肿瘤免疫幻灯课件2005修改.ppt

肿瘤免疫学 tumor immunology,一、概述,肿瘤是一群失去正常生长调控机制、发生恶性转化的自身细胞。 肿瘤免疫学（tumor immunology）是研究肿瘤的免疫原性、机体的免疫功能与肿瘤发生、发展的相互关系，机体对肿瘤的免疫应答和抗肿瘤的效应机制，以及肿瘤的免疫诊断和防治的科学。,20世纪初 Ehrlich 提出肿瘤免疫概念 20世纪50年代 近交系小鼠移植瘤实验研究是肿瘤特异性移植抗原存在的第一个证据，开创了肿瘤免疫学近代史。 60年代 提出了免疫监视理论。 70年代 单克隆抗体在生物学领域中广泛 应用，大大推动了肿瘤的免疫诊断和肿瘤治疗的发展 近30年来 分子生物学和免疫学技术的迅速发展和交叉渗透，深入阐述机体抗肿瘤免疫的细胞分子机制,肿瘤的发生与机体的免疫状态,1、胸腺与肿瘤的关系： T淋巴细胞只有在胸腺体液因子作用下，才能分化为具有免疫活性的T细胞。 胸腺摘除动物和胸腺先天发育不全者都出现细胞免疫缺陷，肿瘤发生率也增高。 随年龄增长胸腺逐渐萎缩，胸腺素水平进行性下降，肿瘤发生率随之增高。,2、免疫缺陷与肿瘤的关系,原发和继发免疫缺陷者容易发生肿瘤，肿瘤多在淋巴组织。 继发性免疫缺陷，如长期应用免疫抑制剂的器官移植者易发生肿瘤。大量化疗、放疗引起的免疫抑制可能在原有肿瘤被有效治疗的同时产生另一肿瘤。,二、肿瘤抗原,肿瘤抗原(tumer antigen) 是细胞恶变过程中新出现的具有免疫原性的许多大分子物质的总称。,肿瘤特异性抗原（tumor-specific antigens, TSA）肿瘤特异性移植抗原（tumor-specific transplantation antigens, TSTA）或肿瘤排斥抗原（tumorrejection antigens, TRA）。 肿瘤相关抗原（tumor-associated antigens, TAA）,TSA：是指肿瘤细胞所特有的，不存在于正常组织细胞上的抗原。TSA可在近交系小鼠通过肿瘤移植排斥反应实验而证实。 TAA：指并非肿瘤细胞所特有，可存在于正常组织细胞特别是胚胎组织上的抗原。而在肿瘤细胞和正常组织之间，TAA显示量的明显变化。,肿瘤抗原的分类,类别,抗原的来源或分类,肿瘤特异性抗原,肿瘤相关抗原,化学和物理致癌因素诱发肿瘤表达的蛋白 病毒诱发肿瘤表达的蛋白 癌基因和突变型抑癌基因编码的异常蛋白 静止基因激活后表达的蛋白,胚胎性蛋白 分化蛋白 高表达的癌基因编码蛋白 过量或异常表达的糖脂和糖蛋白,(一) 肿瘤特异性抗原,小鼠肿瘤特异性抗原存在的依据,1943年报道了甲基胆恩MCA诱发肉瘤的诱导免疫。 1953年Foley发现在纯系小鼠中MCA诱发的肉瘤可以移植，移植后的小鼠能够排斥同系小鼠或自身的肿瘤，肯定了肿瘤免疫的存在。 1957年Prehn和Main进一步证实这种肿瘤致敏小鼠只能排斥该肿瘤细胞，对该肿瘤供体的皮片无排斥作用，反之，若小鼠用正常组织致敏则对移植的肿瘤无排斥 作用。 由于这类实验无法在人的身上进行，因之人肿瘤中是否存在TSTA尚不清楚。,纯系小鼠中MCA诱发的肉瘤可以移植,移植后的小鼠能够排斥同系小鼠或自身的肿瘤；,这种肿瘤致敏小鼠只能排斥该肿瘤细胞，对该肿瘤供体的皮片无排斥作用。反之，若小鼠用正常组织致敏则对移植的肿瘤无排斥作用。,这证实了肿瘤特异性移植抗原的存在,1 化学和物理致癌因素诱发的肿瘤抗原,甲基胆蒽和紫外线是使用最广的致癌剂。 化学致癌剂（如甲基胆蒽、氨基偶氮染料和二乙基亚硝胺等）或物理因素（如紫外线和X线等）均可造成正常基因突变或使潜伏的致癌病毒激活，在实验动物中诱发肿瘤。 这类肿瘤抗原显示下列特点:,(1) 理化因素主要是直接作用于细胞染色体DNA，使其发生突变，造成恶性转化的肿瘤细胞表达突变基因产物。是随机的，遗传信息可发生任意改变； (2)常表现出明显的个体特异性，即同一化学致癌剂或物理致癌因素在不同宿主体内,甚至在同一宿主的不同部位所诱发的肿瘤都具有互不相同的免疫原性。,2 病毒诱发的肿瘤抗原 大量的动物实验和对人肿瘤的研究证明病毒可诱发肿瘤。 病毒是人类肿瘤的主要病因之一，全世界病毒相关肿瘤占全部肿瘤的1320。,DNA肿瘤病毒,EB病毒与Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌的发生有关； 人乳头状病毒（HPV）与人宫颈癌有关； 乙肝病毒与原发性肝癌有关； HIV与Kapasi肉瘤、非霍杰金氏淋巴瘤 多瘤病毒（PV）、猿猴40病毒（SV40）和腺病毒（Ad）可诱发实验动物多种肿瘤。