肿瘤免疫-2011

肿瘤免疫学,肿瘤免疫学 研究肿瘤抗原，机体对肿瘤的免疫应答，机体免疫功能与肿瘤发生、发展和转归的相互关系，以及利用免疫学的理论和方法研究肿瘤的发病机制、预防、诊断和治疗的科学。 免疫监视（immunologic surveillance）： 免疫系统具有识别、杀伤并及时清除体内突变细胞，防止肿瘤发生的功能，称为免疫监视。免疫监视是免疫系统最基本的功能之一。 免疫监视功能过低会形成肿瘤。,主要内容,肿瘤抗原免疫编辑：免疫监视 免疫逃逸炎症与肿瘤免疫诊断和免疫治疗,一、肿瘤抗原,Tumor antigens By their patterns of expression肿瘤特异性抗原 仅表达于肿瘤细胞而不存在于正常细胞的抗原肿瘤相关抗原 非肿瘤细胞所特有，在正常细胞上也有微量表达，只是在细胞发生癌变时表达量明显增加的一类抗原。,肿瘤抗原的分类,根据肿瘤抗原的分子结构和来源不同分类,1.突变的原癌基因与抑癌基因编码的蛋白质,原癌基因（proto-oncogene）：细胞癌基因，激活后引起细胞癌变 Ras，细胞周期依赖的激酶(CDK)4抑癌基因(suppress oncogene)：突变失活致肿瘤发生 p53，p16存在于正常细胞内，参与细胞的生长代谢，突变后致肿瘤。,2.理化因素诱发的肿瘤抗原,化学致癌剂或物理致癌因素（紫外线、X射线、放射线性粉尘等）诱发机体基因突变所编码的蛋白质；肿瘤特异性移植抗原， TSTA：细胞内蛋白 质的突变体,3.异常表达的组织蛋白,过度表达的正常组织蛋白 正常细胞内低水平表达，细胞癌变后高表达 酪氨酸酶（ Tyrosinase）与黑色素瘤 瘤苗黑色素瘤抗原：Tyrosinase、Melan-A/MART-1、TRP-1、TRP-2和gp100 ( normally expressed in melanocytes),肿瘤-睾丸抗原,Cancer-testis antigen, CT-antigen正常仅表达于睾丸、卵巢、胎盘细胞恶变高水平表达：导致正常基因在错误的组织细胞内表达，或在错误的发育阶段异常表达NY-ESO-1和MAGE-3可刺激机体产生免疫应答,4.病毒基因编码的肿瘤抗原,HPV-宫颈癌 EBV-鼻咽癌 和Burkitt 淋巴瘤 HBV-肝细胞癌刺激机体产生特异性T细胞应答,5. 胚胎抗原,在胚胎发育阶段由胚胎组织产生的正常成分，出生后逐渐消失，或仅存留极微量，但当细胞癌变时，此类抗原可重新合成而大量表达。肝癌: AFP(alpha-fetoprotein) 消化道肿瘤: CEA（ Carcinoembryonic antigen)在某些炎症时组织、血清的含量升高,6.糖脂和糖蛋白抗原,多种肿瘤细胞表达高水平或异常的细胞表面糖脂和糖蛋白诊断指标之一治疗的靶向分子动物实验证实可刺激产生抗体神经节苷脂（gangliosides),黏蛋白（mucin,7.组织特异性分化抗原,表达于正常细胞分化成熟的不同阶段不刺激产生免疫应答肿瘤来源的诊断标志免疫治疗的靶向分子B细胞淋巴瘤：CD10, CD20,二、免疫编辑,免疫监视：机体抗肿瘤的机制 包括适应性免疫机制和固有免疫机制免疫逃逸：肿瘤逃逸机体免疫监视的机制 肿瘤方面的因素及机体因素,（一）免疫监视,适应性免疫 （1）识别肿瘤细胞 Tumor antigens （2）诱导免疫应答,细胞免疫 CTL是抗肿瘤免疫的主力,Tumor antigens DC cross presentationCD8+ TCTL,CTL杀伤特点,具有肿瘤特异性MHC限制性连续杀伤,CD4+T细胞介导的抗瘤效应,识别肿瘤抗原肽-MHC II复合物分泌细胞因子：TNF-alpha，IFN-gama辅助CD8+T细胞功能促进单核-巨噬细胞、NK细胞的杀瘤能力,体液免疫Antibodies ADCC, 激活补体,2. 固有免疫NK cells巨噬细胞树突状细胞,自然杀伤细胞( NK ),NK细胞不表达特异性抗原受体，是不同于T、B淋巴细胞的第三类淋巴细胞.CD56,CD16,1). 