肿瘤免疫治疗--肿瘤生物治疗学基础知识

1、肿瘤免疫治疗 -肿瘤生物治疗学基础知识,福建医科大学教学医院 福建省肿瘤医院 叶韵斌,目的与要求： 肿瘤免疫学是研究肿瘤发生、发展与机体免疫系统之间的关系，以及应用免疫学原理和手段对肿瘤进行预防、诊断和治疗的一门学科。通过本课程的学习，全面了解机体的抗肿瘤免疫监视机制，包括特异性和非特异性的免疫机制；肿瘤的免疫逃逸机制；免疫编辑假说。深入认识肿瘤与免疫系统相互作用机制，了解肿瘤的生物学特性，以及肿瘤免疫治疗在肿瘤综合治疗中的地位和作用。,第一章、肿瘤免疫学概述,肿瘤免疫学（Tumor immunology）是研究肿瘤抗原、机体的免疫功能与肿瘤发生、发展和转归的相互关系；机体对肿瘤的免疫应答以及

2、肿瘤细胞逃逸免疫效应的机制；肿瘤免疫学诊断；以及免疫学预防和治疗的学科。,第二章、免疫系统的基本组成和功能,免疫细胞 细胞因子 主要组织相容性复合体、粘附分子 免疫耐受 抗肿瘤免疫应答过程 机体对肿瘤抗原的免疫应答,免疫系统是机体识别自我和非我，引发免疫应答、执行免疫效应和最终维持自身免疫稳态的组织系统 免疫器官：中枢免疫器官胸腺、骨髓 外周免疫器官淋巴结、脾脏 免疫细胞：主要是指能识别抗原，产生特异性免疫应答的 淋巴细胞等各种细胞。 细胞因子：机体的免疫细胞和非免疫细胞能合成和分泌小分 子的多肽类因子，它们调节多种细胞生理功能， 这些因子统称为细胞因子（cytokines）。 主要组织相容性

3、复合体：肿瘤抗原递呈 抗肿瘤免疫应答：细胞免疫、体液免疫 免疫耐受：是指免疫活性细胞接触抗原性物质时所表现的无应答状态（a state of specific unresponsiveness）,一、免疫细胞,（一）T淋巴细胞 -主要的抗肿瘤效应细胞 表面标志：CD3 CD8+ 抗肿瘤作用： A. 结合肿瘤抗原，杀伤肿瘤细胞 B. 分泌细胞因子 CD4+ 抗肿瘤作用： A. 辅助激活CTL,B细胞,NK，巨噬细胞; B. 分泌细胞因子：IL-2，IFN-，TFN- C. 少数属于细胞毒性T细胞具有杀瘤作用,（二）B淋巴细胞-表面标志：CD19 介导体液免疫应答 （三）NK细胞-表面标志：CD1

4、6CD56 1） 非特异性杀伤2）无MHC限制性，无需预先致敏3）不依赖抗体和补体4）ADCC5） 释放IFN-,（四）树突细胞-表面标志：CD1a、CD80、 CD40、CD86. 是目前公认的功能最强的抗原递呈细胞，高表达MHCI类和MHCII类分子 功能：DC携带抗原通过MHC限制性途径把抗原递呈给T细胞，激活T细胞而激发免疫应答,（五）巨噬细胞-表面标志：CD68 1）处理和呈递抗原 2）活化的巨噬细胞通过溶酶体酶直接杀伤 3）可通过分泌细胞因子间接杀伤肿瘤细胞 4） 合成和释放NO 5）ADCC,二、细胞因子,（一）细胞因子的定义 细胞因子（cytokines,CKs）是一类由活化的

5、免疫细胞和非免疫细胞（如成纤维细胞、血管内皮细胞、上皮细胞及某些肿瘤细胞）所分泌的小分子蛋白质的统称，能够作用于分泌细胞本身或邻近其他细胞，具有调节免疫效应、炎症反应等多种生物学活性。,（二）研究的历史 细胞因子的研究渊源始于50年代的干扰素研究和60年代的集落刺激因子研究。 基因工程技术的迅速发展，带来了细胞因子研究的突破性进展。80-90年代相继克隆出一大批细胞因子，细胞因子的化学本质是多肽，从信息传递的角度，细胞因子是生物体内一类重要的第一信使分子，是细胞内基因表达的产物。,（三）细胞因子的种类 按作用分： 调节天然免疫的细胞因子：TNF-a、 IL-1、IL-6等 调节获得性免疫的细胞

6、因子：IL-2、IL-4、IFN-等 作用于造血系统的细胞因子：CSF、IL-3、IL-7等 按细胞来源分类： 免疫细胞产生的细胞因子：IL-2、IL-3、IL-4等 非免疫细胞产生的细胞因子：IL-7、IL-8、IL-11、CSF等,细胞因子的作用方式：自分泌作用 旁分泌作用 内分泌作用。 细胞因子的作用特点：多效性 重叠性 协同性 拮抗性 双重性,研究意义,细胞因子研究具有非常重要的理论和实用意义，它有助于阐明分子水平的免疫调节机理，有助于疾病的预防、诊断和治疗，特别是利用基因工程技术生产的重组细胞因子已用于治疗肿瘤、感染、炎症、造血功能障碍等，并收到良好疗效，具有非常广阔的应用前景。,三