,RNA肿瘤病毒或逆转录病毒 人类T细胞白细胞病毒I（HTLV-1）与成人T细胞淋巴瘤和白血病有关。,病毒诱发肿瘤的特点,( 1)病毒主要通过其DNA或RNA整合到宿主细胞DNA中，使细胞发生恶性转化并表达肿瘤抗原。恶性细胞的抗原保留病毒核酸的遗传信息。,(2)由同一病毒诱发的肿瘤，不论其动物种属及组织来源如何，均表达相同的肿瘤抗原。 因此，当小鼠接种某一病毒诱发的已灭活的肿瘤细胞后，就能抵抗所有由该病毒诱发产生的肿瘤。同样，将免疫小鼠的淋巴细胞移至同品系（同基因）的另一个小鼠体内，后者可排斥任何一种由该病毒诱发的肿瘤。,化学物理与病毒诱发肿瘤特异性不同是因为： 化学物理致癌剂直接作用于细胞染色体内DNA，是随机的，遗传信息可发生任意改变； 病毒通过其核酸整合到细胞核遗传物质中，使恶性细胞的抗原保留病毒核酸的遗传信息。,甲基胆蒽(MCA)和多瘤病毒(PV)诱发肿瘤免疫学特异性 初次接种死肿瘤细胞 再次接种活肿瘤细胞 肿瘤生长 化学致癌剂诱发肿瘤 MCA诱发的肉瘤A MCA诱发的肉瘤A MCA诱发的肉瘤A MCA诱发的肉瘤B 病毒诱发的肿瘤 PV诱发的肉瘤A PV诱发的肉瘤A PV诱发的肉瘤A PV诱发的肉瘤B PV诱发的肉瘤A SV40诱发的肉瘤C ,3 癌基因和突变型抑癌基因表达的肿瘤抗原,Huebner和Todaro(1969)首次提出肿瘤发生的癌基因假说。认为大多数或全部脊椎动物的细胞内均有C型RNA病毒基因组，病毒基因组中含有将正常细胞转化成癌细胞的癌基因。正常情况下由于阻遏物存在，癌基因不表达，射线、致癌物、肿瘤病毒和衰老过程都可使阻遏物活性减退，使病毒癌基因表达，产生转化蛋白使正常细胞转化为癌细胞。,20世纪70年代，通过对RNA肿瘤病毒的深入研究，证实了病毒癌基因的存在，至今已鉴定出30余种病毒癌基因。,在20世纪80年代，应用分子杂交等技术，发现在动物和人类细胞的基因组中存在与病毒癌基因同源的序列，参与细胞的生长和分化发育，在正常情况下低表达或不表达，被激活后高表达引起细胞癌变，称这种基因为细胞癌基因。由于细胞癌基因在正常细胞内以非激活状态存在，故右称为原癌基因。目前已鉴定出60余种细胞原癌基因，其中一半与病毒癌基因同源。,在20世纪90年代，应用细胞杂交和谱系分析等方法，发现在正常细胞内存在抑制细胞增殖、对细胞增殖负调控的基因，称为肿瘤抑癌基因。简称抑癌基因。至今已发现近20种。,在不同致癌因素和特定条件下，原癌基因可被激活，抑癌基因可发生突变，由此出现的异常表达产物可导致正常细胞癌变。 人类肿瘤中存在着癌基因或突变型抑癌基因，并检测到相应的编码蛋白。这类蛋白在胞内经处理分解为不同小肽，通过MHC I类分子递呈可作为肿瘤特异性抗原肽被T细胞所识别，激活CTL反应。,(1)突变的Ras基因编码蛋白： 基因突变是指基因在编码序列的特定位置上有一个或几个核苷酸发生改变。 包括点突变和复杂的核苷酸序列变化。点突变形式有碱基替换、缺失或插入，最常见的是碱基替换，从而改变了编码蛋白质的氨基酸序列。,基因点突变中最常见于ras基因家族，,Ras基因编码一种189氨基酸残基的蛋白质，称为P21，人类许多肿瘤中存在着突变的Ras基因，错义突变常发生在第12、13和61密码子，其编码蛋白显示肿瘤抗原性，与恶性肿瘤的发展有密切关系，具有明显的CTL杀伤靶向性。,正常人膀胱上皮细胞的Ha-ras序列与人膀胱癌细胞株（T24和EJ）细胞株的Ha-ras序列非常相似，差异是其第一外显子的第12位编码子内有一个碱基不同，在正常膀胱上皮细胞内Ha-ras基因的第12位编码子的序列是GGC，而在膀胱癌细胞点突变为GTC，由此使编码蛋白P21中第12位甘氨酸被颉氨酸所取代。,(2)突变的抑癌基因编码蛋白： 抑癌基因是抑制细胞的增殖和促进细胞分化。 抑癌基因P53编码一种含有393氨基酸残基的蛋白质，相对分子质量（分子量）为53000（53kD），故称为P53，60的人类肿瘤有p53基因异常，均能检测到P53基因的多种突变基因及其产物，这类异常的P53蛋白不仅被机体T细胞所识别，也可激活B细胞产生IgG抗体。,(3)染色体易位产生的融合蛋白：,细胞原癌基因在人的染色体上都有各自相应的位点，已确定了40余种c-onc在人染色体上的位置。当c-onc从染色体上正常位置移到另一个染色体上的某个位置，称为基因易位。,致癌因素通过对染色体脆性部位的作用，使染色体发生断裂，造成断裂点的移位和染色体的重排。c-onc易位后，由于其旁邻基因的改变，处于与原来不同的转录控制下，由原来相对静止状态转变为激活状态而呈高表达。