肿瘤免疫课件

第二十章肿瘤免疫Page173,2013,2016年,免疫监视,突变的细胞衰老凋亡的细胞,“非己成分”,免疫系统,识别清除,肿瘤,免疫系统与肿瘤发生具有十分密切的关系免疫系统能通过多种免疫效应机制杀伤或清除肿瘤细胞肿瘤细胞也能通过多种免疫逃逸机制抵抗或逃避免疫系统对它的杀伤或清除,机体免疫功能状态与肿瘤的发生发展密切相关,肿瘤免疫学,肿瘤抗原,是否存在,性质特点,免疫系统对肿瘤的免疫效应机制,肿瘤的免疫逃逸机制,诊断和防治,20世纪50年代，才确证肿瘤抗原的存在，并证明其所诱导的机体免疫应答具有特异性的抗肿瘤作用。目前已发现的数千种肿瘤抗原已经广泛应用于肿瘤的诊断和防治。,第一节肿瘤抗原,肿瘤抗原是指细胞癌变过程中出现的新抗原（neoantigen）、肿瘤细胞异常或过度表达的抗原物质的总称。分类：肿瘤抗原特异性肿瘤抗原的产生机制,一、肿瘤抗原的分类和特征（一）根据肿瘤抗原特异性分类1肿瘤特异性抗原（tumorspecificantigen,TSA）：指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一类抗原。最初通过免疫排斥实验被发现，故又称为肿瘤特异性移植抗原（tumorspecifictransplantationantigen,TSTA）或肿瘤排斥抗原（tumorrejectionantigen,TRA）理化因素或病毒诱生的肿瘤抗原多为TSA,发现和鉴定TSA途径：A.移植排斥法B.CTL“探针”筛选cDNA表达文库法,移植排斥实验的敏感性较低，只能检出免疫原性强的肿瘤抗原，无法发现虽能诱导特异性肿瘤免疫应答但不足以排斥肿瘤的免疫原性弱的肿瘤抗原。,cDNA文库：是以特定的组织或细胞mRNA为模板，逆转录形成的互补DNA（cDNA）与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌形成重组DNA克隆群，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织或细胞的cDNA文库。cDNA文库特异地反映某种组织或细胞中，在特定发育阶段表达的蛋白质的编码基因，因此cDNA文库具有组织或细胞特异性。,正常组织细胞,肿瘤细胞,肿瘤细胞丢失的基因,肿瘤细胞表达的基因1,肿瘤细胞表达的基因2,2肿瘤相关抗原（tumor-associatedantigen,TAA）:是指肿瘤细胞和正常细胞组织均可表达的抗原，只是其含量在细胞癌变时明显增高。此类抗原只表现出量的变化而无严格肿瘤特异性胚胎抗原（fetalantigen）、组织特异性分化抗原、过量表达的抗原等均为TAA。,（二）根据肿瘤抗原产生的机制分类1突变基因或癌基因的表达产物：这类抗原是细胞癌变过程中新合成的蛋白质，机体对此类分子未形成自身耐受，可诱导机体产生特异性免疫应答反应。但目前这类肿瘤抗原尚未在肿瘤的靶向治疗方面得到广泛应用。癌基因编码的蛋白突变的抑癌基因编码的蛋白,2异常表达的细胞蛋白：（1）正常细胞也表达（水平低）但在肿瘤细胞出现了异常表达（2）肿瘤睾丸抗原：在机体出生后只表达于睾丸或卵巢等生殖母细胞（不表达MHC类分子）,3致癌病毒表达的肿瘤抗原：可为免疫系统所识别的新抗原。