肿瘤免疫和免疫治疗

1、DEPARTMENT OF IMMUNOLOGYDepartment of ImmunologyShanghai Medical College of Fudan University洪晓武：洪晓武：021-54237093021-Tumor ImmunityTumor AntigenTumor Immunotherapy一、肿瘤抗原一、肿瘤抗原 寻找和发现新型肿瘤抗原的技术得到了快速发展 越来越多的肿瘤抗原在肿瘤的诊治中得到了应用寻找和发现新型肿瘤抗原的技术寻找和发现新型肿瘤抗原的技术1. Autologous Typing： 基本原理：患者血清通过补体介导杀伤肿瘤细胞 最早采用的方法（PN

2、AS，1978） 效率低，仅发现了数种肿瘤抗原2. 生化技术：洗脱洗脱纯化纯化（HPLC）MHC I结合肽结合肽自体自体CTL克隆克隆致敏肿瘤细胞致敏肿瘤细胞杀伤杀伤 得益于蛋白纯化技术的发展（Nature，1990） 必须建CTL克隆，仅发现了数种肿瘤抗原3. 以T细胞为基础的肿瘤抗原鉴定技术得益于基因文库技术的发展（Science ，1991）需构建CTL克隆和肿瘤细胞株4. 重组cDNA文库的血清学分析技术（SEREX）cDNA噬菌体表达文库噬菌体表达文库受体菌受体菌转膜转膜患者血清患者血清二抗二抗阳性克隆阳性克隆建库建库筛库筛库测序和分析测序和分析SEREX的特点（PNAS，1995）

3、 克服了必须构建T细胞克隆的难题 高效，迄今已经通过此方法发现了2000多种肿瘤抗原部分重要的肿瘤抗原及其产生机制部分重要的肿瘤抗原及其产生机制产生机制产生机制肿瘤抗原肿瘤抗原肿瘤肿瘤致癌病毒产物致癌病毒产物人乳头瘤病毒人乳头瘤病毒E6和和E7蛋白蛋白宫颈癌宫颈癌EB病毒核抗原病毒核抗原1（EBNA-1）蛋白）蛋白EBV相关淋巴瘤、鼻咽癌相关淋巴瘤、鼻咽癌猿猴空泡病毒猿猴空泡病毒40(SV40) T抗原抗原 SV40诱导的啮齿类动物肿瘤诱导的啮齿类动物肿瘤基因突变或（抑）癌基因基因突变或（抑）癌基因产物产物突变的突变的P53蛋白蛋白约约50%人类肿瘤人类肿瘤突变的突变的Ras蛋白蛋白约约10%

4、人类肿瘤人类肿瘤过表达的过表达的Her-2/neu乳腺癌等乳腺癌等糖基化蛋白糖基化蛋白神经节苷脂神经节苷脂GM2和和GD2黑色素瘤黑色素瘤正常组织中的隐蔽抗原正常组织中的隐蔽抗原黑色素瘤抗原黑色素瘤抗原(MAGE)-1、MAGE-3 等等黑色素瘤等黑色素瘤等色素分化抗原色素分化抗原Gp100 、MART 黑色素瘤黑色素瘤胚胎抗原胚胎抗原癌胚抗原癌胚抗原(CEA)结肠癌等多种肿瘤结肠癌等多种肿瘤甲胎蛋白（甲胎蛋白（AFP）肝癌肝癌分化抗原分化抗原CD10、CD20B淋巴瘤淋巴瘤前列腺特异抗原前列腺特异抗原(PSA)前列腺癌前列腺癌二、肿瘤免疫和免疫逃逸机制二、肿瘤免疫和免疫逃逸机制免疫平免疫平衡

5、状态衡状态肿瘤局部微环境内的抑制性细胞亚群肿瘤局部微环境内的抑制性细胞亚群 调节性调节性T细胞（细胞（regulatory T cells, Treg） 髓系来源的抑制性细胞髓系来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs） 肿瘤相关巨噬细胞（肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages, TAM） 调节性调节性NK细胞（细胞（regulatory NK cells） 调节性树突状细胞（调节性树突状细胞（ regulatory DC） 肿瘤调节性T细胞tumor regulatory T cells,Treg 1

6、975年提出抑制性T细胞可能在肿瘤的发生发展中发挥重要作用（ Immunol. Commun., 1975, 4, 201217）（1）Treg在肿瘤免疫中的作用研究历史在肿瘤免疫中的作用研究历史 1980年的实验研究首次报道了抑制性T细胞对抗肿瘤免疫功能的抑制作用（ J Exp Med. 1980;151:69-80） 1990首次获得抑制性T细胞克隆并明确提出体内存在抑制性T细胞对抗肿瘤免疫的抑制作用（ J Immunol, 1990,145,2359-64） 1999年动物实验发现去除Treg能增强抗肿瘤免疫（ J Immunol. 1999;163:5211-8） 2001年发现患者肿

