肿瘤逃逸机制.ppt

肿瘤免疫逃逸机制与免疫生物治疗对策,华中科技大学同济医学院教研组,肿瘤免疫学,一 肿瘤相关的抑制分子,抑制性细胞因子； IL-10, TGF-b, 抑制性膜分子； B7-H1, B7-H4, HLA-G, 其他小分子抑制物 No,二 肿瘤相关的抑制细胞,CD4+CD25+ Foxp3+ Treg; 髓性来源的抑制细胞（myeloid-derived suppressor cell, MDSC）; 肿瘤相关的巨噬细胞（tumor-associated macrophage, TAM）;,Molecular pathways of macrophage polarization and their role in tumor progression,TAMs originate from blood monocytes recruited at the tumor site by molecules produced by neoplastic and by stromal cells,三抑制抗肿瘤效应细胞,抑制NK细胞杀伤活性； 1. 肿瘤细胞上表达KAR 配体MICA/MICB 下降； 2 肿瘤灶局部MMP可将MICA、MICB降解为可溶分子，封闭 NKG2D（KAR）； 3肿瘤微环境中IL-10 、TGF-b可抑制NK细胞杀伤活性； 抑制T细胞激活和功能； 1. 肿瘤细胞表面共刺激分子（B7-1,B7-2） 、MHCII分子和Fas等表达下降； 2. 肿瘤细胞分泌IL-10 、TGF-b抑制性细胞因子； 3. 肿瘤灶局部侵润Treg 、MDSC、 iDC等具有负性调节作用的细胞； 4. 肿瘤细胞合成与分泌多种具有负性调节作用的活性分子，如NO 、IDO等,四肿瘤细胞直接逃逸免疫监视,（一）肿瘤细胞缺乏激发免疫应答所必需的成分,肿瘤抗原的免疫原性弱及抗原调变； MHC抗原表达异常； 肿瘤细胞表面抗原覆盖或被封闭； 肿瘤抗原的加工、提呈障碍； 共刺激分子及粘附分子表达下降。,HLA expression pattern of cancer cells,HLA negative,HLA positive,HLA heterogenous,（二）肿瘤细胞逃逸,肿瘤发生早期其细胞数量少，不足以刺激机体产生足够强的应答。肿瘤生长至一定程度并形成细胞集团后，肿瘤抗原编码基因可能发生突变，从而干扰或逃避机体的免疫识别，这种现象称为肿瘤细胞逃逸（sneaking through）,(三)肿瘤抗原诱导免疫耐受,肿瘤细胞在宿主体内长期存在和不断增长的过程中，其肿瘤抗原可作用于处在不同分化阶段的特异性淋巴细胞，其中处于幼稚阶段的淋巴细胞接触肿瘤抗原后即可被诱发免疫耐受。,（四）肿瘤细胞诱导免疫细胞凋亡或自身抵抗凋亡,近年发现，多种肿瘤细胞（如肝癌、肺癌、乳腺癌、胃肠道肿瘤等）高表达FasL 。在机体抗肿瘤免疫应答过程中，活化的肿瘤特异性T细胞Fas表达增高，肿瘤细胞可通过FasL/Fas途径介导肿瘤特异性T细胞凋亡。另一方面，肿瘤细胞内某些Fas信号传导分子可发生获得性缺陷，从而抵制FasL介导的细胞凋亡，并逃逸免疫攻击。,肿瘤细胞诱导免疫细胞凋亡或抵抗凋亡 凋亡相关治疗：修饰肿瘤细胞促进其凋亡，修饰免疫细胞使其抗凋亡,（五）肿瘤的免疫抑制作用,机体免疫系统功能障碍； 化疗与放疗 、肾上腺皮质激素、抗淋巴细胞球蛋白处理可抑制机体免疫功能状态； 恶性肿瘤直接或间接抑制机体免疫功能。 恶性肿瘤可直接侵犯免疫器官，也可释放免疫抑制因子（TGF-b、CSF、PGE等）或激活体内抑制细胞。,Schematic representation of the impact of the PD-1/PD-L1 axis on T and NK cell cytotoxic functions,Multiple myeloma is a cancer of the blood, characterized by accumulation of a plasma cell clone in the bone marrow. Lenalidomide is one of the novel drug agents used to treat multiple myeloma. It is a more potent molecular