放共刺激信号分子，协助 CTL的分化和增殖。 可增强 B细胞活化引起的抗体应答及 CD8阳性 CTL的细胞毒 其亚群可分泌因子促进体液免疫应答。 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 CD8阳性的细胞毒 T细胞 是肿瘤免疫的主要途径。 通过释放毒性物质或促发靶细胞上的死亡受体，而 直接溶解靶细胞，或通过分泌 IFN- 间接杀伤肿瘤 细胞，在机体发挥免疫监视的作用。 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 细胞免疫效应 2. NK细胞 NK细胞是宿主固有免疫或一线防御机制的一部分， 非 MHC限制性，她们不需要对宿主或其免疫功能进 行调整适应。对肿瘤细胞和病毒感染细胞比对大多数 正常细胞更具有毒性作用。其作用机制类似于 CTL， 还可分泌大量的细胞因子以调节机体免疫反应。 新发现的 NKT细胞在胸腺外发育，其发育依赖于 TCR 与类 MHC I类分子 CD1的相互作用，经 TCR触发，主 要介导 NK类细胞毒活性。 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 细胞免疫效应 3. 巨噬细胞 活化的巨噬细胞与肿瘤细胞的结合可触发细胞 毒活性，细胞毒性介质有细胞溶解蛋白酶、 TNF -及其相关的因子、 IFN- 和 IFN-、 IL-1，氧化 反应的中介物如过氧化氢，氮化反应的中介物 如 NO、精氨酸酶等也可能属于此列。 它是参与抗肿瘤、抗感染的主要效应细胞。 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 细胞免疫效应 4. 树突状细胞 是一类专职抗原递呈细胞，辅佐 T、 B细胞参与 特异性杀伤肿瘤的过程。 可利用制备肿瘤特异性树突状细胞以进行肿瘤的 生物疗法。 第二节 机体的抗肿瘤免疫效应机制 肿瘤抗原是细胞癌变过程中所表达的新生物或过量表 达产物，它的产生与下列因素有关： 1. 细胞发生转化而产生新的蛋白 2. 点突变或基因重组致细胞内癌基因活化，促使表型 改变 3. 随机病变而产生新的蛋白 4. 胚胎抗原的过度表达或分化抗原的异常表达。 第三节 肿瘤抗原的分类 肿瘤特异性抗原 为肿瘤细胞所特有，只表达于肿瘤细胞，而不存在于 任何处于不同发育阶段的正常细胞。 1.化学物质诱发 其抗原的显著特征是高度个体化，即高度的个体特异 性。不同肿瘤，甚至同一化学致癌物诱导的肿瘤，所 表达的肿瘤抗原可有不同，而不同化学物质引起的肿 瘤，其抗原的差异性更大。 第三节 肿瘤抗原的分类 肿瘤特异性抗原 2.病毒诱发 无严格的特异性，通常由同一种病毒诱发的所有肿瘤 ，都具有相同的 TSA。血清学试验和肿瘤特异性 CTL的 检测，均有助于抗原的检定。其可诱导机体的免疫应 答，故又被称为肿瘤特异性移植抗原。其成分多系病 毒基因的表达成分。 第三节 肿瘤抗原的分类 肿瘤特异性抗原 3.自发 自发肿瘤系无明显诱因的肿瘤，很难检测到特异性的 抗原标志物，其原因可能有： 1) 早期肿瘤细胞及近亲本子代细胞一定时间内可以表 达，但后代细胞因为染色体的随机突变而失去表达。 2) 可能存在，但单独使用抗原抗体方法难以得到确定答 案。 第三节 肿瘤抗原的分类 肿瘤相关抗原 指非肿瘤细胞所特有的抗原成分，也少量存在于正常 细胞，但在肿瘤发生的机体可异常表达，可分为胚胎 性抗原和分化抗原两种类型。 