识别 (1). 直接识别受体 杀伤活化性受体 杀伤抑制性受体 免疫球蛋白超家族 C型凝集素超家族 识别HLA I 类分子的受体 识别非HLA I 类分子的受体 (2). FcR 识别抗体结合的靶细胞,FcR: recognize antibody covered cell -ADCCKiller activating receptor and killer inhibitory receptor,(1). 直接识别受体识别HLA I 分子的受体 1）免疫球蛋白样受体(killer immunoglobulin-like receptor, KIR) KIR2DL, KIR3DL: ITIM KIR2DS，KIR3DS：DAP-12，ITAM 2）凝集素样受体(killer lectin-like receptor，KLR) CD94/NKG2C： ITAM CD94/NKG2A To recognize the MHC-I molecules on normal cells. In normal condition, transduce inhibitory signals to inhibit the killing effect of NK cell.,(2)识别非HLA I 分子的受体 -NKG2D: Express mainly on the surface of NK and T No signal transmission Non-covalent binding with DAP-10(ITAM) MHC class chain-related molecules A/B(MIC A/B) -Natural cytotoxic receptor(NCR): NKp46,NKp30,NKp44 IgSF Express on the surface of NK cells Bind with other molecules (ITAM) Kill target cells when KIR/KLR lose their functionTo recognize the ligands on some tumor cells-transduce active signals to kill target cells,NK细胞识别自我-非我的机制： 正常情况下: 识别HLA I 分子受体， (KIR,KLR) 抑制效应 活化效应 - NK细胞不杀伤正常组织细胞 异常情况: 识别非HLA I 分子受体 ，(NCR， NKG2D) 活化效应 抑制效应 -NK 细胞杀伤靶细胞,杀伤抑制效应,杀伤活化效应,杀伤活化效应,杀伤抑制效应,肿瘤细胞表达NKG2D配体： MHC类链相关分子A 或B (MHC class chain-related molecule A or B, MICA、MICB) 肿瘤细胞MHC I分子表达低下或缺如,(2). FcR 识别结合抗体的靶细胞ADCC,2. 杀伤穿孔素(Perforin)/颗粒酶(granzymes)途径Fas/FasL途径,NK cell,Target cell,ADCC,（二）免疫逃逸：肿瘤的免疫逃逸机制肿瘤方面的因素：肿瘤细胞缺乏共刺激信号.肿瘤缺乏危险信号肿瘤细胞的抗原缺失和抗原调变肿瘤抗原被封闭肿瘤细胞MHC I分子表达低下肿瘤细胞表达免疫抑制分子诱导CD4CD25调节性T细胞，抑制肿瘤免疫应答诱导髓源性抑制细胞(MDSC)，抑制肿瘤免疫肿瘤细胞的凋亡抵抗作用机体因素,1. 肿瘤方面的因素（1）肿瘤细胞缺乏共刺激信号 大多数肿瘤细胞都表达MHC -I类分子和肿瘤抗原，若到达淋巴结，是潜在的APC，但其细胞表面通常缺乏共刺激分子的表达，不能为T提供协同刺激信号(第二活化信号)，导致T细胞无能或凋亡。