第十六章 肿瘤免疫

第十七章 肿 瘤 免 疫Chapter 17 Tumor immunology,肿瘤免疫学Tumor immunology ：,肿瘤发生的基本原理 肿瘤抗原 肿瘤细胞的免疫原性 抗肿瘤免疫效应机制 肿瘤细胞免疫逃逸的机制 肿瘤的免疫治疗,是研究肿瘤抗原的种类和性质、机体对肿瘤的免疫监视和免疫应答以及肿瘤免疫逃逸的方式和机制、肿瘤的免疫诊断和免疫防治的科学。,肿瘤免疫的研究历史,100余年前 Coley用细菌毒素诱发机体免疫应答以治疗肿瘤，获 得一定效果。 20世纪初 Ehrilch通过同种移植实验提出肿瘤存在移植排斥抗原。 1950s （纯种小鼠培育成功），Cross、Prehn、Main等证实 MCA诱发的肉瘤表达的移植排斥抗原（TRA）是肿瘤特 异性，其诱导的机体免疫应答具有特异性抗肿瘤作用。1960s 证明肿瘤患者淋巴细胞、M 、细胞毒性Ab等均具有 抗肿瘤效应。Burnet提出免疫监视学说。1970s 单克隆抗体技术（Kohler、Milstein，1975） T细胞生长因子（IL-2）的发现1980 Rosenberg相继将LAK、TIL推向临床应用。1980s 对肿瘤抗原的性质、MHC分子在肿瘤抗原识别和提呈 中的作用、T细胞的活化和杀伤机制深入研究，基因工程 型细胞因子和抗体的制备；1990 多种人类肿瘤抗原基因克隆成功.,肿瘤抗原（Tumor antigen）,指细胞癌变过程中出现的新抗原、肿瘤细胞异常或过度表达的抗原物质的总称。是肿瘤细胞特异或者相对特异表达的蛋白质分子。,第一节 肿瘤抗原,一、肿瘤抗原的产生机制,细胞癌变过程中合成了新的蛋白质分子 糖基化等原因导致异常的细胞蛋白的特殊降解产物 突变使正常蛋白质分子的结构发生改变 处于隐蔽状态的抗原表位暴露出来 多种膜蛋白分子的异常聚集 胚胎抗原或分化抗原的异常表达某些蛋白的翻译后修饰,（一）根据肿瘤抗原特异性的分类法： 肿瘤特异性抗原（Tumor specific antigen,TSA） 肿瘤细胞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。（是突变基因编码的产物） 肿瘤相关抗原（Tumor-associated antigen,TAA） 非肿瘤细胞特有的、正常细胞和其他组织上也存在的抗原，只是其含量在细胞癌变是明显增高。（不是基因突变导致，是肿瘤细胞基因非正常表达的产物）,二、肿瘤抗原的分类与特征,用移植排斥的方法证实TSA的存在,图17-1,图17-2,肿瘤抗原的分类法：,（二）根据肿瘤诱发和发生情况的分类法： 1、化学或物理因素诱发的肿瘤抗原,化学致癌剂或辐射,基因突变,特点：特异性高抗原性弱，明显的个体特异性,同一致癌剂,不同个体甚至不同部位,不同特异性,肿瘤抗原的分类法：,（二）根据肿瘤诱发和发生情况的分类法： 2、病毒诱发的肿瘤抗原 （病毒肿瘤相关抗原）,EB病毒,鼻咽癌、B细胞淋巴瘤,人乳头状瘤病毒,宫颈癌,乙肝和丙肝病毒（HBV、HCV）,肝癌,人嗜T淋巴细胞病毒1（HTLV-1）,T细胞白血病,多瘤病毒（PV）、猿猴40病毒（SV40）、腺病毒,由病毒基因编码但又不同于病毒本身的抗原（病毒肿瘤相关抗原）,特点：同一病毒诱发的不同种类的肿瘤，无论其组织来源 或动物种类如何不同，均表达相同抗原，且抗原性强。,肿瘤抗原的分类法：,（二）根据肿瘤诱发和发生情况的分类法：3、自发性肿瘤抗原： 此类抗原无明确诱因（大多数） 表面具有肿瘤特异性抗原 无交叉抗原 有共同抗原,肿瘤抗原的分类法：,（二）根据肿瘤诱发和发生情况的分类法：4、胚胎抗原或分化抗原,甲胎蛋白（AFP）：肝癌,癌胚抗原（CEA）：结肠癌,分化抗原：在特定的分化阶段表达，正常细胞不表达， 细胞恶变后高表达。