,机体中某些染色体易位形成新的癌基因，发现9号染色体上的原癌基因c-abl(ABL)的一部分易位到22号染色体上的断点集中区bcr(BCR)，与bcr的一部分形成一个新的融合基因BCR-ABL，编码一种210kD的融合蛋白（P210），该蛋白融合点上出现新的氨基酸顺序和形成新的空间构象，仅在恶性细胞中表达，并与细胞的恶性转化密切相关，是T细胞识别的特异性肿瘤抗原。 已证实，P210中某些多肽经MHC II类分子递呈后，被CD4 T细胞所识别；某些多肽经I类分子HLA-A3递呈于肿瘤细胞表面被CD8T细胞所识别。,4 正常静止基因表达的肿瘤抗原,瘤细胞中某些被T细胞所识别的抗原往往由正常状态下的静止基因（silent genes）所表达，除人的正常睾丸细胞外，这些基因一般只在恶性细胞中被激活而呈异常表达。,从人黑色素瘤、肺癌和乳腺癌等肿瘤已发现多种这类基因，例如黑色素瘤抗原编码基因（melanoma antigen-encoding gene, MAGE）。已知MAGE家族至少有12个成员（MAGE-1 MAGE-12），之间同源性达80% 90%。MAGE家庭成员在不同肿瘤中有不同程度的表达，多个成员也可在同一肿瘤中表达。,(二) 肿瘤相关抗原,TAA是指并非肿瘤细胞所特有，也可存在于正常组织细胞特别是胚胎组织上的抗原。因而在肿瘤细胞和正常组织之间，TAA显示量的变化。 带瘤宿主的免疫系统不能识别其为外来物，故不具有免疫原性。但TAA在异种动物具有很强的免疫原性，可用其制备异种抗血清来检测带瘤宿主的肿瘤细胞或血清中的这类物质。,1 胚胎性抗原 胚胎抗原（fetal antigen）在正常情况下仅出现在胚胎组织中，胎儿出生后逐渐减少或消失。 细胞发生恶性转化时相应编码基因可被激活呈异常表达，出现在细胞质、膜表面或分泌在血流中，其含量与细胞的恶性程度往往呈正相关。,目前在人类肿瘤中已发现多种胚胎性抗原: 甲胎蛋白（alpha-fetoprotein, AFP）和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen, CEA），它们已作为肿瘤标志物。 TAA在异种动物中具有很强的免疫原性，用胚胎抗原制备的异种抗体，可定量检测患者肿瘤细胞或血清中的胚胎抗原，其含量的变化可作为肿瘤鉴别诊断、复发和预后判断的辅助性指标。 研究最多的是AFP /CEA。,癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA） 从结肠癌细胞分泌入血清中，可用以筛选结肠癌患者，但特异性不高，内胚层起源的炎症、肺癌乳腺癌等血清中CEA也可增高，特异性诊断价值不大，可用于观察疗效。,甲胎蛋白（alpha-fetoprotein, AFP） 正常由肝细胞和卵黄囊细胞分泌，出生后微量至消失，肝细胞癌变时血清中AFP含量又升高，比临床症状提早38个月。,2 分化抗原 分化抗原是细胞在分化成熟不同阶段出现的抗原。是机体器官和细胞在发育过程中表达的正常分子。 不同来源、不同分化阶段的细胞可表达不同的分化抗原。,恶性肿瘤细胞通常停留在细胞发育的某个幼稚阶段，其形态和功能均类似于未分化的胚胎细胞，称为肿瘤细胞的去分化（dedifferentiation）或逆分化(retro-differentiation),故肿瘤细胞可表达其他正常组织的分化抗原。 如胃癌细胞可表达ABO血型抗原，或表达该组织自身的胚胎期分化抗原。Melan-A、gp100和tyrosinase等属于此类抗原。,3 正常基因过渡表达产物 （1）癌基因高表达的抗原 某些肿瘤细胞癌基因表达产物与原癌基因表达产物之间不一定存在质的变化而仅有量的差别。,HER-2/neu为一种原癌基因编码的受体样跨膜蛋白，与上皮生长因子受体有高度的同源性，具有激活酪氨酸激酶的作用，相对分子质量（分子量）为185000（185kD）左右而被称为P185。 在人类乳腺癌和卵巢癌等肿瘤中HER-2/neu基因被大量激活造成其产物P185的过度表达，导致细胞的恶性生长。P185已作为肿瘤的恶性程度、复发和预后判断指标。,（2） 过量或异常表达的糖脂和糖蛋白抗原 在人类肿瘤和实验性肿瘤中，某些肿瘤细胞可出现膜结构改变，表达过量或结构异常的糖脂和糖蛋白，其中包括神经节苷脂、血型抗原和粘蛋白（mucin）等。 结构改变主要表现为核心蛋白和脂类表面糖基成分的变化、O-糖苷键连接的糖类（碳水化合物）分子侧链异常增多，以及某些隐蔽性多肽和脂类的暴露，现认为这些结构的异常有助于肿瘤的侵袭和转移。,检测到人类脑肿瘤和黑色素瘤中的神经节苷脂GM2和GD2、卵巢癌中的CA-125、CA-129等糖蛋白、以及乳腺癌中的MUC-1呈现异常表达，这类异常的糖脂和糖蛋白可诱发B细胞产生抗体和激发CTL反应。