analog of thalidomide, which inhibits tumor angiogenesis, tumor secreted cytokines and tumor proliferation through the induction of apoptosis.,Schematic representation of the impact of Lenalidomide on MM cell survival and immune escape,细胞内织网应急(Endoplasmic Reticulum Stress) 与肿瘤细胞逃逸,Tumor Microenvironmental Factors and Conditions Perturbing ER Homeostasis,Consequences of ER Stress in Cancer Cells,Effects of ER Stress in Cancer-Associated Myeloid Cells,Therapeutic Strategies to Control ER Stress Responses in Cancer,肿瘤细胞对负性刺激信号阻断治疗的抵抗机制,Rationally combining immunotherapies to improve efficacy of immune checkpoint blockade in solid tumors,Progression-free survival curves for chemotherapy, anti-PD-1- and anti-CTLA-4- checkpoint blockers,Different processes underlying primary and/or secondary resistance to checkpoint blocking antibodies in solid tumors,Therapeutic options to target immune resistance,Immune effects of molecular alterations within the tumor microenvironment are illustrated,Adaptive clinical trial design allows improved therapeutic decisions,肿瘤细胞表观遗传改变与逃逸,Crosstalk between cancer cells and the milieu of immune and stromal cells within the tumour microenvironment,The Janus-faced roles of DNMT and HDAC inhibition in tumour immune surveillance and escape mechanisms,（一）瘤细胞缺乏激发免疫应答所必需的成分 1. 肿瘤抗原免疫原性弱或抗原调变 2. MHC抗原表达异常 影响T细胞识别肿瘤抗原 3. 肿瘤细胞表面“抗原覆盖”或被封闭 （如唾液粘多糖或封闭因子） 4. 肿瘤抗原的加工、提呈障碍 （LMP、TAP表达） 5. 协同刺激分子表达 肿瘤抗原特异性T细胞无能,(二)肿瘤细胞的逃逸和免疫刺激 肿瘤早期瘤细胞量少、肿瘤抗原编码基因突变 干扰或逃避机体对肿瘤抗原的免疫识别 （三）肿瘤抗原诱发免疫耐受 * 幼稚淋巴细胞接触肿瘤抗原诱发免疫耐受 （四）肿瘤细胞抗凋亡及诱导效应细胞凋亡 * 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Fas信号传导分子获得性缺陷 抵制FasL介导的细胞凋亡,（五）机体免疫功能异常 * 机体免疫系统功能障碍（CTL、NK、DC） * 恶性肿瘤直接或间接抑制机体免疫功能 * 细胞因子及其受体表达异常 生长因子效应 细胞恶性增殖 * 某些粘附分子表达异常 肿瘤细胞浸润和转移 * T细胞的抑制性功能亚群 抑制CD4+和CD8+T细胞增殖与功能,免疫抑制,调节性树突状细胞（regDC） 肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 髓样前体抑制细胞（MDSC） 调节性T细胞（Treg） 调节性B细胞,肿瘤微环境中的DC免疫抑制,肿瘤相关的巨噬细胞 （Tumor Associated Macrophage, TAM）,巨噬细胞不是均一的细胞群，其表型和功能表现出高度的异质性和可塑性。