肿瘤免疫

彭 辉中山医学院免疫学教研室E-mail:,肿瘤免疫学Tumour Immunology,肿瘤(tumor) 一群失去正常生长调控机制，发生恶性转化的自身细胞。What happens when Good Cells go Bad?,How do cancer cells differ from normal?,Clonal in origin Deregulated growth and lifespan Altered tissue affinity Resistance to control via apoptotic signals Change in surface phenotype and markers Structural and biochemical changes Presence of tumour-specific antigens,US Mortality, 2002,Source: US Mortality Public Use Data Tape 2002, National Center for Health Statistics, CDCP, 2004.,1.Heart Diseases696,947 28.5 2.Cancer557,271 22.83.Cerebrovascular diseases162,672 6.7 4.Chronic lower respiratory diseases124,816 5.1 5.Accidents (Unintentional injuries)106,742 4.4 6.Diabetes mellitus73,249 3.0 7.Influenza and pneumonia65,681 2.7 8.Alzheimer disease58,866 2.4 9.Nephritis40,974 1.710.Septicemia33,865 1.4,Rank,Cause of Death,No. deaths,% of all deaths,Causative agents,免疫监视的证据,淋巴细胞在肿瘤组织的浸润,免疫缺陷与癌症的发生密切相关,肿瘤免疫监视学说（ Burnet in 1967 ）,机体免疫系统通过细胞免疫等机制能识别并特异地杀伤突变细胞，使突变细胞在未形成肿瘤之前即被清除，但当机体免疫监视功能不能清除突变细胞时，则可形成肿瘤。,Immunosurveillance,肿瘤抗原: 细胞癌变过程中出现的新抗原及过度表达的抗原物质的总称。,肿瘤抗原的分类,根据抗原特异性分为:肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen, TSA) 肿瘤细胞所特有的或只存在于某种肿瘤细胞而不存在于正常细胞的新抗原。肿瘤相关抗原(tumor associated antigen, TAA） 非肿瘤细胞所特有、正常细胞和其它组织上也存在的抗原，细胞癌变时，含量增加。,人类肿瘤抗原,1.癌基因和突变的抑癌基因表达的肿瘤抗原 如：ras, 异常的P53， 可激活CTL2病毒癌基因编码的抗原 病毒诱导的肿瘤细胞表面常常表达病毒基因编码的蛋白，这些蛋白可作为抗原刺激机体免疫系统。同一种病毒诱发的不同类型肿瘤均可表达相同的抗原,抗原性强病毒肿瘤相关抗原,人类肿瘤抗原,3.共同肿瘤抗原：由不同个体相同或具有相同组织起源的瘤细胞所表达的肿瘤抗原，在基因结构和抗原分子结构上有很大的相似性。(如MAGE-1、黏蛋白)4.胚胎抗原:通常表达于正在发育（胚胎）的组织中，细胞癌变时含量增高，在宿主体内不具有抗原性。 AFP和CEA(胚胎期-免疫耐受) 甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP) 癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA) 肿瘤-睾丸（cancer-testis, CT）,肿瘤刺激机体的免疫应答,动物可对肿瘤产生免疫免疫力可转移给其他动物在患有一些恶性肿瘤的人体，已经能检测到肿瘤特异性抗体和细胞,抗肿瘤免疫,机体免疫系统所有组分，特异的和非特异的, 体液和细胞免疫均影响肿瘤的发生和发展。抗肿瘤免疫效应以细胞免疫为主。,Antitumor Effector Mechanisms,Cytotoxic T-cell,NK cell,Macrophage,HumoralMechanisms,激发T细胞介导的抗肿瘤反应的物质基础,肿瘤抗原必需经过抗原递呈细胞（APC）加工处理后，形成MHC-抗原肽，才能被TCR识别，产生抗原特异性激发信号；还需依赖于APC表达的共刺激分子与T细胞上表达的相应分子结合后产生的共刺激信号。,肿瘤抗原的识别与提呈,一、TCR与肿瘤抗原的识别 （一）APC摄取加工提呈肿瘤抗原 （二）TCR/CD3复合物与MHC-抗原肽结合 MHCII-Ag-CD4 T MHCI-Ag-CD8 T （三）辅助分子介导的信号 重要的有：B7：CD28、CD40：CD40L、 LFA-1：ICAM-1，2，3,机体抗肿瘤的免疫学效应机制,体液免疫 细胞免疫,体液免疫,激活补体系统溶解肿瘤细胞 ADCC效应 抗体的调理作用 干扰瘤细胞黏附作用 形成免疫复合物,细胞免疫,CD4+ ThA.辅助激活CTL,B细胞,NK，巨噬细胞;B.分泌细胞因子：IL-2，IFN-，TFN- C.少数属于细胞毒性T细胞,有杀瘤作用,2. CD8+ CTLA. 结合肿瘤抗原，特异杀伤肿瘤细胞B. 分泌细胞因子 C. 受MHCI分子限制,3.T细胞的抗瘤效应,分泌多种细胞因子直接杀瘤作用，不受MHC-I分子限制识别HSP70肿瘤抗原肽复合物，发挥杀瘤作用,4. NK细胞,1） 非特异性杀伤2）无MHC限制性，无需预先致敏3） 不依赖抗体和补体4） ADCC5） 释放IFN-,细胞免疫,5. 