应用相应的单抗检测其含量，可为肿瘤的诊断和预后的判断提供参考。,三 抗肿瘤免疫效应机制,特异性免疫 体液免疫 细胞免疫 非特异性免疫 巨噬细胞、 NK细胞、 多形核白细胞 多种细胞因子,机体免疫系统识别肿瘤细胞表面表达的肿瘤抗原产生免疫应答，引起效应细胞的激活并释放一系列效应分子，攻击和清除肿瘤细胞、抑制肿瘤生长。这一应答能否有效地产生，取决于肿瘤细胞抗原性的强弱和宿主的免疫功能是否健全。 在肿瘤免疫中，细胞免疫具有决定性作用。,（一) 细胞免疫效应机制,1. T细胞 机体T细胞参与的免疫应答在杀伤肿瘤细胞、控制肿瘤生长中起最重要作用。,对肿瘤的细胞免疫包括两种T细胞亚群的主要作用： 辅助性T细胞（Th细胞）MHCII类限制性T细胞，大多属CD4辅助T细胞，其分泌细胞因子，激活其它效应细胞产生炎症反应并介导其作用； 细胞毒性T细胞(CTL) MHCI类限制性T细胞，大多为CD8细胞毒性T细胞（CTL)，直接溶解肿瘤细胞，也分泌细胞因子。,T细胞不能直接识别可溶性的游离蛋白抗原。 天然的、变性的、化学修饰的抗原均应被抗原提呈细胞加工或酶解处理成抗原肽，通过T细胞表面特异性受体（TCR)识别与MHC分子结合的并表达于细胞表面的抗原肽复合物。,在抗原识别中，两个亚群分别受不同的MHC分子约束：CD4 T细胞主要识别MHCII类分子递呈的外源性抗原肽；而CD8 T细胞（CTL）主要识别MHC I类分子递呈的内源性抗原肽。,肿瘤抗原的加工提呈主要通过两种途径： MHC I 类分子限制性抗原的加工提呈： MHC I 类分子主要作用是与抗原多肽结合形成复合物并提呈内源性抗原给CD8T细胞，诱发特异性杀伤效应。,细胞内合成的抗原称为内原性抗原。被病毒感染的细胞合成的病毒蛋白或肿瘤细胞内合成的蛋白。内原性抗原在细胞内合成后与MHCI类分子结合，再提呈给TCL. 细胞被病毒感染后产生病毒蛋白或基因突变产生突变蛋白后，均有可能被CTL细胞识别和杀伤。,内源性抗原肽加工过程中完整的抗原在胞质中经蛋白酶解，复合物主要由蛋白酶体(proteosome)降解为多肽(810个氨基酸)，再由抗原肽的转运蛋白TAP转运致粗面内质网(ER)腔内与新组装的MHCI类分子形成复合物，通过高尔基体和分子伴侣蛋白进行折叠，表达于细胞表面，为CD8T细胞所识别。,MHCII类分子限制性抗原的加工与提呈： 来源于细胞外的抗原称为外源性抗原。如吞噬的细胞或细菌。 外源性的蛋白质抗原被抗原提呈细胞（APC) 内吞至细胞质中的腔室结构(内质网和溶酶体)，酸性环境中被蛋白酶水解为抗原蛋白多肽片段(12-14个氨基酸)，其中小部分与 MHC II 类分子结合成多肽具有免疫原性.,T细胞激活机制双信号学说 未致敏的T细胞的激活需要双重信号，T细胞借助TCR识别由MHC分子递交的抗原肽后，通过TCRCD3复合体传递抗原特异性识别信号（第一信号）；以CD28为主的T细胞表面辅助分子，识别相应配体，传递非特异性协同刺激信号(第二信号)。,(1)CD4 T 细胞的效应功能： 大多数肿瘤细胞表达MHC I 类分子，CD4+T细胞不能直接辨认这些肿瘤细胞，而是依赖抗原提呈细胞，如巨噬细胞提呈相关的肿瘤抗原，特异性激活Th细胞, 分泌淋巴因子，激活CTL、巨噬细胞、NK细胞、B细胞，产生其它淋巴因子，如淋巴毒素或肿瘤坏死因子。 TNF可直接溶解肿瘤细胞。,CD4 T主要通过以下几方面发挥效应： 释放多种细胞因子增强效应细胞杀伤能力，如IL-2等，激活CD8T细胞、NK细胞和巨噬细胞，； 释放IFN-r、TNF等作用于肿瘤细胞促进MHC I类分子表达，提高靶细胞对CTL的敏感性；TNF还有直接破坏肿瘤细胞的功能； 促进B细胞增殖、分化产生抗体，通过体液免疫途径杀伤肿瘤细胞。 少数CD4T细胞可识别某些肿瘤细胞MHC II类分子递呈的抗原肽直接杀伤肿瘤细胞。,(2)CD8 CTL 与Th细胞不同，CTL细胞能直接识别肿瘤细胞，通过破坏靶细胞膜和核杀伤肿瘤细胞，故在杀伤肿瘤细胞过程中，两类细胞相互配合，共同协作。,CTL 对肿瘤细胞行使效应功能显示高度的特异性：CTL被激活并分化为成熟的效应细胞后，识别由特定 I 类分子递呈的抗原肽并杀伤相应的肿瘤细胞。 CTL完成了对一个肿瘤细胞的杀伤后，可立即特异性地作用于下一个靶目标(在杀伤靶细胞过程中自身不受损伤）。,CTL杀伤肿瘤细胞的机制： 分泌型杀伤 颗粒胞吐释放效应分子如穿孔素、粒酶、释放淋巴毒素、TNF等。 非分泌型杀伤（诱导凋亡） 通过CTL表面 FasL 分子结合肿瘤细胞表面 Fas 分子，启动肿瘤细胞的死亡信号转导途径加以杀伤。