此类抗原是由病毒基因编码的，被称为病毒肿瘤相关抗原。同一种病毒诱发的不同类型肿瘤（无论其组织来源或动物种类如何不同），均可表达相同的抗原。免疫原性较强，可以引起T细胞应答。,多种病毒与肿瘤的发生相关,4、胚胎抗原：是指在胚胎发育阶段由胚胎组织产生的正常成分，在胚胎后期减少，出生后逐渐消失，或仅存留极微量。但细胞癌变时，此类抗原可重新合成而大量表达。,胚胎抗原分为两种分泌性抗原：由肿瘤细胞产生和释放，如肝癌细胞产生的甲胎蛋白（alpha-fetoprotein,AFP）。膜抗原：疏松地结合在细胞膜表面，容易脱落，如结肠癌细胞表达的癌胚抗原（carcinoembryonicantigen,CEA）。AFP、CEA作为肿瘤血清标志物已常规用于肿瘤的诊断，其含量的上升可作为肿瘤诊断、复发和预后判断的辅助性指标。,5、组织特异性分化抗原：分化抗原是细胞在分化成熟不同阶段出现的抗原，不同来源、不同分化阶段的细胞表达不同的分化抗原。组织特异性分化抗原是仅在某些特定的组织细胞中表达的分化抗原。一些肿瘤细胞会表达组织特异性分化抗原。CD20是B细胞表面的一种分化抗原，在某些肿瘤如部分B细胞非霍奇金淋巴瘤、胸腺瘤等患者中可以检测到CD20。靶向CD20的基因工程抗体（商品名rituxan）能够通过多种机制杀伤表达CD20的肿瘤细胞，成为全球第一个被批准用于临床治疗非霍奇金淋巴瘤的单克隆抗体，目前已在临床推广应用。前列腺特异抗原（PSA）是前列腺癌早期诊断、检测治疗反应和判断预后的重要血清标志物。,6糖基化等原因导致异常的细胞蛋白及其产物：多种肿瘤细胞表面常过量表达或表达结构异常的糖脂或糖蛋白，此类肿瘤抗原既可用作肿瘤诊断的标志物，也可用作肿瘤免疫治疗的靶分子。,肿瘤抗原的分类和特征（一）根据肿瘤抗原特异性分类1肿瘤特异性抗原2肿瘤相关抗原：胚胎抗原、组织特异性分化抗原、过量表达的抗原（二）根据肿瘤抗原产生的机制分类1突变基因或癌基因的表达产物2异常表达的细胞蛋白3致癌病毒表达的肿瘤抗原4胚胎抗原5.组织特异性分化抗原6糖基化等原因导致异常的细胞蛋白及其产物,二、肿瘤细胞的免疫原性大多数肿瘤细胞抗原的免疫原性比较弱，难以诱导机体产生有效的免疫应答AFP、CEA本身的免疫原性很弱，因为曾在胚胎期出现过，机体对其已形成免疫耐受，所以很难引起免疫系统对肿瘤细胞的杀伤效应。通过氨基酸突变改构CEA，可以提高CEA的免疫原性，如果改构的CEA与高效免疫佐剂合用，可诱导出较强的抗肿瘤免疫应答。,第二节机体抗肿瘤的免疫效应机制,宿主免疫功能低下或受抑制,肿瘤进行性生长时，肿瘤患者的免疫功能也会受到肿瘤的抑制,一、宿主对肿瘤的免疫应答特点,抗肿瘤免疫包括体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫。对于大多数免疫原性强的肿瘤，特异性免疫应答是主力，对于免疫原性弱的肿瘤，固有免疫应答更有意义。一般认为细胞免疫（CTL）是抗肿瘤的主力军，体液免疫通常仅在某些情况下起协同作用。,二、机体抗肿瘤的主要免疫效应机制,（一）免疫效应细胞的抗肿瘤作用1、T细胞介导的特异性抗肿瘤免疫CTLTh,2、固有免疫细胞的抗肿瘤效应（1）NK细胞的抗肿瘤作用：肿瘤细胞MHC类分子缺如，不能与NK的抑制性受体结合，其表面的糖类配体可与NK细胞表面的活化性受体结合而激活NK细胞，杀伤肿瘤细胞。