胚胎抗原 分化抗原 第三节 肿瘤抗原的分类 第四节 常见肿瘤的免疫诊断及应用原则 一、肿瘤标志物的检测及临床意义 肿瘤标志物肿瘤标志物 是显示肿瘤存在的生物化学指示物是显示肿瘤存在的生物化学指示物 与肿瘤相伴产生与肿瘤相伴产生 抗原或激素或酶蛋白抗原或激素或酶蛋白 存在于血液、体液及组织中存在于血液、体液及组织中 可定量或定性检测到可定量或定性检测到 可以作为辨认和追踪肿瘤存在和发展的可以作为辨认和追踪肿瘤存在和发展的 标志标志 肿瘤标志物研究历史肿瘤标志物研究历史 1845 Bence-Jones 本周蛋白本周蛋白 1930 Zondek HCG 1959 Markert 同工酶同工酶 1963 Abelev AFP 1965 Gold & Freeman CEA 1969 Hubner & Todaro 癌基因癌基因 1975 Kohler & Milstein 单克隆抗体单克隆抗体 1978 Herberman 提出肿瘤标志物概念提出肿瘤标志物概念 1979 英国第英国第 7届肿瘤发生生物学和医学会议届肿瘤发生生物学和医学会议 肿瘤标志物肿瘤标志物 被确认并应用临床被确认并应用临床 1980 Koprowski CA19-9 1981 Bast et al CA125 1981 Colcher et al CA72-4 1984 Kufe et al CA15-3 . 已建立的肿瘤标志物 肿瘤标志物的分类肿瘤标志物的分类 l 细胞肿瘤标志物：细胞肿瘤标志物： 位于细胞中的物质或抗原，位于细胞中的物质或抗原， 如激素受体、白血病表型。如激素受体、白血病表型。 l 体液肿瘤标志物：体液肿瘤标志物： 病理情况下，浓度增加时可病理情况下，浓度增加时可 在血液、尿液或其他体液中测得的物质，如在血液、尿液或其他体液中测得的物质，如 AFP、 CA19-9、 CEA、 CA15-3等。等。 l 肿瘤表型标志物：肿瘤表型标志物： 酶、胚胎性抗原、异位性蛋酶、胚胎性抗原、异位性蛋 白、激素等。出现于癌细胞转化和临床进展阶白、激素等。出现于癌细胞转化和临床进展阶 段。段。 l 肿瘤基因标志物：肿瘤基因标志物： 基因突变、基因表达异常等基因突变、基因表达异常等 ，出现于癌前起动阶段。，出现于癌前起动阶段。 在各种肝病中在各种肝病中 AFP的变化的变化 AFP在各类肝病中的阳性率 AFP阳性后查找肝癌阳性后查找肝癌 肿瘤直径 五年生存率 5 cm 31.25% 10cm 3.7% 癌胚抗原癌胚抗原 一 . 正常值 (直接法 ng/mL) 胸，腹水 25 ng/mL 癌胚抗原癌胚抗原 二 . 病理值 (直接法 ng/mL) 2. 胸腹水阳性率高于血液 3. AFP， CEA联合检测鉴别原发 /继发肝癌 总总 PSA和游离和游离 PSA PSA的两种主要形式 游离 PSA 结合 PSA (PSA-ACT) -1-antichymotrypsin 抗原结合部位 PSA PSA ACT Y ACT PSAPSA Y PSA30 MAb Free PSA 检查 PSA ACT PSA YY PSA66MAb PSA10 MAb Total PSA 检查 PSA的检测 PSA66MAb PSA10 MAb 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 良性疾病的 可能性增加 前列腺癌的 可能性增加 FREE PSA % 结果解释 前 列 腺 癌 的 可 能 性 % CI* Confidence Interval 糖类抗原糖类抗原 12-5（ CA125） 是卵巢癌和子宫内膜癌的肿瘤标志物 分子量为 20万的糖蛋白 可被单克隆抗体 OC125所识别 在卵巢肿瘤上皮和 Mullerian副肾管来 源的病理和正常组织中表达，其生物 学功能不明。 糖类抗原糖类抗原 12-5（ CA125） 正常人血清中正常人血清中 CA125的临界值为的临界值为 35U/ml CA125的半衰期仅的半衰期仅 4.8天，在血中很快代天，在血中很快代 谢，所测即时结果能反映肿瘤近期的变谢，所测即时结果能反映肿瘤近期的变 化状态化状态 CA125在卵巢癌，尤其是上皮性卵巢在卵巢癌，尤其是上皮性卵巢 癌、子宫内膜癌可出现升高，还可在癌、子宫内膜癌可出现升高，还可在 肺癌、宫颈癌等肿瘤状态时升高。肺癌、宫颈癌等肿瘤状态时升高。 