,穿孔素途径：穿孔素是CTL激活后在胞质内产生的一种糖蛋白，存在于CTL内的颗粒中，向靶细胞的部位移动，通过颗粒胞吐释放穿孔素和颗粒酶，与靶细胞膜融合，细胞膜上形成大量孔道，在渗透压作用下水分大量进入细胞内，造成靶细胞膜的损伤和溶解。,Fas/FasL介导细胞凋亡途径： Fas 抗原是细胞膜表面的一种粘蛋白，在多种正常细胞表达，成熟的T细胞表面低表达。在多种肿瘤细胞常表达，与Fas抗体或Fas配体结合介导细胞凋亡。 Fas配体(fasL)为一种膜蛋白，在激活的T细胞表面表达。CTL杀伤过程必须先有TCR识别靶细胞并与之接触。,CTL活化后大量表达FasL, FasL与靶细胞上的Fas抗原结合后，通过Fas分子膜内段死亡结构域，激活caspase8(半胱天冬氨酸蛋白酶）再激活一系列caspase，引起死亡信号的逐级传导，最终激活内原性DNA内切酶，使核小体断裂，细胞结构损伤，细胞死亡。 CTL释放的颗粒酶也通过穿孔素构筑的膜上小孔进入细胞，激活caspase10，引发caspase级联反应，使靶细胞死亡。,2 NK细胞和巨噬细胞,(1)NK细胞： 在抗肿瘤的天然免疫和特异性免疫中发挥效应作用，是淋巴细胞分化谱系中的一个特殊亚群，它不表达TCR、BCR和CD3抗原。人类的NK细胞表达CD16和CD56抗原。 能够杀伤各种肿瘤细胞和病毒感染细胞，也可裂解同种异体细胞。 作为效应细胞不需要预先致敏。,NK细胞的识别和杀伤主要通过膜表面两种受体，即激活性受体和抑制性受体（KIR和CD94/NKG2A）之间的作用和平衡。 新近研究表明，NK的激活和靶细胞表达MHC I类分子密切相关，因为 I 类分子是KIR的配体，两者相互作用产生的抑制性信号可抑制NK细胞激活。 由于肿瘤细胞MHC I类分子表达低下或异常，缺乏抑制信号，导致NK细胞激活，发挥杀伤效应。,细胞因子如IFN-、TNF和IL-2等可有效地促进NK细胞低亲和力Fc受体（FcRIII）的表达，增强其ADCC作用。 在高浓度IL-2作用下，NK细胞可转化成为LAK细胞，大大增强其非特异性抗肿瘤作用，用于被动免疫治疗。,NK细胞具有广谱的抗肿瘤作用，不显示杀肿瘤特异性和MHC约束性，在机体T、B细胞功能低下时，NK细胞的作用尤为重要。 NK细胞激活后可发生颗粒胞吐并表达FasL分子，因而可以发挥类似CTL的效应机制杀伤肿瘤细胞，并通过ADCC释放可溶性介质和某些细胞因子发挥细胞毒性作用。,(2)巨噬细胞： 巨噬细胞也是参与杀伤肿瘤的效应细胞。实验动物和临床病理活检发现，肿瘤灶中浸润巨噬细胞数量与肿瘤转移呈负相关；在荷瘤动物模型中，应用卡介苗或短小棒状杆菌等激活 巨噬细胞，则肿瘤生长受到抑制。 巨噬细胞杀伤肿瘤机制可能为：,（1）通过其表达Fc受体（高亲和力的FcRI和FcRIII）发挥ADCC作用； （2）分泌某些细胞因子（TNF）直接杀伤作用； （3）吞噬肿瘤细胞，通过胞内产生氧自由基和溶酶体中多种酶释放，溶解肿瘤细胞。 （4）激活的巨噬细胞释放细胞因子（如IL-1），刺激T细胞增殖分化，增强NK细胞活性，杀伤肿瘤细胞。,(二) 体液免疫效应机制,1. CDC和ADCC 补体依赖的细胞毒作用（complement dependent cytotoxicity CDC） 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity ADCC),抗肿瘤免疫中参与CDC的抗体主要为IgM和某些IgG 亚类(IgG1和IgG3)。抗体特异性结合肿瘤细胞表面抗原后，抗体变构并暴露补体结合部位，活化补体级联反应导致肿瘤细胞裂解。,不同的肿瘤细胞对CDC敏感性不同，白血病细胞较敏感，而大多数实体瘤如黑色素瘤、肉瘤等均不敏感；CDC主要杀伤分散状态的悬浮肿瘤细胞或少量经体液转移的实体瘤细胞，对防止肿瘤转移起一定作用。,ADCC杀伤肿瘤的抗体主要为IgG，抗体的Fab段特异结合肿瘤细胞表面抗原，而Fc段与巨噬细胞、NK细胞和中性粒细胞等Fc受体结合，刺激这些细胞释放多种效应分子（如TNF等）杀伤肿瘤细胞。 在实验中发现，ADCC对肿瘤细胞的杀伤仅需较少的抗体分子，其效应强于CDC。制备这类抗体进行被动免疫可阻止肿瘤的生长，因此ADCC在抗肿瘤中起重要作用。,2 抗体的其他效应功能,(1)调理作用： 体内吞噬细胞可通过表面Fc受体增强吞噬结合了抗体的肿瘤细胞，具有这种调理作用的抗体主要为IgG。 肿瘤细胞进入吞噬细胞胞质吞噬体内，在溶酶体酶作用下被溶解和破坏。 血清中被激活的补体成分C2b和C5a通过和吞噬细胞表面CR1的结合，也可提高吞噬细胞的活性，增强对肿瘤细胞的作用。