7、瘤局部Treg数量增多（Cancer Res. 2001 ;61:4766-72 ） 2003年动物实验证明Treg在肿瘤局部占优势会促进肿瘤的生长（Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(19):10902-6） 2004年证明人类肿瘤局部Treg数量与肿瘤的进展和预后相关 （Nat Med. 2004;10:942-9） 2004年明确提出Treg在肿瘤免疫的调节中发挥着关键作用（J Exp Med，2004， 200：771-82） 2004年证明人类肿瘤局部Treg通过细胞间的直接接触对效应T细胞的抑制作用（Immunity. 2004 ;20:107-1

8、8 ）Treg对NK细胞的抑制Treg对NKT细胞的抑制 2005年证明Treg对肿瘤免疫的抑制作用发生在肿瘤局部且逆转这种抑制作用即使对于晚期肿瘤也具有治疗作用（J Exp Med，2005， 201：779-91） 2005年提出并证明存在肿瘤特异性Treg（ J Immunol. 2005 ;175:5058-66 ， Blood，2005，106：1008-11） 2005年报道了靶向清除Treg临床应用项目（J Clin Invest，2005：115：3623-33） 2006年后Treg在肿瘤免疫和免疫治疗中的作用及其机制得到了深入研究（Nat Rev Immunol， 2006

9、，6：295-307，J Immunol. 2007 ;178:2155-62 ） 2007-2008年针对Treg的肿瘤治疗思路的改变（Nat Rev Cancer，2007：880-7，J Exp Med，2008，205：825-39）2009年Treg的作用得到进一步确认 Liu Z, Kim JH, Falo LD Jr, You Z. Tumor regulatory T cells potently abrogate antitumor immunity.J Immunol. 2009 May 15;182(10):6160-7 Beyer M, Schultze JL. Cur

10、r Pharm Des. Regulatory T cells: major players in the tumor microenvironment. 2009;15(16):1879-92（2）肿瘤）肿瘤Treg的产生机制的产生机制一种肿瘤诱导的一种肿瘤诱导的CD4+CD69+CD25- 调节调节性性T细胞发现和功能研究细胞发现和功能研究肿瘤诱导肿瘤诱导CD4+CD69+CD25- 调节性调节性T细胞产生细胞产生CD4+CD69+CD25- T细胞抑制细胞抑制CD4 T细胞反应细胞反应J Immunol, 2009（3）肿瘤）肿瘤Treg抑制作用的机制抑制作用的机制（4）针对肿瘤）针对肿

11、瘤Treg的免疫治疗的免疫治疗depletingmanaging非特异性非特异性Treg的清除的清除（CD25 mAb、IL-2+白喉毒素、foxp3 mRNA转染DC等）特异性特异性Treg的的清除清除提高效应提高效应T细胞抗细胞抗Treg的抑制作用的的抑制作用的能力能力（A20-silenced DCs）阻断阻断Treg的的趋化和聚集趋化和聚集抑制抑制Treg的的功能功能（针对STAT3、IL-10等）抑制抑制Treg的分化的分化控制控制Treg的分化方的分化方向向控制控制Treg的功能联的功能联合生物治疗合生物治疗Rech AJ, Vonderheide RH.Clinical use

12、of anti-CD25 antibody daclizumab to enhance immune responses to tumor antigen vaccination by targeting regulatory T cells. Ann N Y Acad Sci. 2009 Sep;1174:99-1062.肿瘤相关巨噬细胞肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages, TAM） 巨噬细胞巨噬细胞 M 是体内功能最为活跃的细胞之一是体内功能最为活跃的细胞之一 表达数十种受体表达数十种受体 产生数十种酶产生数十种酶 分泌近百种生物活性产物分泌近百种生

13、物活性产物 巨噬细胞的特点巨噬细胞的特点巨噬细胞的来源巨噬细胞的来源肺：肺：肺泡巨噬细胞肺泡巨噬细胞肝：肝：枯否（枯否（Kupffer）细胞）细胞脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞浆膜腔：浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞胸、腹腔巨噬细胞神经组织：神经组织：小胶质细胞小胶质细胞骨：骨：破骨细胞破骨细胞关节：关节：滑膜滑膜A型细胞型细胞不同部位的巨噬细胞不同部位的巨噬细胞与巨噬细胞功能相关的表面标志与巨噬细胞功能相关的表面标志MHC II类分子类分子FcR与与CR趋化因子受体趋化因子受体其他受体：如其他受体：如GM-CSF、M- CSF等的受体等的受体巨噬细胞的分泌产物巨噬细胞的