,（2）巨噬细胞的抗肿瘤作用提呈肿瘤抗原诱导免疫应答吞噬并销毁肿瘤细胞通过ADCC杀伤肿瘤细胞通过分泌TNF、NO等细胞毒性因子间接杀伤肿瘤细胞可以被肿瘤细胞分泌的成分驯化，成为免疫抑制性巨噬细胞，促进肿瘤发展。,（二）免疫效应分子的抗肿瘤作用,1、抗体在抗肿瘤免疫中的作用（1）激活补体溶解肿瘤（2）IgG介导ADCC（3）介导调理作用（4）封闭肿瘤细胞上的某些受体，如封闭肿瘤细胞表面转铁蛋白受体，抑制肿瘤细胞生长。某些情况下，肿瘤特异性抗体非但不能杀伤肿瘤细胞，反而会干扰特异性细胞免疫应答对肿瘤细胞的杀伤作用，这种具有促进肿瘤生长作用的抗体被称为增强抗体（enhancingantibodies）抗体还可使肿瘤细胞的粘附特性改变或丧失，促进肿瘤细胞转移。,2、其他免疫效应分子的作用细胞因子补体分子,宿主对肿瘤的免疫应答特点（固有免疫、适应性免疫）对于免疫原性强的肿瘤，特异性免疫应答是主力；对于免疫原性弱的肿瘤，固有免疫应答更有意义。一般认为细胞免疫（CTL）是抗肿瘤的主力军，体液免疫通常仅在某些情况下起协同作用。某些情况下，肿瘤特异性抗体非但不能杀伤肿瘤细胞，反而会干扰特异性细胞免疫应答对肿瘤细胞的杀伤作用，这种具有促进肿瘤生长作用的抗体被称为增强抗体（enhancingantibodies）。目此外，抗体还可使肿瘤细胞的粘附特性改变或丧失，促进肿瘤细胞转移。该现象的作用机制尚不清楚。,第三节肿瘤的免疫逃逸机制免疫监视肿瘤的免疫逃逸机制相当复杂，涉及到肿瘤细胞本身、肿瘤生长的微环境和宿主免疫系统等多个方面,一、肿瘤细胞所具有的逃避免疫监视的能力1肿瘤细胞的抗原缺失和抗原调变抗原缺失：肿瘤细胞表达的抗原与正常蛋白差别很小，故免疫原性弱，无法诱发机体产生足够强度的抗肿瘤免疫应答清除肿瘤细胞。抗原调变（antigenicmodulation）：指在机体抗肿瘤免疫的压力下，肿瘤细胞表面抗原减少或丢失，从而使肿瘤细胞逃避免疫细胞的识别和杀伤。,2肿瘤细胞MHC类分子表达低下,3肿瘤细胞共刺激信号异常B7等正共刺激分子表达缺陷PD-L1等负共刺激分子表达,4肿瘤细胞表达或分泌免疫抑制分子：肿瘤细胞分泌TGF-、IL-10等抑制性细胞因子，抑制机体抗肿瘤免疫应答肿瘤细胞分泌能促进肿瘤细胞生长的表皮细胞生长因子,5肿瘤细胞的抗凋亡作用肿瘤细胞可高表达多种抗凋亡分子（如Bcl-2），不表达或弱表达Fas等凋亡诱导分子，从而抵抗CTL等诱导的凋亡，逃避杀伤效应。,6某些肿瘤细胞表面可表达FasL和抑制性分子，诱导肿瘤特异性T细胞凋亡和抑制T细胞的活化与增殖。7肿瘤细胞可通过主动诱导荷瘤机体产生Treg和髓源性抑制细胞（myeloid-derivedsuppressorcells,MDSC）抑制机体的免疫应答。