7、、主要组织相容性复合体、粘附分子,（一）主要组织相容性复合体 同种异体移植物移植后会发生免疫排斥反应，这是由细胞表面的同种异型抗原诱导的，这种抗原称为组织相容性抗原。体内具有多种组织相容性抗原，其中能引起强而迅速的排斥反应者称为主要组织相容性抗原，其编码的基因是一组紧密连锁的基因群，称为主要组织相容性复合体,人的MHCHLA复合体（6# 染色体）,1. 经典的HLA I类、HLA II类基因,HLA I类基因（HLA Ia）： HLA-A ( locus ) HLA-B HLA-C HLA II类基因： HLA-DP ( subrigon ) HLA-DQ ( locus A B ) HLA-

8、DR,2. 免疫功能相关基因,（1）补体gene（III类基因） （2）抗原加工、递呈相关gene（II类基因） LMP、TAP、HLA-DM HLA-DO、TAP相关蛋白gene,（3）非经典的HLA I类gene（HLA Ib） HLA-E、HLA-G、HLA-F （4）炎症相关gene TNF gene 转录调节因子 MIC（MHC I 相关 gene）：MICA、MICB HSP,（二）粘附分子 定义：是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间粘附作用的膜表面糖蛋白 作用：参与调节免疫细胞的凋亡 参与免疫应答和免疫调节 参与免疫细胞的发育和分化,B7分子：主要分布于B细胞、DC细胞、激活

9、 的单核细胞和T细胞 CD28-激活T细胞 配体 CTLA-4-抑制T细胞活化,细胞粘附因子 -intracellular adhesion molecule ICAM ICAM-1（CD54） ICAM-2（CD102） ICAM-3（CD50） 作用：介导免疫免疫细胞的活化、免疫细胞之间及免疫细胞与其他细胞的接触、免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤,(三)抗原递呈 MHC-I类分子呈递途径：参与内源性抗原的呈递过程 MHC-II类分子呈递途径：参与外源性抗原的呈递过程 抗原的交叉呈递： MHCI类分子也能递呈外源性抗原，MHCII类分子也能递呈内源性抗原。,HLA,基本概念,抗原加工：蛋白质抗原在细

10、胞内被降解成能与MHC分子结合的肽的过程。 抗原递呈：MHC分子与抗原肽结合，将其展示于细胞表面供T细胞识别的过程。 内源性抗原：细胞内产生的蛋白质抗原，包括自身抗原和非己抗原-MHC分子递呈。 外源性抗原：由细胞外摄入细胞内的蛋白质抗原，包括非己抗原和自身抗原-MHC分子递呈。,Antigens must be processed in order to be recognised by T cells,T cell response,无应答,无应答,无应答,无应答,抗原加工、递呈,抗原递呈细胞 能摄取、加工、处理抗原并将抗原信息提呈给淋巴细胞的细胞，又称为辅佐细胞。,专职APC(profe

11、ssional APC) 能组成性表达MHC-II类分子、具有较强的抗原提呈作用，包括巨噬细胞、树突状细胞、B细胞等。,兼职APC 非组成性地表达MHC-II类分子，抗原提呈能力弱，包括内皮细胞、纤维母细胞、上皮及间质细胞等。 肿瘤细胞、病毒感染细胞等也可通过MHC-I类分子途径提呈抗原。此类CTL的靶细胞属广义APC。,抗原加工递呈的意义,实现免疫系统对非己抗原的免疫监视作用 免疫调节作用,四、免疫耐受,（一）定义： 免疫耐受（immune tolerancnce）指抗原诱导特异性淋巴细胞失活或死亡，导致机体不能对该抗原产生应答的现象。,（二）T细胞免疫耐受 中枢性免疫耐受：T细胞的阴性选择

12、 T细胞的否定现象 外周性免疫耐受：生理性屏障对自身抗 原的不识别 外周血自身反应性T 细胞克隆的清除 缺乏激活信号 具有潜在自身反应性 的T细胞被抑制,（二）B细胞免疫耐受 中枢性免疫耐受：克隆排除 克隆无能(clonal anergy) 外周性免疫耐受：已活化的细胞受到大量 抗原持续刺激时，可被 诱发凋亡。,研究免疫耐受的意义及应用,1.理论方面的意义 2.临床治疗方面的意义和应用 治疗自身免疫病 防止器官移植后的排斥反应 肿瘤治疗,五、抗肿瘤免疫应答 机体抗肿瘤的免疫学效应机制,（一）细胞免疫机制 细胞免疫在机体抗肿瘤效应中起重要作用。 1、CD4+T细胞：参与B细胞、巨噬细胞、NK细胞

