医学免疫学：肿瘤免疫

1、肿 瘤 免 疫Tumor Immunology 癌症严重威胁着人类的生命与健康，全世界每年约有1000万人新患癌症，有600万人死亡。中国每年约有170万人新患癌症，有120万人丧生。癌症已分别成为城市和农村第一和第三位的死亡原因。肿瘤免疫学：是研究肿瘤抗原性质、机体对肿瘤的免疫应答、机体免疫功能与肿瘤发生发展的相互关系以及肿瘤的免疫诊断和免疫学防治的科学。第一节 肿瘤抗原 肿瘤抗原 （tumor antigen）：在肿瘤发生、发展过程中新出现或过度表达的抗原物质。 恶变细胞产生的新蛋白质分子 隐蔽状态的抗原表位暴露 ； 胚胎抗原或分化抗原的异常； 某些基因产物过度表达； 外源性基因（如病毒基

2、因）的表达。一、根据肿瘤抗原特异性的分类 根据肿瘤抗原的特异性：肿瘤特异性抗原 （tumor specific antigen, TSA）肿瘤相关抗原 （tumor associated antigen, TAA ）（一）肿瘤特异性抗原 Tumor Specific Antigen, TSA 肿瘤细胞特有或只存在于肿瘤细胞而不存在于正常细胞的新抗原。 通过肿瘤在同种系动物间的移植而被证实，故也称为肿瘤特异性移植抗原（tumor specific transplantation antigen, TSTA）或肿瘤排斥抗原（tumor rejection antigen, TRA）。* 该TSA是

3、通过动物肿瘤移植排斥实验证实：肿瘤特异性移植抗原(tumor specific transplanta-tion antigen, TSTA)肿瘤排斥抗原(tumor rejection antigen , TRA)移植排斥实验证实的是肿瘤细胞表面的部分肿瘤抗原。肿瘤特异性CTL克隆的制备（二 ）肿瘤相关抗原 Tumor Associated Antigen, TAA 非肿瘤细胞所特有、正常组织或细胞也表达，癌变细胞的表达远超过正常细胞。 成分：肿瘤细胞表面的糖蛋白或糖脂，可被自身、同系、同种和异种动物免疫系统识别，并产生相应抗体。二、根据肿瘤抗原产生机制的分类 1.突变基因产生的抗原：理化因

4、素诱发的肿瘤抗原。2.自发性肿瘤的抗原：发生机制尚未阐明，人类肿瘤抗原属于此类。3. 病毒诱发的肿瘤抗原 :病毒诱导的肿瘤抗原4. 分化抗原：恶性肿瘤细胞形态和功能类似胚胎细胞，称去分化（dedifferentiation）或逆分化（retro-differentiation），表达正常组织的分化抗原（如胃癌细胞可表达ABO血型抗原）或表达胚胎期分化抗原。对肿瘤组织起源的诊断及制定治疗方案有一定意义。5. 胚胎抗原：胚胎发育阶段产生的正常成分，出生后消失。细胞癌变时重新大量表达。分为分泌性、膜结合性。甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）、胚胎性硫糖蛋白抗原。6. 过度表达的抗原：正常细胞也产

5、生，肿瘤过度表达，包括分化抗原、信号传导分子等。第二节 机体抗肿瘤的免疫效应机制 包括细胞免疫和体液免疫，细胞免疫在抗肿瘤免疫中起主要作用。免疫原性强的肿瘤，特异性免疫应答是主要的；免疫原性弱的肿瘤，非特异性免疫应答有更重要的意义。一、细胞免疫机制（一）T淋巴细胞 1. CD8+T细胞（CTL）：主要的效应细胞。直接或间接的杀伤肿瘤细胞。途径：穿孔素/颗粒酶、Fas/FasL途径。 活化的CTL释放IFN-等，间接杀伤肿瘤细胞。释放IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-、TNF等。IL-2和IFN-增强CTL、NK细胞和M的杀瘤效应。上调APC表达ICAM-1、CD80和CD86等，