,(2)抗体抑制肿瘤细胞增殖作用： 某些肿瘤抗原是与肿瘤细胞的恶性转化、增殖和转移密切相关的蛋白质，抗体与肿瘤抗原结合后，发挥阻遏作用。 某些肿瘤细胞中HER-2/neu基因激活异常表达P185，应用抗P185抗体与膜表面P185结合，可阻断其生物学活性，抑制肿瘤细胞的增殖。 抗体可封闭某些肿瘤细胞转铁蛋白受体，抑制肿瘤生长。 抗体与肿瘤细胞膜抗原结合后，干扰肿瘤细胞粘附特性，阻止其克隆形成和与血管内皮细胞的粘附，这对于防止肿瘤转移具有重要意义。,四 肿瘤的免疫监视及免疫逃逸,(一) 机体的免疫监视功能 。1909年Ehrlich最先提出，认为机体内经常会出现的肿瘤细胞,可被免疫系统所识别，作为异物而加以清除。 50年后，Thomas通过对机体细胞免疫的进化机制的研究，提出了肿瘤细胞抗原表达低下或机体细胞免疫功能受损是发生肿瘤的重要因素。 随后，,Burnet丰富了这一观点，创立了免疫监视理论(immune serveillence theory) 认为机体的免疫系统可以发挥监视作用，识别并消灭任何表达新抗原的“异己”成份或突变细胞，以保持机体内环境的稳定。当机体免疫监视功能低下，无法有效清除“异己”成份或突变细胞时，就可能发生肿瘤。 许多研究结果支持这一理论。如器官移植中，药物抑制机体排斥反应而造成免疫功能低下，使肿瘤的发生率增高。 CD4T细胞缺陷的AIDS病人易患肉瘤和淋巴瘤。,(二) 肿瘤的免疫逃逸机制 虽然机体的免疫系统能对肿瘤细胞产生免疫应答，并消除肿瘤，但是仍有一定比例的原发性肿瘤在宿主体内生长，并易于转移和复发。也就是说，某些肿瘤能逃避机体免疫系统的攻击，这就是肿瘤免疫逃逸。下列因素与肿瘤逃逸免疫监视有关。,1 肿瘤细胞免疫原性低下 1) 肿瘤细胞抗原表达显示异质性和遗传不稳定性。表现在： 肿瘤抗原编码基因往往发生突变或丢失，导致不能有效地表达与正常细胞有质或量差别的抗原； 某些肿瘤细胞表达的抗原即使正常细胞不存在，由于其免疫原性极弱，而无法诱导特异性的免疫应答；,某些弱抗原反复刺激宿主免疫系统，使之产生免疫耐受。 肿瘤细胞比正常细胞表达更多的粘蛋白和多糖分子，造成肿瘤抗原被多糖（glycocalyx）所覆盖成为隐蔽性抗原； 有些肿瘤细胞细胞可分泌刺激因子活化宿主凝血系统，造成肿瘤细胞外形成纤维蛋白外壳（fibrin cocoon）,隔离了肿瘤抗原。,这些都会使免疫活性细胞无法有效地识别肿瘤抗原，从而使肿瘤细胞逃避机体免疫攻击。,2) MHC I 类分子减少或缺乏 实验发现，用抗MHC I 类分子单抗可阻断CTL对肿瘤细胞的攻击；各种组织类型的肿瘤中MHC I类分子表达减少或缺乏，可造成肿瘤在宿主体内持续性生长、转移性增强和预后不良。,肿瘤细胞MHCI类分子表达异常与肿瘤生物学特性改变 肿瘤类型 MHCI类分子表达改变 生物学特性 小鼠 AKR小鼠白血病 H2K不表达 致瘤性增强 D122Lewis肺癌 H2K/H2D比例降低 转移性增强 SV40诱导的小鼠细胞 H2K不表达 致瘤性增强 人 Burkitt淋巴瘤 I类分子不表达 抵抗CTL裂解作用 小细胞肺癌 I类分子缺乏 致瘤性增强，早期转移 神经母细胞瘤 I类分子缺乏 Nmyc表达增高 粘液性结肠癌 I 类分子表达减少 预后不良 黑色素瘤 I类分子表达 减少 侵犯性增高,已知人类肿瘤细胞中MHC I类分子表型改变至少有下列四种形式： 全部丢失，包括HLA-A、B、C； HLA一条单元型丢失，即HLA-A、B、C三位点等位基因均丢失一半； 某一个位点丢失； 某一个等位基因丢失,3)抗原加工处理缺陷 抗原加工相关转运蛋白(transporter associated with antigen processing TAP) 低分子量多肽(low molecular weight peptide LMP) LMP和TAP是肿瘤抗原加工过程中的重要成分，肿瘤细胞遗传的不稳定可能造成LMP和TAP基因的突变、丢失。,某些病毒产物（HSV-ICP47）在胞内结合TAP蛋白阻止其转运抗原肽进入内质网，影响MHC I类分子和抗原肽的结合及其在肿瘤细胞膜上的表达。 现发现，在体外培养的某些人体肿瘤细胞系中LMP-2、LMP-7和TAP1、TAP2在mRNA和蛋白水平上均有不同程度下降。,4)缺乏协同刺激信号 T细胞激活除了需要通过TCR识别MHC分子递呈抗原肽产生的第一信号外，还需协同刺激信号，如通过CD28与B7分子和某些粘附分子相互作用。许多肿瘤细胞往往缺乏B7分子或其他粘附分子, 无法为T细胞激活提供第二信号。