CA125在子宫内膜异位症、在子宫内膜异位症、 1% 的健的健 康妇女、康妇女、 3% 的患良性卵巢疾病妇女的患良性卵巢疾病妇女 及其他非肿瘤患者也可见到升高。及其他非肿瘤患者也可见到升高。 CA125的临床应用的临床应用 卵巢癌的辅助诊断 观察病情及预测预后 -血清 CA125升高（或降低） 2倍的患者 中大于 80%的病例为病情进展（或消退） -CA12535U/ml的病人中有 95%在第二次 手术时仍有肿瘤存在 早期复发的监测早期复发的监测 75%的患者在肿瘤复发前一年左右时间的患者在肿瘤复发前一年左右时间 CA125的水平就已升高的水平就已升高 CA125的临床应用的临床应用 n CA125升高： 90%的卵巢癌 和 期 50%的 期和 90%的 期 n CA125升高水平与肿瘤大小和分期有 关 n CA125可以区别可触及的良性或恶性 实体瘤 CA125的临床应用的临床应用 卵巢癌和良性卵巢疾病的鉴别诊断卵巢癌和良性卵巢疾病的鉴别诊断 连续测定连续测定 CA125 联合检测联合检测 CA199可提高准确性，敏感性可提高准确性，敏感性 可从可从 83.3% 提高到提高到 91.6% 卵巢上皮性癌患者卵巢上皮性癌患者 CA125明显高于对照明显高于对照 组，敏感性可达组，敏感性可达 82% 到到 93.5% 8% 的良性患者的良性患者 CA125大于大于 65U/ml，而，而 恶性患者占恶性患者占 75% CA125的临床意义的临床意义 术后术后 CA125 的升高是癌肿复发的重的升高是癌肿复发的重 要标志，要标志， 当当 CA125大于大于 65U/ml时则不时则不 需作第二次手术探查需作第二次手术探查 CA125的临床应用的临床应用 9.812/122子宫肌瘤 8.32/24慢性输卵管炎 40.419/47急性输卵管炎 非卵巢疾病 10.431/299所有良性卵巢 14.31/7纤维瘤 6.85/74畸胎瘤 卵巢疾病 患者数 比例（ %） CA12535U/mlCA12535U/ml良性疾病 糖类抗原糖类抗原 19-9（ CA199） CA19-9是胰腺、胃和肠癌的标记物。 正常人群血清 CA19-9阳性的临界值为 37U/ml 癌组织中的浓度要高于正常组织或癌组织中的浓度要高于正常组织或 炎性组织；是胰腺癌诊断较好的指炎性组织；是胰腺癌诊断较好的指 标，还可用于胃肠癌的检测和筛选。标，还可用于胃肠癌的检测和筛选。 伴有黄疸的良性疾病患者也可出现伴有黄疸的良性疾病患者也可出现 CA19-9升高，但一般不升高，但一般不 120/ml， 经临床处理后可恢复到正常值范围。经临床处理后可恢复到正常值范围。 CA19-9的临床应用的临床应用 诊断诊断 -可以作为胰腺和胆管癌较好的标志可以作为胰腺和胆管癌较好的标志 物用于临床，胰腺癌的阳性率可达物用于临床，胰腺癌的阳性率可达 70%92% ，胆管癌为，胆管癌为 66.7% -对胃癌、肝癌和结直肠癌的阳性率对胃癌、肝癌和结直肠癌的阳性率 分别可达分别可达 25%60% 、 56%60% ， 18%58% 疗效监测疗效监测 治疗中及术后含量下降乃至正常表治疗中及术后含量下降乃至正常表 示治疗方案正确示治疗方案正确 复发跟踪复发跟踪 升高可作为肿瘤复发转移的亚临床升高可作为肿瘤复发转移的亚临床 诊断或重要的辅助诊断指标诊断或重要的辅助诊断指标 CA19-9水平在胰腺癌诊断水平在胰腺癌诊断 中反应参数的比较中反应参数的比较 反应参数 CA 19-9 CA 19-9 CA 19-9 37 U/ml 72 U/ml 170 U/ml 敏感性 81 % 76 % 66 % 特异性 79 % 90 % 95 % PV+ 80 % 89 % 93 % PV- 80 % 89 % 93 % 神经原特异性烯醇化酶（神经原特异性烯醇化酶（ NSE） 同功酶类肿瘤标志物，正常仅存于神 经组织和红细胞中 正常人血清值为 50% l 有效：浓度与治疗前相比下降有效：浓度与治疗前相比下降 90% 预预 后后 l 术前浓度增高，术后降低，表示这些肿术前浓度增高，术后降低，表示这些肿 瘤标志物对此肿瘤有预后价值。