,肿瘤微环境诱导M1细胞向M2细胞极化（分化）,MDSC 的免疫抑制功能,MDSC既能抑制适应性免疫又能抑制固有免疫,抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖和归巢； 促进M就向促进肿瘤生长的M2转化； 阻断NK细胞分泌IFN-而抑制其胞毒活性。,肿瘤局部Treg的产生机制,COX-2、CD70、Galectin-1、IDO,作用机制 与靶细胞直接接触（膜分子间相互作用）（体内外） * CTLA-4 CD4+CD25+T细胞活化 CTLA-4(和膜型TGF-)表达增强并持续表达 抑制靶细胞增殖 * 抗CTLA-4单抗可阻断CD4+CD25+T的负调节效应。 分泌抑制性细胞因子（体内） * IL-10 抑制Th1细胞应答及产生细胞因子 抑制APC提呈抗原及产生细胞因子 * TGF-1,Treg 的免疫抑制机制,（六）肿瘤编辑（cancer immunoediting）,* 自然选择（natural selection）,1.肿瘤发生的阶段（从监视逃逸）,(1)肿瘤清除阶段 固有/适应性免疫机制清除部分肿瘤细胞。 (2)肿瘤平衡阶段 在多种肿瘤监视压力下，某些肿瘤细胞发生突变并逃逸而生存下来，即“适者生存”。 (3)肿瘤逃逸阶段 逃逸的肿瘤细胞无控制生长。,炎症两面性对肿瘤进程的双重作用 参考王红阳院士PPT,肿瘤抑制作用,肿瘤促进作用,炎性细胞的存在意味着良好的预后,结肠癌中的嗜酸性粒细胞；乳腺癌、胰腺癌中的巨噬细胞,合适激活巨噬细胞杀伤癌细胞，诱发癌症血管壁破坏,炎性细胞,炎性因子,炎性微环境,炎性细胞杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤发生发展,炎症与基因稳定性,针对肿瘤免疫逃逸的治疗对策,增强机体免疫系统的识别能力 剥除肿瘤的伪装：修饰肿瘤细胞 增强机体免疫系统的战斗力 武装战斗部队：修饰免疫细胞 制备现代化武器,缺乏新抗原,肿瘤特异性主动免疫治疗 增强肿瘤细胞TAA/TSA的表达；增强肿瘤细胞MHC分子的表达 细胞疫苗 1)基因修饰的肿瘤细胞疫苗 * 基因修饰(肿瘤抗原，MHC分子，协同刺激分子，CK/CKR，AM) 瘤细胞致瘤性免疫原性,缺乏MHC I类分子,肿瘤特异性主动免疫治疗 增强肿瘤细胞TAA/TSA的表达；增强肿瘤细胞MHC分子的表达 细胞疫苗 1)基因修饰的肿瘤细胞疫苗 * 基因修饰(肿瘤抗原，MHC分子，协同刺激分子，CK/CKR，AM) 瘤细胞致瘤性免疫原性 基因修饰树突状细胞,肿瘤特异性主动免疫治疗 增强肿瘤细胞TAA/TSA的表达；增强肿瘤细胞MHC分子的表达 细胞疫苗 1)基因修饰的肿瘤细胞疫苗 * 基因修饰(肿瘤抗原，MHC分子，协同刺激分子，CK/CKR，AM) 瘤细胞致瘤性免疫原性,肿瘤抗原肽或基因修饰的APC疫苗 * 肿瘤抗原(肽)刺激APC * 肿瘤抗原mRNA导入APC * 肿瘤抗原cDNA转染APC * DC-瘤细胞嵌合体,肿瘤特异性主动免疫治疗 增强肿瘤细胞TAA/TSA的表达；增强肿瘤细胞MHC分子的表达 细胞疫苗 1)基因修饰的肿瘤细胞疫苗；2）基因修饰的树突状细胞 * 基因修饰(肿瘤抗原，MHC分子，协同刺激分子，CK/CKR，AM) 瘤细胞致瘤性免疫原性,2019/11/15,53,可编辑,分子疫苗 （1）肿瘤相关的病毒疫苗 * 重组病毒疫苗（肿瘤抗原肽+灭活病毒） 增强肿瘤抗原的免疫原性 （2）癌基因产物分子疫苗 * 癌基因点突变(如p21ras)或易位(p210BCR-ABL) 编码产物具有较强免疫原性 （3）HSP-肽复合物肿瘤疫苗 （4）抗独特型抗体疫苗 * 某些抗独特型抗体（作为抗原内影像） 模拟抗原 作为疫苗 （5）人工合成的肿瘤多肽疫苗 * 人工合成TAA多肽 或构建表达TAA的重组病毒 作为疫苗 （6）基因工程疫苗 * 将外源基因(肿瘤Ag、MHC抗原、AM、CK、CKR)靶向导入肿瘤细胞 直接/间接增强肿瘤细胞免疫原性 刺激机体产生较强抗瘤免疫应答 * 肿瘤核酸疫苗（裸DNA疫苗） 编码肿瘤抗原的DNA(或RNA)质粒直接肌肉注射。