,Tumors may fail to induce CTL because most tumor cells do not express costimulators.,（2） 缺乏危险信号危险信号学说 免疫细胞须接受双信号才能活化，其控制权在APC；各种导致组织损伤的危险信号均可诱导APC活化并表达共刺激分子，从而提供T细胞活化的第二信号。外源性危险信号内源性危险信号 HMGB1（高迁移率族蛋白B1）-RAGE受体、TLR2、TLR4 HSP- TLR2、TLR4,（3） 肿瘤抗原的缺陷和抗原调变 某些肿瘤细胞不表达可诱发抗肿瘤免疫反应的抗原性物质；或者肿瘤抗原与正常细胞表面蛋白的差异很小，甚至仅个别氨基酸不同，且表达量较低，故其免疫原性非常弱，难以诱发机体产生有效的抗肿瘤免疫应答。 在受到免疫攻击后，肿瘤细胞表达的抗原减少或改变性质以避免被免疫细胞杀伤，这种现象称为肿瘤细胞的抗原调变。,肿瘤抗原在肿瘤组织中的表达呈现异质性，并且在免疫治疗过程中，有时部分肿瘤细胞会发生肿瘤抗原的丢失。,（4） 肿瘤抗原被封闭 肿瘤抗原可被某些非特异性成分(如唾液粘蛋白)覆盖，或被封闭性因子(blocking factor)封闭，从而干扰免疫细胞对肿瘤抗原的识别和杀伤。,（5） MHC-分子的低表达或缺失 肿瘤细胞中MHC-分子表达降低，不能被细胞毒性T淋巴细胞(CTL)表面的TCR识别，影响肿瘤特异性CTL活化和抗肿瘤效应。,（6） 肿瘤细胞表达免疫抑制分子肿瘤细胞可分泌IL-10、TGF-，可抑制淋巴细胞增殖和 分化，可抑制DC前体细胞发育，阻止其向成熟DC分化；抑制DC（尤其肿瘤浸润部位DC）表达MHC-类分子和B7；抑制NK细胞活性。肿瘤细胞高表达IDO，抑制T细胞活化和增殖。肿瘤细胞膜表达 B7-H1, B7-H4等分子，抑制T细胞活化；肿瘤细胞膜表达 CD70，FasL 可引起活化淋巴细胞的凋亡。肿瘤细胞膜表达HLA-G 等非经典的HLA I类分子，可作为NK细胞抑制性受体的配体，抑制NK活化。,The products of tumor cells may suppress anti-tumor immune responses.,肿瘤细胞高表达IDO（吲哚胺-2，3-双加氧酶），抑制T细胞活化和增殖 色氨酸耗竭机制: IDO 过度表达后必然导致色氨酸缺乏, 抑制T 细胞增值 ; 中毒机制: 色氨酸毒性代谢产物犬尿酸和吡啶甲酸可以直接抑制活化T 细胞功能, 甚至诱导T 细胞凋亡。,（7） 诱导CD4CD25调节性T细胞，抑制肿瘤免疫应答很多肿瘤组织中都发现有调节性T细胞的聚集，这对肿瘤逃逸具有重要作用。Treg能够抑制CD4和CD8T细胞的活化、增殖。Treg还能抑制NK细胞增殖，细胞因子分泌和细胞毒作用，以及对单核/巨噬细胞、树突状细胞、B细胞等免疫活性细胞起抑制或杀伤作用。,（8） 诱导MDSC，抑制肿瘤免疫应答 来自骨髓的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC），一类表达CD11b+Gr-1+的髓样细胞，在肿瘤发生的过程中出现异常的过表达现象，大量的MDSC细胞能抑制T细胞、NK细胞和树突状细胞发挥免疫活性，导致肿瘤细胞可逃避免疫系统。,（9） 肿瘤细胞的凋亡抵抗作用 肿瘤细胞高表达多种癌基因产物(如Bcl-2家族)，抵抗由活化CTL介导的肿瘤细胞凋亡；表达FasL，诱导表达Fas的活化T细胞凋亡，利于肿瘤细胞异常增生。,CTL cell,Target cell,2.机体因素,宿主处于免疫功能低下或免疫耐受状态,（三）免疫编辑 2002 年首次提出了肿瘤免疫编辑学说： 肿瘤免疫编辑包括免疫监视和免疫逃逸， 它反映了免疫系统具有抵抗肿瘤的保护性功能，同时又对肿瘤具有塑型作用， 即对肿瘤细胞实施免疫选择压力，使弱免疫原性肿瘤细胞得以逃逸并进一步生长。 