14、分泌产物种类种类 实例实例 补体补体 C1C9，B、D、I、H因子，C1抑制物 凝血因子凝血因子 V、V、X、X因子，凝血酶原 酶类酶类 各种中性蛋白酶，酸性水解酶，溶菌酶 生物活性酯类生物活性酯类 花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯等） 激素样物质激素样物质促肾上腺皮质激素，内啡肽 细胞因子细胞因子 IL-1、IL-3、IL-6，TFN-a,IFN-a,、FGF 反应性中间产物反应性中间产物 活性氧、亚硝酸盐 其他其他 多种生长因子及刺激因子，嘌呤及嘧喧产物， 各种结合蛋白、连接蛋白及酶抑制物、 VitD3等 rested M responsive M stimulated M activa

15、ted M 病原体病原体signalLFA-1MHC-II细胞增生细胞增生趋化，杀菌趋化，杀菌提呈提呈Ag，激活激活LC，First signal:MAF/IFN- ,MSFsecond signal:LPS/IFN- ,MSF,CK,12The process of M activation3Biologic effects Biologic effects of M rested M responsive M stimulated M activated M suppressor M 病原体病原体signalLFA-1MHC-II细胞增生细胞增生趋化，杀菌趋化，杀菌提呈提呈Ag，激活激活L

16、C，过度活化过度活化适度活化适度活化PGE抑制免疫功能抑制免疫功能杀瘤，杀菌杀瘤，杀菌First signal:MAF/IFN- ,MSFsecond signal:LPS/IFN- ,MSF,CK,123The process of M activation 激活的巨噬细胞通过产生激活的巨噬细胞通过产生TNF及及IL-1等效等效应因子直接或间接杀伤肿瘤细胞应因子直接或间接杀伤肿瘤细胞 TAM通过产生肿瘤血管生长因子（通过产生肿瘤血管生长因子（tumor angiogenesis factor, TAF）等机制促肿瘤生）等机制促肿瘤生长和转移长和转移 国外医学：免疫学分册. 1990年第13卷

17、第2期：60-65 巨噬细胞的分型巨噬细胞的分型过敏性反应和寄生虫感染过敏性反应和寄生虫感染介导介导Th2型活化和免疫调控型活化和免疫调控 介导免疫调控，参与基介导免疫调控，参与基质沉积和组织修复质沉积和组织修复 Paola Allavena，Antonio Sica，Cecilia Garlanda，Alberto Mantovani.The Yin-Yang of tumor-associatedmacrophages in neoplastic progression and immune surveillance。Immunological Reviews 2008. 222: 155

18、161（1）TAM的来源的来源 表达低水平表达低水平MHC-II 抗原呈递功能低下抗原呈递功能低下 分泌高水平的免疫分泌高水平的免疫抑制性细胞因子如抑制性细胞因子如IL-10和和TGF-， 炎症性细胞因子炎症性细胞因子IL-12、IL-6、IL-1、TNF的产生显著低的产生显著低下下 产生较低水平的产生较低水平的NO、ROIs等等 （2）TAM的功能特点的功能特点TAM的功能作用具的功能作用具有时相性和组织特有时相性和组织特异性：在不同肿瘤异性：在不同肿瘤组织、同种肿瘤的组织、同种肿瘤的不同部位以及在同不同部位以及在同一肿瘤的不同发展一肿瘤的不同发展阶段其功能亦有所阶段其功能亦有所不同。不同。

19、 肿瘤组织内肿瘤间质肿瘤坏死缺氧区域 正向正向负向负向（3）TAM的促瘤效应及相关机制的促瘤效应及相关机制 三羧氨基喹啉三羧氨基喹啉氯膦酸盐氯膦酸盐 小分子非肽类特异性CXCR4拮抗剂（4）针对）针对TAM设计肿瘤治疗的策略和思路设计肿瘤治疗的策略和思路 3. 髓系来源的抑制性细胞髓系来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs) 小鼠小鼠GR1+CD11b+DMSCs人人CD14-CD11b+ COX2（PTGS2）、）、PGE、SCF、M-CSF、IL-6、GM-CSF、VEGF 扩增、募集扩增、募集 活化活化 IFN-、IL-4、IL-

20、13、TGF- MDSC的扩增、募集和活化的扩增、募集和活化Fas信号通过信号通过PGE2募集募集MDSC促进肺癌生长促进肺癌生长Fas signal in lung cancer PGE2 MDSC recruitment promotes lung cancer growthTreg J Immunol. 2009;182:3801-3808 MDSCs促肿瘤效应促肿瘤效应 穿孔素穿孔素靶向靶向MDSCs的肿瘤免疫治疗之一：促进的肿瘤免疫治疗之一：促进MDSC的分化成熟的分化成熟 全反式维甲酸（全反式维甲酸（ATRA）、维生素）、维生素D3 靶向靶向MDSCs的肿瘤免疫治疗之二：抑制的肿瘤免疫治疗之二：抑制MDSCs的扩增的扩增 扩增、募集扩增、募集 COX2（PTGS2）、）、PGE、SCF、M-CSF、IL-6、G