13、 和CTL细胞的活化和抗肿瘤效应。 A.辅助激活CTL,B细胞,NK，巨噬细胞;B.分泌细胞因子：IL-2，IFN-，TNF- C.少数属于细胞毒性T细胞，具有杀瘤作用,2、CD8+T细胞：在机体抵抗肿瘤效应中起关键作用。 CTL（细胞毒性T淋巴细胞） A.通过其细胞膜上的T细胞抗原识别受体 （TCR），特异性识别MHC分子肿瘤抗原肽复合物，引起T细胞活化、增殖，杀伤肿瘤细胞。 B.分泌细胞因子,3、抗原递呈细胞： M、DC A. 通过摄取、加工处理和递呈肿瘤抗原， 激发特异性T细胞免疫而发挥抗肿瘤效应。 B. 活化的巨噬细胞通过溶酶体酶直接杀伤, 且可通过分泌细胞因子间接杀伤肿瘤细 胞。 C

14、. 合成和释放NO D. ADCC,4. NK细胞非特异性免疫应答 A. 非特异性杀伤B.无MHC限制性，无需预先致敏C.不依赖抗体和补体D.ADCCE. 释放IFN-,（二）体液免疫机制 1、激活补体系统溶解肿瘤细胞 2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC） 3、抗体的免疫调理作用 4、抗体封闭肿瘤细胞上的某些受体作用 5、抗体使肿瘤细胞上的黏附特性改变或丧失作 用,Ag,IL-12,活化DC,Th1,DC,CTL,CD4,CD4,IL-12,NK/NKT,Tumor,IFN,IL-2 IFN,IL-12,抗肿瘤免疫应答,六、机体对肿瘤抗原的免疫应答,认识肿瘤抗原以及肿瘤抗原在免疫应答

15、中的作用,肿瘤抗原,细胞恶性变过程中出现的新抗原(neoantigen)及过度表达的抗原物质的总称。 包括突变的癌基因和抗癌基因编码的蛋白、病毒诱导的肿瘤细胞表面常常表达病毒基因编码的蛋白、共同肿瘤抗原、胚胎抗原。,肿瘤抗原的分类,根据特异性分类 1）肿瘤特异性抗原 (tumor specific antigen,TSA) 肿瘤细胞所特有的或只存在于某种肿瘤细胞而不存在于正常细胞的新抗原。 2）肿瘤相关抗原 (tumor associated antigen, TAA） 非肿瘤细胞所特有、正常细胞和其它组织上也存在的抗原，细胞癌变时，含量增加。,机体对肿瘤抗原的免疫应答,机体抗肿瘤的免疫学效应

16、机制十分复杂，涉及多种免疫成分，包括先天性免疫（非肿瘤特异性免疫）和获得性免疫（肿瘤特异性免疫），二者共同参与机体免疫机体免疫。 对于免疫原性较强的肿瘤，特异性免疫应答起主要作用 对于免疫原性较弱的肿瘤，非特异性免疫应答更重要,第三章、免疫调节机制,免疫调节-指抗原驱动的免疫应答过程中，通过免疫细胞之间，免疫细胞与免疫分子之间及免疫系统与其他系统之间的相互作用，使免疫应答维持在适当的强度和时限以保证机体免疫功能的稳定的生物学过程。 免疫细胞调节： 调节型T细胞 NK T细胞 T细胞 巨噬细胞,调节型T细胞（regulatory T cells,Treg）,促进一些抑制性细胞因子的分泌、下调免疫

17、共刺激分子和粘附分子的表达、抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、抑制自身反应性T细胞的免疫反应以及抑制传统T细胞的活化等。其免疫抑制机制尚不十分清楚,NK T细胞,是一类特殊的T细胞亚群，既表达T细胞受体，同时又能表达NK的表明标记CD161,T细胞,在抗微生物感染免疫和抗肿瘤免疫中发挥重要作用,巨噬细胞,抗肿瘤的作用机制 抗肿瘤功能的抑制及促肿瘤生长的机制,肿瘤对机体免疫功能的影响,肿瘤诱导的抑制性细胞 Ts 抑制性巨噬细胞 肿瘤诱导的体液抑制因子 封闭抗体 肿瘤细胞产物的免疫抑制作用 TGF-，IL-10,第四章、 肿瘤免疫逃逸机制,抗原缺失和调变 肿瘤细胞MHC I分子表达低下 肿瘤细胞表面抗原被封闭 肿瘤细胞缺乏协同刺激信号 肿瘤细胞的“漏逸” 免疫抑制作用 肿瘤抗原诱发免疫耐受 肿瘤细胞抗凋亡或诱导免疫细胞凋亡,肿瘤细胞“漏逸”,某些突变可以是肿瘤细胞迅速生长从而超过了机体的抗肿瘤免疫效应，导致宿主不能有效地清除大量生长地肿瘤细胞，称为肿瘤细胞地“漏逸”,肿瘤细胞的免疫原性降低,肿瘤细胞异常的HLA表型 A。正常细胞HLA I类分子表型(举例)。肿瘤细胞异常HLA I