清除期（elimination）：传统的免疫监视概念 均衡期(equilibrium)：是指清除期未被完全消灭的肿瘤细胞潜伏在体内 并与免疫系统相互作用,处于平衡状态的阶段 逃逸期(escape)：指肿瘤细胞克服了免疫系统对它的拮抗作用, 从而进行性生长发展为肿瘤的阶段.,三、肿瘤相关性炎症促肿瘤,肿瘤相关炎症是指肿瘤所伴随的类似慢性炎症的炎症微环境，即肿瘤组织中的炎症介质和炎症细胞浸润、血管增生和组织重塑。炎症介质主要包括炎性细胞因子（IL-1，IL-6，TNF-等）、趋化因子（IL-8、KC和MIP2等）和前列腺素等。炎症细胞主要包括肿瘤相关巨噬细胞、肥大细胞和T细胞等，其中肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤间质中数量最多的炎症细胞群, 约占炎症细胞总数的30%-50%,肿瘤相关炎症的形成源于两条途径：外源性途径：如在流行病学上其发生与炎症相关的肿瘤：乙肝病毒感染相关的肝癌、幽门螺杆菌感染相关的胃癌和自身免疫病相关的结肠癌等。内源性途径：主要是肿瘤细胞内部癌基因异常导致肿瘤细胞表达促炎症细胞因子和趋化因子等炎症介质，从而募集炎症细胞浸润，诱发肿瘤相关炎症，如在流行病学上其发生与炎症无关的肿瘤：卵巢癌、胰腺癌和乳腺癌等。,Ret是受体型酪氨酸激酶，甲状腺乳头状癌中ret原癌基因经基因重排后被称为ret/ptc癌基因，它是由ret原癌基因与同一染色体的H4基因发生融合所致，其产生的融合蛋白使ret原癌基因编码的酪氨酸蛋白激酶发生持续激活。,肿瘤相关性炎症促肿瘤作用（1）促进肿瘤发生（2）促进肿瘤发展（3）促进肿瘤侵袭、转移,（1）促进肿瘤发生 在外源性途径形成的肿瘤相关性炎症中，炎症形成先于肿瘤发生，炎症中M1型巨噬细胞所产生的自由基（ROI和RNI)可造成组织细胞DNA损伤和突变，进而导致细胞癌变，肿瘤发生。,（2）促进肿瘤发展 炎症细胞可表达多种炎症介质，如TNF-、TGF-和IL-6，促进肿瘤细胞的存活和增殖。 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）所分泌的前列腺素PGE2和VEGF等细胞因子，可促进肿瘤内部血管生成。,（3）促进肿瘤侵袭、转移。IL-17和TNF-都可诱导乳腺癌细胞表达基质金属蛋白酶MMP-9，增强其侵袭力；TNF-可诱导卵巢癌细胞表达趋化因子受体CXCR4，促进肿瘤的淋巴结转移。,Molecular events NF- B signaling pathway STAT3 signaling pathway,肿瘤相关性炎症形成的分子机制,NF- B signaling pathwayNF- B- transcription factorI B- Inhibitory protein of NF- BIKK-I B kinase,There are five NF- B proteins in mammals (RelA, RelB, c-Rel, NF- B1, and NF- B2), and they form a variety of homodimers and heterodimers, each of which activates its own characteristic set of genes.,NF-B1 (also called p105p50) NFKB1 NF- B2 (also called p100p52) NFKB2 RelA (also named p65) RELA RelB RELB c-Rel REL,四、肿瘤的免疫诊断和免疫治疗肿瘤免疫诊断 检测肿瘤抗原肿瘤免疫治疗 主动免疫治疗 被动免疫治疗,（一）肿瘤免疫诊断检测肿瘤抗原AFP： 是当前诊断肝细胞癌最特异的标志物。CEA：是一种醣蛋白，主要在二至六个月的正常胚胎肠道中出现，七个月以后就会减少，出生后含量极低。在临床可作为大肠直肠癌的诊断、鉴别、治疗或复发的工具。CA199(Carbohydrate a