,胚胎抗原：胚胎组织的正常抗原，出生后逐渐消失或 极微量，但在癌变细胞中又大量出现,分泌性抗原：由肿瘤细胞产生和释放（AFP)与肿瘤细胞膜有关的抗原（CEA）,甲胎球蛋白浓度,正常浓度: 1000 肝细胞癌,Alpha fetoprotein: concentrations,Normal concentration: 1000 HEPATOMA,Alpha fetoprotein: clinical use,CEA as a diagnostic adjunctSymptomatic patientElevated value 5-10 times the upper limitNormal value 10ng/ml,Carcinoembryonic antigen:clinical use,Carcinoembryonic antigen:clinical use,肿瘤抗原举例：,胚胎抗原：胚胎组织的正常抗原，出生后逐渐消失或 极微量，但在癌变细胞中又大量出现 甲胎蛋白（AFP）：原发性肝癌 正常浓度: 20 ng/ml 癌胚抗原（CEA）：直肠、结肠癌 （免疫原性弱，有助于诊断）癌-精抗原 人黑色素瘤抗原（MAGE-1）,第二节 机体对肿瘤的免疫应答,免疫系统的抗肿瘤作用（免疫监视），佐证：1. 肿瘤患者/荷瘤实验动物体内出现针对肿瘤的适应性体液和细胞免疫应答2. 免疫缺陷患者发生淋巴瘤、白血病、病毒相关肿瘤几率明显高于健康人。 非血细胞肿瘤的免疫原性很差，免疫系统对早期肿瘤处于忽视状态（immunological ignorance）, 只有当肿瘤发展到晚期才会造成被侵袭组织的炎症反应，诱导肿瘤特异性免疫应答。,第二节 机体对肿瘤的免疫应答,在抗肿瘤免疫效应中，细胞免疫发挥中更为重要的作用。,（一）T细胞 CD8+CTL介导的细胞免疫应答是机体抗肿瘤免疫的主要效应机制。,一、细胞免疫机制,图17-3 诱导T细胞对肿瘤应答,（二）NK细胞,可直接杀伤肿瘤细胞（无MHC限制）,通过激活性受体/抑制性受体的平衡而识别,特异性免疫应答的效应阶段（ADCC）,NK细胞,NK细胞主要生物学功能,抗感染和抗肿瘤作用,免疫调节作用,穿孔素颗粒酶作用途径,Fas与FasL作用途径,TNF-与TNFR-作用途径,ADCC效应,NK细胞通过ADCC作用杀伤靶细胞,NK细胞释放穿孔素杀伤靶细胞机制,（三）巨噬细胞 1、通过模式识别受体（PRR）或调理性受体识别肿瘤细胞。2、不仅仅是承担抗原提呈功能，而且也具有溶解肿瘤细胞的功能。3、是异质性很强的一类细胞，随分化发育结果不同，在抗肿瘤免疫应答中可具有促进和抑制肿瘤生长双重效应。,二、体液免疫机制,激活补体系统溶解肿瘤细胞（CDC）IgG1 、IgG3、 IgM 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC） 抗体的调理作用 抗体封闭肿瘤细胞上的某些受体 抗体使肿瘤细胞的粘附特性改变或丧失 直接诱导肿瘤细胞凋亡增强抗体（enhancing antibody）：具有促进肿瘤细胞生长作用的抗体。,Antitumor Effector Mechanisms,Cytotoxic T-cell,NK cell,Macrophage,HumoralMechanisms,Kumar et al. Basic Pathology 6th ed. Figure 6-32,1、肿瘤细胞的抗原缺失和抗原调变（肿瘤细胞基因突变导致TSA、TAA变异）肿瘤抗原调变（antigenic modulation）：是指由于宿主免疫系统的免疫攻击，使肿瘤细胞表面抗原表位减少或丢失，从而使肿瘤细胞避免宿主免疫系统的杀伤。,第三节 肿瘤的免疫逃逸机制,一、肿瘤方面的因素,2、肿瘤细胞MHC 类分子表达低下，不能有效递呈肿瘤抗原 （人类大部分肿瘤不表达MHC I类分子）,MHCI类分子在肿瘤逃避免疫中的作用,?,天然免疫应答在抗肿瘤免疫中有重要意义,3、肿瘤细胞缺乏协同刺激信号,4、肿瘤细胞导致的免疫抑制：（1）分泌TGF-、IL-10、PGE2、可溶性IL-2R等抑制APC（包括DC）、T细胞、NK细胞等的功能。（2）主动诱导荷瘤机体产生Treg和Gr+CD11b+髓系来源的抑制性细胞（MDSC）。,与肿瘤细胞有关的因素5、肿瘤细胞的“漏逸” “漏逸”：由于肿瘤细胞的迅速生长，超越了机体抗肿瘤免疫效应的发生，使宿主不能有效地清除大量生长的肿瘤细胞,6、肿瘤细胞抗凋亡和诱导免疫细胞凋亡,* 瘤细胞高表达FasL 活化的肿瘤特异性T细胞 （高表达Fas）凋亡* 瘤细胞内某些Fas信号传导分子获得 性缺陷抵制FasL介导的细胞凋亡,图17-4 肿瘤细胞抗凋亡和诱导免疫细胞凋亡,7、抗NK细胞的杀伤作用,表达非经典HLA分子（如HLA-G、E）向NK细胞传递抑制信号。,8、可溶性抗原模拟作用,通过产生可溶性抗原，诱骗抗体和Fc受体，从而逃避NK、巨噬细胞等产生的ADCC效应。