6、促进CTL活化。分泌GM-CSF等，吸引M和嗜酸性粒细胞。CD4+CTL直接溶解肿瘤细胞。2. CD4+ T淋巴细胞：+T细胞与CTL相似，直接杀伤肿瘤细胞，类似NK细胞。在IL-2作用下， +T细胞可以TIL或LAK形式杀伤肿瘤细胞。3. + T细胞 非特异性杀伤多种肿瘤细胞，对正常细胞无作用，早期抗肿瘤免疫机制起重要作用。不受MHC限制。当肿瘤细胞表面MHC类分子发生变异或表达降低时，KAR识别肿瘤细胞相应抗原，杀伤瘤细胞。通过穿孔素/颗粒酶途径杀伤肿瘤细胞。 （二）NK细胞：机制： 溶酶体酶杀瘤细胞。 处理肿瘤抗原, 分泌IL-1、IL-12等激活T细胞。 ADCC效应杀伤瘤细胞。 分泌

7、TNF、一氧化氮（NO）等间接杀瘤。 在非特异性和特异性抗肿瘤免疫起重要作用。非活化巨噬细胞对肿瘤细胞无杀伤作用。 （三）巨噬细胞 ：NN123N吞 噬 与 杀 伤识别 吞噬消化1. 激活补体系统溶解肿瘤细胞： 补体依赖的细胞毒效应（complement dependent cytotoxicity，CDC）2. 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用：3. 抗体的免疫调理作用：二、体液免疫机制： 补体膜攻击单位结构 MACs 造成的细胞膜损伤 C7C6C8 C5bC9多聚体4. 抗体封闭肿瘤细胞表面某些受体5. 抗体使肿瘤细胞的粘附特性发生改变或丧失6. 其他机制：形成免疫复合物，富集抗原，有利于A

8、PC向T细胞提呈肿瘤抗原。独特型抗体（第二抗体）模拟肿瘤抗原而激发和维持机体的抗肿瘤免疫。 免疫系统能产生抗肿瘤免疫，但肿瘤仍能生长、转移，说明瘤细胞有逃避攻击的能力。瘤细胞逃避机体免疫攻击的原因，有许多假设，随着研究的不断深入，对瘤细胞逃避免疫攻击的机制有了初步的认识。第三节 肿瘤的免疫逃逸机制 TSA与正常蛋白差异很小, 表达量低，免疫原性弱，难以诱发有效抗肿瘤免疫。免疫细胞能使某些肿瘤抗原表位减少或丢失，而逃逸免疫系统识别，称为“抗原调变（antigen modulation）”。1. 肿瘤抗原缺失和抗原调变肿瘤免疫刺激信号涉及MHC-抗原肽-TCR结构形成，MHC类分子、LMP、TAP

9、等相关分子的改变和缺失，对肿瘤免疫应答产生直接影响。免疫组化技术证实25%75%的肿瘤细胞有不同形式HLA表型改变。 2. 肿瘤免疫应答过程中MHC类途径的异常 瘤细胞表面黏蛋白的改变有助于逃避免疫监视。黏蛋白分子覆盖在瘤细胞表面，使ADCC作用和免疫效应细胞不能激活。肿瘤抗原被封闭因子（blocking factor）封闭。封闭因子可以是封闭抗体（blocking antibody）或可溶性肿瘤抗原。抗原-抗体复合物的抗原成分封闭免疫细胞表面的抗原识别受体。3. 肿瘤抗原的“封闭”或“覆盖” 肿瘤细胞共刺激分子表达减弱，重组腺病毒载体把B7-1转染给小鼠乳腺癌模型可抑制肿瘤生长。 5. Th