,二、肿瘤微环境的作用机体内突变的细胞如果居于适宜其生长的微环境内，便会不断生长和增殖而形成肿瘤，此微环境即为肿瘤微环境肿瘤微环境内有能抑制肿瘤细胞生长、增殖的多种成分如免疫效应细胞和免疫效应分子肿瘤微环境内有促进肿瘤细胞生长、增殖和转移的多种成分如各种免疫抑制性细胞（Treg、肿瘤相关巨噬细胞、髓源性抑制细胞）及一些免疫抑制分子：这些免疫抑制细胞和分子部分来源于身体其他部位，部分是由肿瘤细胞分泌的免疫抑制因子诱导产生,三、宿主免疫功能的影响宿主免疫功能低下或缺陷宿主抗原提呈细胞功能低下或缺陷存在“增强抗体”或“封闭因子”,第四节肿瘤免疫诊断和免疫防治一、肿瘤的免疫诊断诊断评估定位,检测肿瘤抗原是目前最常用的肿瘤免疫诊断方法血清或其他体液中的肿瘤抗原：AFP-原发性肝细胞性肝癌CEA-直肠结肠癌，CA199-胰腺癌PSA-前列腺癌,131I标记抗CEA单抗闪烁成像示结肠癌肺肝转（左：胸X光片）,民间俗语是癌治不好，治好不是癌10个癌9个埋，剩下一个不是癌癌症=绝症=死亡医学论断（WHO）：1/3的癌症得到预防；1/3的癌症可以治愈，长期存活；1/3的晚期患者经过积极的综合治疗,可以延长生命,减少痛苦。,二、肿瘤的免疫治疗肿瘤免疫治疗的理想机制：诱导肿瘤细胞自身生长停滞或凋亡激发机体产生肿瘤特异性免疫应答肿瘤免疫治疗的关键是克服宿主对肿瘤细胞的免疫忽视状态。,手术疗法,肿瘤,放射疗法,化学药物疗法,免疫疗法,肿瘤免疫治疗主要分为主动免疫治疗：激发宿主抗肿瘤免疫应答被动免疫治疗：外源性免疫效应物质直接作用于肿瘤细胞主动+被动免疫调节剂非特异性的增强宿主的免疫功能,1.肿瘤的主动免疫治疗：是利用肿瘤抗原的免疫原性，采用各种有效的免疫手段使宿主免疫系统产生针对肿瘤抗原的抗肿瘤免疫应答。即给荷瘤宿主注射具有免疫原性的瘤苗。该疗法应用的前提是要综合考虑肿瘤的免疫原性和宿主的免疫功能状态，以保证瘤苗免疫后能激发宿主产生抗肿瘤免疫应答。该类方法对于清除手术后残留的微小转移瘤灶和隐匿瘤、预防肿瘤复发与转移有较好的效果。,灭活的瘤苗异构的瘤苗抗独特型抗体瘤苗分子疫苗：采用化学合成或基因重组的方法制备的肿瘤抗原多肽或者多肽与佐剂的融合蛋白等形式的蛋白多肽瘤苗基因修饰肿瘤细胞：将某些细胞因子基因、共刺激分子基因、MHC类抗原分子基因等转移入肿瘤细胞后所制成的免疫原性增强的基因修饰瘤苗DC瘤苗：用已知的肿瘤抗原或者肿瘤细胞甚至肿瘤组织的裂解物（含有已知和未知的肿瘤抗原）预先在体外致敏树突状细胞，然后将携带肿瘤抗原信息的树突状细胞细胞输入机体通过清除抑制性细胞如Treg或者阻断免疫抑制性途径如应用抗CTLA-4抗体,以增强瘤苗诱导抗肿瘤免疫应答的效果,2.肿瘤的被动免疫治疗：是给机体输注外源性的免疫效应物质包括抗体、细胞因子、免疫效应细胞等，由这些外源性的免疫效应物质在宿主体内发挥抗肿瘤作用。该疗法不依赖于宿主本身的免疫功能状态，即使宿主免疫功能处于低下状态，其仍能比较快速地发挥治疗作用。,被动免疫治疗：基因工程抗体细胞因子效应细胞,被动免疫治疗的特点：立即获得相应免疫力，无诱导潜伏期不依赖机体免疫状态，迅速发挥作用持续时间不如主动免疫长，无免疫记忆,目前疗效确切的基因工程抗体靶向抗原为人类表皮生长因子受体-2（humanepidermalgrowthfactorreceptor-2,HER-2）的Herceptin（商品名）-乳腺癌靶向抗原为CD20的Rituxan（商品名）-B细胞淋巴瘤靶向抗原为表皮生长因子受体（EGFR）的Erbitux（商品名）-转移性结直肠癌,肿瘤的靶向治疗：抗体与某些能够直接杀伤肿瘤细胞的物质如毒素、化疗药物、放射性核素的偶联物可在很小的范围内杀伤肿瘤细胞。,目前临床用于肿瘤免疫治疗的基因工程细胞因子,肿瘤的过继治疗：体外扩增和激活的免