,免疫功能低下或缺陷免疫抑制免疫耐受状态,与宿主免疫系统有关的因素,肿瘤免疫诊断包括测定肿瘤标志物、宿主对肿瘤抗原的免疫应答和肿瘤患者免疫功能状态。其临床意义：1、早诊断、早发现 如CEA与结肠直肠癌，AFP与原发性肝癌，CA199与胰腺癌，PSA与前列腺癌。2、提示肿瘤发生的部位和组织来源。3、鉴别肿瘤恶性程度。4、监测临床治疗效果。,第四节 肿瘤免疫诊断与治疗,第四节 肿瘤免疫诊断与治疗,一、肿瘤免疫诊断 1.血清肿瘤相关标志物的检测 肿瘤癌胚抗原、异常糖基化蛋白抗原、 激素、酶，以及癌基因产物等。 2.免疫组化法辅助诊断TAA 3.体内免疫成像法 用抗瘤McAb-核素偶联物体内定位诊断。,基本思路：克服免疫系统对肿瘤的免疫忽视或者免疫耐受状态，调动宿主免疫系统抗肿瘤免疫应答能力，消灭肿瘤细胞或者抑制其进一步发展。从效应机制来看，包括主动免疫治疗和被动免疫治疗两种。从治疗物质来看分为： （一）细胞因子治疗 （二）抗体免疫治疗 （三）细胞免疫治疗 （四）肿瘤疫苗,二、肿瘤免疫治疗,（一）细胞因子治疗 利用细胞因子活化免疫细胞、调节免疫功能IFN-上调MHC-I的表达和增强NK活性大剂量静注重组人IL-2， T和NK数量、活性增加；GM-CSF和G-CSFTNF IFN-,* 外源性细胞因子治疗 直接注射Il-2、TNF、IFN治疗肿瘤 * 细胞因子导向疗法 IL-6偶联毒素，杀伤瘤细胞 * 细胞因子基因治疗 将CK直接导入肿瘤细胞，让其自分泌CK, 促进抗肿瘤免疫应答,（二）抗体免疫治疗 1982年，美国斯坦福医学中心Levy等人最早利用制备的抗独特型单抗治疗B细胞淋巴瘤，治疗后患者病情缓解，瘤体消失，这使人们对抗体药物产生了极大的期望。 1. 针对肿瘤抗原的抗体具有一定的抗肿瘤作用， 如 Herceptin抗Her-2/Neu 治疗乳腺癌 2. 抗体的靶向治疗： 抗体-药物偶合物 抗体-毒素(immunotoxin) 抗体-核素偶联物 （见图）,抗体-毒素和抗体-核素杀瘤作用,排名 2008年全球销售额(百万美元) 商品名 商品名 通用名 通用名 适应症 原研企业 1 13,325.40 Lipitor 立普妥 atorvastatin 阿伐他汀 降血脂 辉瑞 2 9,452.00 Plavix 波立维 clopidogrel 氯吡格雷 动脉粥样硬化病 百时美施贵宝/赛诺菲安万特 3 7,674.90 Advair/Seretide 舒悦泰 salmeterol plus fluticasone 氟替卡松沙美特罗 哮喘 葛兰素史克 4 6,615.50 MabThera/Rituxan 美罗华 rituximab 利妥昔单抗 癌症 Biogen Idec 5 6,228.80 Remicade 类克 infliximab 英利昔单抗 类风湿关节炎 强生 6 6,190.90 Enbrel etanercept 依那西普 类风湿关节炎 安进 7 5,740.00 Diovan 代文 valsartan 缬沙坦 高血压 诺华 8 5,200.00 Nexium 耐信 esomeprazole 埃索美拉唑 消化性溃疡 阿斯利康 9 4,824.00 Avastin 阿瓦斯丁 bevacizumab 贝伐单抗 癌症 罗氏 10 4,717.40 Herceptin 赫赛汀 trastuzumab 曲妥珠单抗 乳腺癌 罗氏,（三）细胞免疫治疗(adoptive cellular immunotherapy，AIT),原理：向肿瘤患者转输抗瘤效应细胞，直接杀伤瘤细胞或增强机体抗瘤免疫应答，达到治疗肿瘤的目的。 方案： 转输肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte, TIL），包括NK和肿瘤特异性CTL。转输淋巴因子激活的杀伤细胞（lymphokine-activated killer cell,LAK),主要成分为NK。经肿瘤抗原刺激的DC,肿瘤特异性淋巴细胞回输疗法,（四）肿瘤疫苗,1. 负荷瘤抗原的DC应用肿瘤抗原(肽)刺激DC ，回输负荷瘤抗原的DC,3.基因修饰的肿瘤细胞疫苗基因修饰(MHC分子、协同刺激分子B7、CK/CKR、AM)瘤细胞致瘤性，提高其免疫原性,2.肿瘤核酸疫苗（裸DNA疫苗）编码肿瘤抗原的DNA(或RNA)重组质粒直接肌肉注射,4.重组病毒疫苗：肿瘤抗原肽与灭活病毒的重组疫苗