10、1/Th2负向漂移 抗肿瘤免疫作用以Th1细胞为主，但肿瘤表现为Th2型细胞占优势。IL-2、IL-12、IFN使Th1；IL-10、IL-4、IL-5使Th2。 4. 肿瘤细胞共刺激分子表达异常 分泌抑制性CK：转化生长因子（transforming growth factor-,TGF-）、IL-10、血管内皮生长因子（VEGF） 和PGE2等。 抑制DC发育，抑制细胞分化，促进Th1/Th2负漂移，下调共刺激分子，下调编码穿孔素和粒酶B的基因。6. 肿瘤细胞分泌免疫抑制性因子 肿瘤细胞可自分泌肿瘤生长因子。如骨髓瘤、白血病、Kaposi肉瘤可分泌IL-6，淋巴瘤分泌IL-10。另外，肿瘤

11、细胞可刺激免疫或基质细胞产生细胞因子促进肿瘤生长。7. 自分泌和旁分泌肿瘤生长因子 少量肿瘤细胞不能激发免疫应答，反可刺激肿瘤细胞生长，即免疫刺激（immunostimulation）。而肿瘤迅速生长，免疫系统无足够能力清除肿瘤细胞，即肿瘤“漏逸”（sneaking through）。8. 肿瘤细胞的“漏逸”和“免疫刺激” FasL与靶细胞Fas结合，诱导靶细胞凋亡为CTL、NK细胞杀伤肿瘤细胞的重要机制。瘤细胞Fas表达明显下调或缺失，而FasL则高表达。10. 诱导抑制性细胞 肿瘤微环境诱导抑制性细胞产生。如TGF-、IL-10诱导T细胞表达KIR，抑制TCR介导的细胞毒作用。9. 丢失F

12、as抗原,表达FasL TIL表面CD3分子链缺失，且CD3分子链缺失与肿瘤淋巴转移及浸润程度相关。同时TIL伴有功能改变，如某些信号转导分子降低，合成细胞因子能力下降。12. 表达mCRP分子 肿瘤表达补体调节蛋白mCRP，使其免受补体依赖的细胞毒作用，包括CD35、CD46、CD55、CD59等。11. TIL的结构异常或信号转导异常 一、肿瘤的免疫诊断 1. 检测肿瘤抗原：相关抗原如AFP、CEA 2. 检测肿瘤抗体：抗黑色素瘤抗体 、鼻咽癌EBV抗体 3. 肿瘤的放射免疫显像诊断： 131I-单抗+肿瘤相机照像肿瘤影像。 临床应用：检测AFP诊断原发性肝癌；检测CEA诊断消化道肿瘤；检

13、测CA199诊断胰腺癌。第四节 肿瘤的免疫诊断和治疗 早期诊断和发现肿瘤； 提示肿瘤发生的部位和组织来源； 鉴别肿瘤恶性程度； 监测临床治疗效果； 监测肿瘤复发。 ELISA、免疫组化、流式细胞术检测瘤细胞表面标记物；原位杂交法、PCR等，测定癌基因、抑癌基因、端粒酶及细胞因子基因。临床意义：基本原理：提高肿瘤抗原的免疫原性，激发和增强抗肿瘤免疫，提高肿瘤对免疫效应的敏感性，诱导特异性效应细胞和分子，最终清除肿瘤。免疫治疗仅为一种辅助疗法。二、肿瘤的免疫治疗1. 非特异性主动免疫治疗：非特异性增强免疫活性的物质。免疫刺激物：卡介苗、短小棒状杆菌等；细胞激动剂：转移因子、干扰素；化学致敏剂：左旋

14、咪唑等：细胞因子：IL-2、IL-12和IL-15，促进免疫细胞活化。（一） 肿瘤的主动免疫治疗2特异性主动免疫治疗 肿瘤抗原或模拟肿瘤抗原刺激机体免疫系统，使其产生抗肿瘤特异性免疫应答。目前治疗用瘤苗主要有：（1）活瘤苗：肿瘤细胞不经灭活制成。（2）减毒或灭活瘤苗：肿瘤细胞经放射线照射、化学药物、高温、低温等处理制成。（3）异构的瘤苗：肿瘤细胞经过碘乙酸盐、神经氨酸酶等修饰或病毒感染等处理，增强其免疫原性而制成。（一） 肿瘤的主动免疫治疗（4）肿瘤多肽疫苗：模拟T细胞识别的肿瘤抗原决定簇，诱导特异性CTL。（5） 基因工程瘤苗：将外源基因（MHC基因、B7基因、CK基因、CAM基因等）导入肿