巨噬细胞 1）处理和呈递抗原 2）活化的巨噬细胞分泌 细胞毒性分子直接杀伤 3）可通过分泌细胞因子 间接杀伤肿瘤细胞 4） 非特异性吞噬和杀伤 5）ADCC,其他细胞的抗肿瘤效应 LAK细胞和TIL细胞中性粒细胞：释放细胞因子或活性氧树突状细胞内皮细胞,Immune reponse-Mediated Tumour Elimination,肿瘤对机体免疫功能的影响,肿瘤诱导的抑制性细胞 抑制性巨噬细胞肿瘤诱导的体液抑制因子 封闭抗体 肿瘤细胞产物的免疫抑制作用 TGF-，IL-10,肿瘤对机体免疫功能的影响,肿瘤诱导的抑制性细胞 Ts 抑制性巨噬细胞肿瘤诱导的体液抑制因子 封闭抗体 肿瘤细胞产物的免疫抑制作用 TGF-，IL-10,肿瘤的免疫逃逸机制,一、肿瘤细胞缺乏激发机体免疫应答所必需的成分抗原缺失和调变肿瘤细胞MHC I分子表达低下肿瘤细胞表面抗原被封闭肿瘤细胞缺乏协同刺激分子肿瘤抗原加工、提呈障碍,Immunoediting- The Great Escape!,Strong evidence that IR controls and eradicates nascent cancer cells“Immunoediting” eventually produces low antigenicity tumour cellsPressure from immune system coupled with genomic instability selects for escape,Three Es of Immunoediting,CTL,CTL,NKT,NK,CD4,NK,CTL,CD4,NK,CTL,Elimination,Equilibrium,Escape,Genetic instability / tumour heterogeneity,Evasion Mechanisms,逃脱免疫监视,缺乏新抗原,逃脱免疫监视,缺乏协同刺激分子,逃脱免疫监视,缺乏MHC I分子,肿瘤的免疫逃逸机制,二、肿瘤细胞逃逸三、肿瘤抗原诱发免疫耐受四、肿瘤细胞抗凋亡或诱导免疫细胞凋亡五、免疫抑制作用,How does MM evade the immune response?,五、免疫抑制作用,肿瘤细胞直接侵犯免疫器官肿瘤细胞分泌抑制因子 IL-10：抑制T细胞增殖和产生细胞因子 TGF-：最强的肿瘤产生的免疫抑制因子调节性T细胞增加：CD4+CD25+Tr,Tumors inhibit DC maturation.,Immature DC,Mature DC,MHC II-,B7-,MHC I+,MHC I+,MHC II+,B7+,Tumor cells,VEGF,M-CSF,IL6,Cyclooxygenase-2 (COX2) produces prostaglandin E2, PGE2),VEGF (vascular endothelial growth factor),M-CSF (macrophage colony-stimulating factor),PGE2,IL10,TGF-b,gangliosides,Tumor microenvironment,Immature DCs capture antigens.,Mature DCs activate T cells.,Immature DC,Mature DC,MHC II-,B7-,MHC I+,MHC I+,MHC II+,B7+,Antigen capture,Antigen presentation,CD4 T,CD8 T,TH,CTL,2o lymphoid tissues,T cell tolerance,T cell activation,Tumors induce the expression of B7-H1, H4 in APCs.,Normal maturation,B7.1(CD80), B7.2(CD86),T cell activation,B7-H1, H4,Tumor microenvironment,B7-H1, B7-H4 inhibit T cell activation (co-inhibitory molecules),Some tumor cells express B7-H1,B7-H4.,B7-H1,B7-H4,逃脱免疫监视,肿瘤分泌免疫抑制分子,肿瘤体积,1011,108,完全缓解,化疗、放疗和手术疗法,肿瘤的治疗,根治,复发,肿瘤特异性CTL,特异性清扫残存的肿瘤细胞,肿瘤与免疫的相互作用,肿瘤,免疫监视,免疫系统,清除,肿瘤生长,免疫逃逸和免疫抑制,免疫功能低下,免疫选择,突变细胞,势均力抵,从目前研究和实际应用角度考虑，肿瘤免疫治疗更具有应用价值,主要通过相关的技术方法调动宿主免疫系统的抗肿瘤免疫应答能力，消灭已经形成的肿瘤细胞或抑制其进一步发展。肿瘤免疫治疗的关键是克服宿主对肿瘤细胞的免疫耐受状态。,How can we harness the immune response?,APC recruits T cells able to recognise tumour antigens,T,T,Th,CTL recognise and destroy other tumour cells,Th cells educate other T/B cells,B,Ab / ADCC / cytokine attack,肿瘤的免疫学治疗,主动免疫治疗: 给机体输入具有免疫原性的瘤苗，刺激机体免疫系统产生抗肿瘤免疫以治疗肿瘤的方法。被动免疫治疗: 给机体输入外源性的免疫效应物质，使其在宿主体内发挥抗肿瘤作用。,非特异性主动免疫疗法 非特异性刺激因子 细胞因子特异性主动免疫治疗 将处理过的自体或异体肿瘤细胞制备的疫苗或基因工程疫苗接种肿瘤病人，激发宿主自身免疫系统产生抗肿瘤免疫以阻止肿瘤的生长扩散和复发。,方法修饰的肿瘤细胞疫苗 肿瘤抗原特异性DC疫苗肿瘤抗原肽疫苗,肿瘤的特异性主动免疫治疗,目的 激发宿主自身免疫系统产生特异性抗肿瘤免疫以阻止肿瘤的生长扩散和复发。,Using whole cells for immunization,Killed tumour cells effective vaccinating agents in mouse models- not effective in humans.Novel methods can enhance immunogenicity of tumour cells.,Effectiveness of multiple antigen vaccines,Patient with multiple metastatic melanomas treated with tyrosinase / gp100 / MART vaccine,基因修饰的肿瘤细胞疫苗,肿瘤细胞本身可以具有APC细胞的功能，但功能弱，不能有效地激活T细胞,所修饰的免疫相关 基因包括：MHC、协同刺激分子、细胞因子、黏附分子等,NO MHC,B7与肿瘤细胞疫苗,CD28-B7介导的共刺激信号对初次免疫应答的诱导是必需的，主要涉及T细胞活化的起始阶段。