,某些淋巴瘤细胞表面不表达或低表达粘附分子ICAM-1或LFA-1，导致自体和同种异体T细胞应答能力降低，在无足量的APC存在下，人黑色素瘤细胞多次刺激T细胞反而造成T细胞无能（anergy）。而通过转基因技术，将B7基因转染黑色素瘤细胞，发现B7阳性的瘤细胞具有直接激活CTL的能力，产生抗肿瘤免疫应答。,2 免疫增强 在实验中发现，给荷瘤动物输入抗肿瘤免疫血清可促进肿瘤细胞的生长，称之为免疫增强（immunologic enhancement）。此处增强一词是指削弱机体的抗肿瘤能力，从而有利于肿瘤细胞逃避效应细胞的识别和攻击。,血清中存在封闭因子（blocking factor），后者遮盖了肿瘤细胞表面的抗原决定簇。封闭因子的种类可以有三种： 封闭性抗体，封闭肿瘤细胞表面抗原决定簇； 抗原抗体复合物，既能封闭肿瘤抗原，又能与效应细胞受体或FC受体结合； 可溶性肿瘤抗原，竞争性结合效应细胞表面的抗原受体，封阻抗体介导的反应。,3 信号转导缺陷 T细胞通过TCR识别 MHC 递呈的抗原肽，启动下游的信号转导系统，激发T细胞的增殖分化，产生特异性免疫应答。,肿瘤患者瘤灶和外周血中的肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）以及荷瘤动物脾脏中的T细胞信号转导分子表型往往发生改变或表达水平下降。尽管这些分子异常并非肿瘤细胞所特异的，但直接引起T细胞成熟障碍和免疫功能低下，使肿瘤抗原特异性T细胞激活受阻，IL-2受体和IL-2表达明显下降。而且，缺陷的T细胞极易受到破坏，最终造成机体细胞免疫和体液免疫无法发挥有效抗肿瘤作用。,4 肿瘤细胞分泌免疫抑制因子 肿瘤细胞可分泌多种免疫抑制因子和表达某些蛋白分子，抑制调节性细胞因子的分泌，下调免疫效应细胞的活性，保护肿瘤细胞免受特异性CTL的杀伤。,肿瘤细胞分泌的TGF-(转化生长因子)，IL-10和血管表皮生长因子（vessel epidermal grwth factor,VEGF），具有负调节机体对肿瘤的免疫应答和促进肿瘤生长的作用。 TNF是效应细胞分泌的杀伤肿瘤细胞的重要细胞因子，某些肿瘤细胞表达可溶性TNF结合蛋白（sTNF-BP）,通过与TNF结合，阻止其与肿瘤细胞的TNF受体结合，抑制对肿瘤细胞的杀伤作用。,5 Fas/FasL系统在肿瘤免疫逃逸中的作用 某些肿瘤细胞表面不仅Fas表达明显低下，而且，这些肿瘤细胞呈现FasL高表达，其结果，进入肿瘤组织周围的免疫细胞，因其表达Fas分子，通过肿瘤细胞分泌FasL并与Fas结合，激活免疫细胞的细胞的凋亡信号途径，反过来被肿瘤细胞所破坏。可见某些肿瘤细胞也可通过营造局部免疫豁免（immune privilege）来逃脱免疫监视。,五 肿瘤的免疫治疗,肿瘤免疫治疗是应用免疫学原理和方法，提高肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞杀伤的敏感性，激发和增强机体抗肿瘤免疫应答，并应用免疫细胞和效应分子输注宿主体内，协同机体免疫系统杀伤肿瘤、抑制肿瘤生长。 主动免疫疗法（active immunotherapy） 被动免疫疗法（passive immunotherapy）,主动,被动,LAK细胞：淋巴因子激活的杀伤细胞lymphokine-activated killer cell,(一)肿瘤的主动免疫疗法,1 非特异性主动免疫疗法 （1)非特异性刺激因子： 应用具有免疫调节作用的刺激因子可非特异性地激发机体的免疫系统，增强抗肿瘤免疫应答能力，而达到杀伤肿瘤细胞的目的。目前常用的非特异性刺激因子有卡介苗（BCG）、短小棒状杆菌（PV）和左旋咪唑（Levamisole,LMS）等。在临床研究中发现，这类刺激因子结合其他抗肿瘤疗法，具有促进特异性免疫、增强被动免疫疗效、提高杀伤肿瘤细胞作用。,(2)细胞因子： 细胞因子具有广泛的生物学作用，参与调节体内许多生理和病理过程的发生和发展。有的细胞因子具有间接和直接的杀伤肿瘤细胞能力。目前在抗肿瘤免疫治疗中常用的细胞因子有IL-2、IL-4、IL-12、INF-和TNF等，主要通过下列机制发挥其杀瘤效应：,上调免疫细胞的表面分子和受体的表达和分泌； 增强机体的免疫监视功能，促进T细胞的增殖分化和CTL的成熟，刺激B细胞产生抗体，提高NK细胞活性，激发巨噬细胞等产生抗肿瘤免疫应答； 促进免疫效应细胞释放淋巴毒素和效应分子杀伤肿瘤；,促进肿瘤细胞表达MHC分子，增强肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞的敏感性； 某些细胞因子具有直接破坏肿瘤细胞和促使其发生凋亡的作用，如TNF。