,58,DC发现者Ralph M. Steinman教授，同时创建了基于DC的肿瘤疫苗，使自己晚期胰腺癌生存期由平均生存6个月延至6年，该产品已获美国FDA批准上市。,治疗型疫苗开创未来,原理：应用针对肿瘤细胞表面或胞内分子（如肿瘤抗原、CKR、癌基因产物等）的抗体或其他相应配体，定向地将抗瘤效应分子（药物、放射性核素、酶、毒素、超抗原或其他肿瘤毒性物质）携带至肿瘤灶局部发挥治疗作用。 方案：抗瘤抗体/杀瘤效应分子、抗瘤抗体/超抗原、抗CKR抗体/杀瘤效应分子、CK/杀瘤效应分子、双特异性抗体等。,基于抗体的靶向治疗,Immunotherapy,Antibody-based: Naked antibody, bi-, tri-,specific antibody Antibody-drug conjugate (ADC) Antibody-cytokine conjugate (ACC),Immune cell based:,Immune cell based: Cytokine induced killer cell (CIK),Antibody-directed, cytokine boosted, cell therapy: CAR-T, CAR-NK,双功能抗体靶向治疗,63,Nature Medicine 2012年报道，根据Thomson Reuters Pharma的预测，2012年销售前十位的药物中抗体占7个。,抗体开创未来,64,抗体开创未来,64,第二代广谱高效抗癌抗体评为Science 2013年度十大科技进展榜首 （James Allison同时获2014年BREAKTHROUGH PRIZES（科学突破奖）,（James Allison）,Marcia McNutt 主编撰文祝贺,第二代抗体：抗肿瘤单克隆抗体(CTLA-4 mAb； PD-1/PD-L1 mAb),T细胞Exhaust的膜分子的发现及其治疗途径 仅是肿瘤免疫治疗新时代的开始,细胞因子治疗 * 外源性细胞因子治疗、细胞因子导向疗法、细胞因子基因治疗。 过继性细胞免疫治疗 (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：TIL、LAK、CIK、抗CD3抗体激活的CTL、经肿瘤抗原刺激的DC等。,过继免疫细胞治疗,基因治疗 1原理 * 导入正常或野生型基因 诱发机体产生有效抗瘤免疫效应 增强对肿瘤的特异性识别 抑制或阻断肿瘤相关基因的表达 增强肿瘤对药物的敏感性,2基本策略 （1）调控癌基因与抑癌基因表达和功能 * 反义DNA、反义RNA、RNAi、核酶 抑制癌基因表达 * 克隆或表达野生型抑癌基因 恢复或增强其抑瘤效应,内源dsRNA or 外源dsRNA,21-23nt dsRNA (19-25),RNAi核酸酶(Dicer),+,RNAi核酸酶,dsRNA mRNA- RNAi核酸酶,mRNA,mRNA降解,同源 gene DNA甲基化,（2）增强宿主抗肿瘤免疫功能 * 外源CK基因导入效应细胞 增强杀瘤效应 * 外源CK或共刺激分子基因导入肿瘤细胞 增强宿主抗瘤免疫应答 * 肿瘤抗原基因导入肿瘤细胞 增强肿瘤细胞免疫原性,A：转入HLA基因,A,D：转入IL-2基因,B：转入肿瘤抗原基因,C：转入B7基因,B,C,D,（3）提高化疗的疗效 1）自杀(suicide)基因疗法 酶解前药(prodrug) 提高肿瘤灶局部抗瘤药物浓度 2）多药抗性基因(multi-drug resisitance gene,MDR) 控制化疗副作用 （MDR：肿瘤细胞接触某一化疗药物后，不仅产生对该药的耐受，而且对其他结构、作用机制不同的药物也产生耐药性。） 3)肿瘤药物增敏基因 钙调素导入 癌细胞对抗癌药物（长春新碱）通透性、敏感性,（4）诱导细胞凋亡 （5）抑制端粒酶活性,4. 