瘤标志物对此肿瘤有预后价值。 l 在病程监测过程中，肿瘤标志物的浓度在病程监测过程中，肿瘤标志物的浓度 增高或降低与疾病的预后密切相关。增高或降低与疾病的预后密切相关。 术后肿瘤标志物水平的变化术后肿瘤标志物水平的变化 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 术后时间（月） 患者 D 患者 C 患者 B 患者 A 正常水平 手术 化疗 73 肿瘤标志物水平 跟 踪 复 发 6 8 10 12 14 年 总生存期 无症状期 肿瘤标志物 治疗复发 肿瘤病理组 织学确诊 手术 复发出现临床症状 预测 自检 间隔期 预预 测测 l 利用利用 ROC曲线进行曲线进行 l PPV：阳性时患肿瘤的可能性：阳性时患肿瘤的可能性 l NPV：阴性时不患肿瘤的可能性：阴性时不患肿瘤的可能性 l PPV和和 NPV与灵敏度、特异性和患病率有关与灵敏度、特异性和患病率有关 l 肿瘤标志物的灵敏度、特异性、肿瘤标志物的灵敏度、特异性、 PPV、 NPV 不是固定不变的，而是依赖于选定的临界值不是固定不变的，而是依赖于选定的临界值 。 肿瘤标志物的临床应用 1. 预后： 病员分群 ( - )非保护人群 ( + )保护人群 -预后好、坏 2. 疗效观察： 外科：手术切除 /残留 /姑息 保守：药效、放疗效果 3. 随访： 术后 6周 三年 五年 七年 4. 良 /恶鉴别： 辅助指标 标志物 三月一次 半年一次 一年一次 肿瘤标志物的应用原则 1. 有关标志物联合检测 - 提高灵敏度 2. 阳性标志物动态观察 - 提高准确性 不应以单项、单次检测下诊断 肿瘤标志物的其它几个问题 正常参考范围的界定 方法学不同而导致的结果的不统一 肿瘤标志物的正常参考范围 目前通常以正常人群的 95%的可信 区间为正常参考范围，对于肿瘤标志 物，由于双侧通常是无意义的，因此 一般取右单侧 95%为正常参考范围。 即有 5%的正常人在检测时其值会超过 正常参考范围，引起临床的假阳性结 果。 正常参考范围的建立正常参考范围的建立 正常人群的平均值正常人群的平均值 2SD 2.5 97.5 肿瘤标志物的正常参考范围 研究表明，正常参考范围对于肿瘤标志 物来讲是毫无意义的，我们希望通过检测值 来了解： （ 1）阳性结果提示该病人罹患肿瘤的概率 （ 2）阴性结果提示该病人不罹患肿瘤的概率 最后通过概率的大小来指导临床应该最后通过概率的大小来指导临床应该 进行的检查和处理措施，因此应用进行的检查和处理措施，因此应用 ROC曲曲 线（线（ receiver operator characteristic curve)来来 确定最佳界定值（确定最佳界定值（ cutoff value）。）。 临临 界界 值值 的的 确定确定 l 根据金标准确定病人和对照两组例数相似的人群根据金标准确定病人和对照两组例数相似的人群 ，并测出各组的实验数据。，并测出各组的实验数据。 l 用该实验数据的不同域值区分阳性和阴性的不同用该实验数据的不同域值区分阳性和阴性的不同 分界点，分别计算灵敏度和特异性。分界点，分别计算灵敏度和特异性。 l 绘制绘制 ROC曲线，最接近左上角的点即曲线，最接近左上角的点即 为最佳临界为最佳临界 值，其灵敏度最高，特异性最强。值，其灵敏度最高，特异性最强。 ROC曲线曲线 良好的肿瘤标志物特异性应为良好的肿瘤标志物特异性应为95%，并以此值来考虑灵敏度。如，并以此值来考虑灵敏度。如 果几种标志物对某一肿瘤具有大致果几种标志物对某一肿瘤具有大致 相当的灵敏度，应选择特异性最高相当的灵敏度，应选择特异性最高 的标志物。如果考虑良性疾病肿瘤的标志物。如果考虑良性疾病肿瘤 标志物升高的因素，而特异性保持标志物升高的因素，而特异性保持 不变，应将临界值略为提高，即设不变，应将临界值略为提高，即