,2 特异性主动免疫疗法 (1)肿瘤疫苗：肿瘤疫苗包括灭活的自体肿瘤细胞、提取的肿瘤抗原和人工合成的肿瘤肽抗原，通过给患者免疫接种，激发患者自身对瘤细胞的特异性免疫应答，清除肿瘤而不损伤周围正常细胞。肿瘤疫苗还可诱发免疫记忆细胞，产生长期的免疫效应，防止肿瘤的转移和复发。是一种理想的特异性主动免疫治疗。,处理的瘤细胞作为疫苗：应用化学、物理和生物学等方法（如加热、冻融、放射线照射、神经氨酸酶处理等）制备灭活的瘤细胞和细胞滤液、膜粗提品，使成为丧失致癌作用，保留抗原性的瘤苗，以非特异性刺激因子作为佐剂，联合注射于患者体内进行主动免疫治疗。,肿瘤抗原（肽）和人工合成肽抗原作为疫苗：通过免疫、生化技术分离纯化瘤细胞膜中的抗原（肽）成分，或依据肽序列人工合成肽抗原，结合特定的MHC I类分子作为疫苗。此类疫苗可能过体外激发肿瘤特异性CTL后作过继性免疫治疗，也可直接用于体内进行主动免疫治疗。肿瘤肽疫苗在消除人类肿瘤的转移灶和预防肿瘤复发方面，目前已取得了一定疗效。, 癌基因产物作为抗原制备肽疫苗：癌基因编码蛋白也是一类肿瘤抗原，不论是癌基因过量表达的产物或突变产物，皆能以抗原肽的形式经MHC I类分子递呈被T细胞所识别，激发CTL反应。对确定的癌基因产物，可根据蛋白质一级结构，选择出特定的肿瘤抗原肽，这些抗原肽和MHC分子复合物在体外具有激发特异性CTL发生克隆扩增的能力，表明它们具有诱导特异性抗肿瘤免疫应答的能力。,(2)抗独特型抗体作为疫苗： 根据独特型-抗独特型网络的原理，以人的抗肿瘤抗原抗体（Ab1）免疫动物，抗体的独特型决定簇可作为抗原表位刺激动物机体产生抗独特型抗体（Ab2），其中的Ab2结构上和肿瘤原相似，可作为肿瘤抗原的内影像进行免疫接种。机体由此产生抗Ab2的抗体（Ab3），具有特异性识别肿瘤抗原的能力，或介导体内的效应细胞杀伤靶细胞。,(二) 肿瘤的被动免疫疗法,1 过继性免疫疗法 过继性免疫疗法（adoptive immunotherapy）是指把自身或异体的具有抗肿瘤活性的免疫血清或免疫细胞转输到免疫功能低下的肿瘤患者，在体内发挥抗肿瘤作用，以此达到治疗肿瘤的目的。,(1)淋巴因子激活的杀伤细胞： 小鼠脾脏细胞或人外周血淋巴细胞在体外培养中，经高浓度的细胞因子（主要为IL-2）诱导后发生扩增，产生一类能非特异性地杀伤自身和异体肿瘤细胞的效应细胞，称为淋巴因子激活的杀伤细胞（lymphokine-activated killer cell），简称LAK细胞。,LAK细胞是一群异质性细胞，主要来源于外周血淋巴细胞，其表型既可是CD3+细胞，往往具有NK细胞样标记（CD16和CD56），其杀伤肿瘤细胞不需要抗原致敏，亦无MHC约束性，故认为LAK细胞的前体细胞是NK，但与NK细胞不同的是，其生长与效应都依赖于IL-2。与大剂量的IL-2联合应用，可有效地维持LAK细胞活性，增强机体的免疫功能，对黑色素瘤、肾癌、结肠癌和淋巴癌等具有一定疗效。,(2) 肿瘤浸润性淋巴细胞： 浸润于实体瘤内和周围淋巴结中，被肿瘤抗原致敏而具有特异性抗肿瘤作用的一类细胞，被称为肿瘤浸润性淋巴细胞（tumor-infiltration lymphocytes, TIL）。,TIL可从手术切除的瘤块和淋巴结中分离取得，也可从患者的胸、腹腔渗出液中获得。 TIL是一群异质性细胞，主要有T细胞组成，其次是NK细胞和B细胞。 TIL对肿瘤细胞的杀伤机制，除了特异性的裂解作用外，主要依赖释放效应分子如IL-2、穿孔素、TNF等，通过这些效应分子进一步激活机体免疫功能发挥抗肿瘤作用。 小鼠实验中发现，TIL的杀瘤效应比LAK细胞强50-100倍，是一种具有较大潜力和应用前景的肿瘤治疗手段。,2 抗体导向疗法 根据抗体特异性识别肿瘤抗原的抗点，制备多种免疫偶联物（immunoconjugates），即以抗体为载体，以效应分子为“弹头”进行偶联，依赖于抗体的特异性将效应分子送达肿瘤部位选择性地杀伤肿瘤。 其次，采用基因工程技术制备人源性单抗、嵌合抗体（鼠源性Fab段和人源性Fc段）和双特异性抗体，克服抗体异源性，增强机体与免疫活性细胞结合能力，达到有效杀伤肿瘤目的。,(1)抗体偶联物： 抗肿瘤抗体通过化学修饰与效应分子偶联，这些偶联物既有特异性识别肿瘤抗原的能力，也保留了效应分子杀伤肿瘤细胞的毒性，注射于肿瘤患者体内，可定向地浓聚到肿瘤部位，选择性杀伤肿瘤细胞。,抗体偶联物在荷瘤动物中显示明显的抗肿瘤效果，可减轻效应分子的毒副作用，延长动物生存期。在人类肿瘤治疗中，对白血病和淋巴瘤有一定疗效。,(2)双特异性抗体： 双特异性抗体（bispecific antibody, heterocnjugate antibo