15、瘤细胞。（6）抗独特型抗体瘤苗：已用于治疗B细胞淋巴瘤。 （7）树突状细胞瘤苗（DC瘤苗）唯一能激活未致敏T细胞的APC。用TSA、TAA、裂解产物、多肽、DNA或RNA等体外冲击DC；以IL-12、IL-2、GM-CSF等冲击DC，或将细胞因子导入DC；特异性抗体冲击DC。1.过继免疫治疗（adoptive immunotherapy）：对肿瘤有免疫力的供者淋巴细胞转输给肿瘤患者，或取肿瘤患者自身的免疫细胞在体外活化、增殖后，输入体内。（二） 肿瘤的被动免疫治疗2免疫导向治疗：将化疗药物、毒素、放射性核素等细胞毒性物质与抗肿瘤的单克隆抗体（McAb）偶联，通过McAb将细胞毒性物质带到肿瘤灶

16、，发挥杀瘤作用。 免疫化学药物导向治疗 免疫毒素导向治疗 免疫放射治疗 免疫酶前体药物导向治疗 免疫超抗原疗法。肿瘤相关抗原制备的单克隆抗体的应用3. 骨髓移植：取患者或健康人的骨髓回输给患者，骨髓中的干细胞进入患者体内定居、分化、增殖，恢复造血能力或产生免疫力。治疗白血病或某些实体瘤。 将细胞因子作为药物给予机体治疗肿瘤。常用有IFN-、IFN- 、IL-2、GM-CSF、G-CSF、IL-11等。 细胞因子半衰期短，需高剂量反复多次注射，有严重的毒副作用。细胞因子或其受体基因导入体内，使其在体内表达，发挥治疗作用。（三） 细胞因子为基础的免疫治疗 将相关基因导入肿瘤细胞或效应细胞内，借助外

17、源基因及产物，抑制肿瘤细胞生长或直接杀伤肿瘤。1. 药敏基因途径：称“自杀”基因疗法，将化疗药物前体酶基因转入肿瘤，产物在肿瘤局部将无毒性的化疗药物前体转化为有毒性的抗肿瘤药物。（四） 肿瘤的基因治疗 2. 反义途径：导入与肿瘤发生密切相关基因的反义序列，与靶基因序列互补结合，阻止其转录或翻译。3. 免疫相关基因治疗途径：导入肿瘤细胞提高免疫原性。IL-2、IK-4、IFN-、GM-CSF、MHC、B7分子基因。免疫相关因子基因导入免疫效应细胞，提高杀瘤能力。TNF-及IL-2基因导入TIL，经扩增后回输体内。4. 肿瘤抑制基因途径：改变肿瘤的恶性行为，将野生型的P53基因导入瘤细胞抑制瘤细胞的生长。5. 多重耐药基因途径：将多重耐药基因导入骨髓细胞，增强造血细胞对化疗药物的耐受，降低药物毒性，用于血液系统肿瘤的治疗。已批准上市用于肿瘤治疗的单抗1. Rituxan _ B细胞单克隆抗体 用于治疗B淋巴细胞淋巴瘤的IgG1人-鼠嵌合抗体，是美国FDA 批准上市的第一个用于治疗肿瘤的单抗。 2Herceptin _ 商品名赫赛汀 用于治疗乳腺癌的人源化IgG1单抗，是FDA批准上市的第一个用于治疗实体瘤的单抗。它的靶向抗原是人类表皮生长因子受体-2（HER-2），属于表皮生长因子受体家族，是具有酪氨酸激酶活性的受体。 3Panorex_