,CD28信号诱导其它共刺激分子的表达（如 CTLA-4的表达；OX40的表达；4-1BB的表达），调节免疫应答的强度。大多数的肿瘤细胞不表达B7,B7基因的转染的肿瘤细胞疫苗,在美国已批准B7基因修饰的瘤苗治疗试用于临床。,J Clin Oncol. 2004； 22:2800-2807.,肿瘤抗原特异性DC疫苗,树突状细胞等抗原递呈细胞是机体识别抗原物质和启动机体免疫应答的关键环节,DC 疫苗的制备,DC-based therapy,Currently in Phase II and Phase III trials for melanoma, prostatic carcinoma and lymphoma.,肿瘤抗原肽疫苗,肿瘤抗原特异性T细胞是主要的效应细胞T细胞的TCR仅识别小分子抗原多肽目前已鉴定了多种肿瘤抗原的T细胞表位,肿瘤抗原肽疫苗的优点,肿瘤抗原肽疫苗能特异性地激活识别肿瘤抗原表位的CTL，不受抗原提呈细胞或辅助T细胞功能缺陷的影响；肿瘤抗原肽疫苗为小分子多肽，容易制作和纯化，使用比较安全。,Single peptides:Melanoma most thoroughly covered (Phase III).bcr-abl fusion peptide trial underway.Naked DNA prime-boost also trialled.Tumour escape through selection of non-antigen variants selected.Multiple peptide vaccinesMicroarray data identified new candidate Ags.Breadth of IR correlates with improved survival.,Peptide vaccines,Peptide vaccination,Improved effects of vaccination when given with adjuvants (eg CpG).Immunostimulators also accentuate response (GM-CSF, IL-2, IL-12).Alternatively, can target inhibitory receptors to increase anti-tumour responses (CTLA4).,Results of current clinical trials,Peptide vaccine trials175 patients total7 patients responded(4.0%),Tumour vaccine trials142 patients total6 patients responded(4.2%),DC vaccine trials257 patients total16 patients responded(6.2%),Total for all cancer vaccine studies = 3.8%,Depletion of Treg cells by DAB389IL-2 (denileukin diftitox, ONTAK),High affinity IL2 receptor,IL2R: CD25,Low affinity IL2 receptor,Naive T cell,Effector T cellCD4+CD25+Treg,CD25+ T cell,IL2,Diphtheria toxin,DAB389IL-2,CD25- T cell,DAB389IL-2 preferentially kill CD25+ T cells.,Depletion of CD25+Treg cells enhances T cell response against tumor.,主动免疫治疗,胚胎抗原疫苗与肿瘤发生有关的病毒疫苗癌基因产物的分子疫苗核酸疫苗,细胞因子用于免疫治疗,Complete regression of a large liver metastasis from kidney cancer in a patient treated with IL-2.Regression is ongoing seven years later,Effective therapies,Rosenberg (2001) Nature, 411;381-4,Other Immunostimulants,BCG (bacterial preparation) injected intra-tumour- Can be effective for early-stage bladder cancer.IFN affects MHC Class I expression and cell division.TNF effective in vitro, but too toxic to use in patients (pyrexia / -algias).,Active immunotherapies,Cytokines- IL-2 / IFNs / TNF Vaccination strategies-single peptidemultiple peptidesHSP complexes whole tumour cells tumour-derived APC,被动免疫治疗,1.游离抗体的治疗 1）抗肿瘤细胞表面某些细胞因子受体的抗体，阻止其增殖 如：EGFR McAb 2）抗肿瘤相关抗原的抗体,Adminstration of monoclonal antibodies which target either tumour-specific or over-expressed antigens.Kill tumour cells in a variety of ways:,Pas