基因治疗的方案 (1)细胞因子基因治疗 1)将具有杀瘤效应的CK基因导入免疫效应细胞 增强免疫细胞的杀瘤效应 2)将具有免疫调节作用的CK基因转入肿瘤细胞中 制备免疫原性更强的新型瘤苗 3)将CK基因转入APC 增强APC对肿瘤抗原的提呈功能或杀瘤活性 4)将CK基因转入成纤维细胞、内皮细胞、骨髓细胞中 过继入体内持续表达细胞因子 5)裸露的CK基因表达质粒、脂质体包裹的CK表达质粒体、携带CK基因的痘苗病毒和腺病毒体内直接注射,(2)MHC基因治疗 * 肿瘤细胞的MHC抗原表达低下或缺失 * MHC基因转入肿瘤细胞制备瘤苗 (3)协同刺激分子(如B7)基因治疗 * 肿瘤细胞表达协同刺激分子水平下降 T细胞激活的协同刺激信号减弱 机体抗瘤免疫应答受阻 (4)抗体的基因治疗 * 构建抗肿瘤抗原单链抗体/膜抗原融合蛋白的基因 转入杀瘤效应细胞 表达于效应细胞膜表面的单链抗体具导向作用 * 构建胞内抗体(intrabody)基因 在胞内拮抗致瘤活性分子（如端粒酶）的作用,(5)肿瘤抗原基因治疗 * 构建TAA或TSA的免疫原性多肽基因 导入细胞制成瘤苗 增强机体的抗瘤免疫应答 (6)凋亡基因治疗 * 野生型抑癌基因（P53）导入肿瘤细胞 * Fas基因导入肿瘤细胞,(7)自杀基因(suicide gene)治疗 * 病毒导向的酶解前药疗法 (virus directed enzyme prodrug therapy,VDEPT) HSVtk基因定向导入肿瘤细胞 释放tk 使无毒性的前药(GCV)转变为毒性(磷酸化GCV) 在肿瘤灶局部维持高浓度的抗瘤药物,(8)与化疗有关的基因治疗 1）耐药基因疗法 * 将多耐药基因（MDR）转入造血干细胞 提高机体对化疗药物所致骨髓损伤的耐受性 2）肿瘤药物增敏基因治疗 提高瘤细胞对药物的敏感性,(9)综合性基因治疗 * 联合基因治疗 CK基因/CK基因、CK基因/协同刺激分子基因(IFN-/ B7-1)、CK基因/MHC基因、CK基因/肿瘤抗原基因、CK基因/自杀基因联合治疗（IL-2/TK） * 基因治疗与其它疗法联合 CK基因/化疗、CK基因/CK注射、CK基因/过继细胞 (10)抑癌基因的导入或修饰,（11）反义寡核苷酸技术，siRNA，核酶等 * 抑制肿瘤相关蛋白表达 1)抑制血管新生相关分子(如血管生成素) 2)抑制促进血管内皮细胞生长的因子（FGF、VEGF） 3)抑制端粒酶活性 4)抑制癌基因产物表达 5)抑制凋亡抑制分子(bcl-2) 6)抑制效应性T细胞表达Fas,Application of Immunocytokines for Cancer Therapy,Development of Tumor Vaccines,肿瘤患者的免疫治疗,主动免疫治疗 细胞疫苗 分子疫苗 DNA疫苗 被动免疫治疗 细胞因子治疗 免疫相关基因治疗 细胞因子基因 MHC分子基因 抗体基因（胞内抗体）,被动免疫治疗,导向治疗 放射免疫治疗 抗体靶向疗法 抗体导向酶解前药疗法 靶向免疫毒素疗法 双功能抗体靶向疗法,靶向治疗,被动免疫治疗,过继免疫疗法 取对肿瘤有免疫力的供者的淋巴细胞转输给肿瘤患者，或取患者自身的免疫细胞在体外活化、增殖后再转入患者体内，使其在患者体内发挥抗肿瘤作用。 外周血淋巴细胞经IL-2激活 LAK 实体瘤中分离淋巴细胞经IL-2激活 TIL,主动免疫治疗,细胞疫苗 基因修饰的肿瘤细胞 细胞因子的基因或MHCI分子的基因，B7基因等转移入肿瘤细胞，降低致瘤性，增强免疫原性 基因修饰的树突状细胞（DC） 抗原肽负载DC,主动免疫治疗,分子疫苗 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 抗独特型抗体疫苗 人工合成肽疫苗 核酸疫苗,待解决的重点与难点,肿瘤发生和逃逸机制的新观点 肿瘤抗原 免疫效应 肿瘤干细胞,肿瘤本身具有不稳定性和异质性 逃逸； 肿瘤生存环境中的多种因素（如生长因子、营 养供给和免疫压力等）形成外界选择压力，使瘤细胞发生突变，获得某种有利其生存的基因而得以存活 。 肿瘤微环境有利于TAM、MDSC、Treg和regDC等免疫抑制性细胞产生 逃逸。,自然选择肿瘤逃逸,待揭的谜团,目前的抗肿瘤治疗方法之所以不能对肿瘤细胞斩草除根，很有可能是因为这些方法主要针对的是绝大多数已经分化的肿瘤细胞，而不能影响到肿瘤干细胞，因此治标不治本。肿瘤干细胞往往在药物治疗后处于休眠状态，即停止于细胞周期中的G0/G1期，从而得以存活，并在药物治疗后继续产生新的肿瘤细胞，使癌症复发； 只有治疗方法直接针对肿瘤干细胞时，才能彻底根除患者体内的肿瘤。,肿瘤干细胞为癌症治