醫(yī)學免疫學：腫瘤免疫

1、腫 瘤 免 疫Tumor Immunology 癌癥嚴重威脅著人類的生命與健康，全世界每年約有1000萬人新患癌癥，有600萬人死亡。中國每年約有170萬人新患癌癥，有120萬人喪生。癌癥已分別成為城市和農村第一和第三位的死亡原因。腫瘤免疫學：是研究腫瘤抗原性質、機體對腫瘤的免疫應答、機體免疫功能與腫瘤發(fā)生發(fā)展的相互關系以及腫瘤的免疫診斷和免疫學防治的科學。第一節(jié) 腫瘤抗原 腫瘤抗原 （tumor antigen）：在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中新出現(xiàn)或過度表達的抗原物質。 惡變細胞產生的新蛋白質分子 隱蔽狀態(tài)的抗原表位暴露 ； 胚胎抗原或分化抗原的異常； 某些基因產物過度表達； 外源性基因（如病毒基

2、因）的表達。一、根據(jù)腫瘤抗原特異性的分類 根據(jù)腫瘤抗原的特異性：腫瘤特異性抗原 （tumor specific antigen, TSA）腫瘤相關抗原 （tumor associated antigen, TAA ）（一）腫瘤特異性抗原 Tumor Specific Antigen, TSA 腫瘤細胞特有或只存在于腫瘤細胞而不存在于正常細胞的新抗原。 通過腫瘤在同種系動物間的移植而被證實，故也稱為腫瘤特異性移植抗原（tumor specific transplantation antigen, TSTA）或腫瘤排斥抗原（tumor rejection antigen, TRA）。* 該TSA是

3、通過動物腫瘤移植排斥實驗證實：腫瘤特異性移植抗原(tumor specific transplanta-tion antigen, TSTA)腫瘤排斥抗原(tumor rejection antigen , TRA)移植排斥實驗證實的是腫瘤細胞表面的部分腫瘤抗原。腫瘤特異性CTL克隆的制備（二 ）腫瘤相關抗原 Tumor Associated Antigen, TAA 非腫瘤細胞所特有、正常組織或細胞也表達，癌變細胞的表達遠超過正常細胞。 成分：腫瘤細胞表面的糖蛋白或糖脂，可被自身、同系、同種和異種動物免疫系統(tǒng)識別，并產生相應抗體。二、根據(jù)腫瘤抗原產生機制的分類 1.突變基因產生的抗原：理化因

4、素誘發(fā)的腫瘤抗原。2.自發(fā)性腫瘤的抗原：發(fā)生機制尚未闡明，人類腫瘤抗原屬于此類。3. 病毒誘發(fā)的腫瘤抗原 :病毒誘導的腫瘤抗原4. 分化抗原：惡性腫瘤細胞形態(tài)和功能類似胚胎細胞，稱去分化（dedifferentiation）或逆分化（retro-differentiation），表達正常組織的分化抗原（如胃癌細胞可表達ABO血型抗原）或表達胚胎期分化抗原。對腫瘤組織起源的診斷及制定治療方案有一定意義。5. 胚胎抗原：胚胎發(fā)育階段產生的正常成分，出生后消失。細胞癌變時重新大量表達。分為分泌性、膜結合性。甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）、胚胎性硫糖蛋白抗原。6. 過度表達的抗原：正常細胞也產

5、生，腫瘤過度表達，包括分化抗原、信號傳導分子等。第二節(jié) 機體抗腫瘤的免疫效應機制 包括細胞免疫和體液免疫，細胞免疫在抗腫瘤免疫中起主要作用。免疫原性強的腫瘤，特異性免疫應答是主要的；免疫原性弱的腫瘤，非特異性免疫應答有更重要的意義。一、細胞免疫機制（一）T淋巴細胞 1. CD8+T細胞（CTL）：主要的效應細胞。直接或間接的殺傷腫瘤細胞。途徑：穿孔素/顆粒酶、Fas/FasL途徑。 活化的CTL釋放IFN-等，間接殺傷腫瘤細胞。釋放IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-、TNF等。IL-2和IFN-增強CTL、NK細胞和M的殺瘤效應。上調APC表達ICAM-1、CD80和CD86等，

6、促進CTL活化。分泌GM-CSF等，吸引M和嗜酸性粒細胞。CD4+CTL直接溶解腫瘤細胞。2. CD4+ T淋巴細胞：+T細胞與CTL相似，直接殺傷腫瘤細胞，類似NK細胞。在IL-2作用下， +T細胞可以TIL或LAK形式殺傷腫瘤細胞。3. + T細胞 非特異性殺傷多種腫瘤細胞，對正常細胞無作用，早期抗腫瘤免疫機制起重要作用。不受MHC限制。當腫瘤細胞表面MHC類分子發(fā)生變異或表達降低時，KAR識別腫瘤細胞相應抗原，殺傷瘤細胞。通過穿孔素/顆粒酶途徑殺傷腫瘤細胞。 （二）NK細胞：機制： 溶酶體酶殺瘤細胞。 處理腫瘤抗原, 分泌IL-1、IL-12等激活T細胞。 ADCC效應殺傷瘤細胞。 分泌

7、TNF、一氧化氮（NO）等間接殺瘤。 在非特異性和特異性抗腫瘤免疫起重要作用。非活化巨噬細胞對腫瘤細胞無殺傷作用。 （三）巨噬細胞 ：NN123N吞 噬 與 殺 傷識別 吞噬消化1. 激活補體系統(tǒng)溶解腫瘤細胞： 補體依賴的細胞毒效應（complement dependent cytotoxicity，CDC）2. 抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用：3. 抗體的免疫調理作用：二、體液免疫機制： 補體膜攻擊單位結構 MACs 造成的細胞膜損傷 C7C6C8 C5bC9多聚體4. 抗體封閉腫瘤細胞表面某些受體5. 抗體使腫瘤細胞的粘附特性發(fā)生改變或喪失6. 其他機制：形成免疫復合物，富集抗原，有利于A

8、PC向T細胞提呈腫瘤抗原。獨特型抗體（第二抗體）模擬腫瘤抗原而激發(fā)和維持機體的抗腫瘤免疫。 免疫系統(tǒng)能產生抗腫瘤免疫，但腫瘤仍能生長、轉移，說明瘤細胞有逃避攻擊的能力。瘤細胞逃避機體免疫攻擊的原因，有許多假設，隨著研究的不斷深入，對瘤細胞逃避免疫攻擊的機制有了初步的認識。第三節(jié) 腫瘤的免疫逃逸機制 TSA與正常蛋白差異很小, 表達量低，免疫原性弱，難以誘發(fā)有效抗腫瘤免疫。免疫細胞能使某些腫瘤抗原表位減少或丟失，而逃逸免疫系統(tǒng)識別，稱為“抗原調變（antigen modulation）”。1. 腫瘤抗原缺失和抗原調變腫瘤免疫刺激信號涉及MHC-抗原肽-TCR結構形成，MHC類分子、LMP、TAP

9、等相關分子的改變和缺失，對腫瘤免疫應答產生直接影響。免疫組化技術證實25%75%的腫瘤細胞有不同形式HLA表型改變。 2. 腫瘤免疫應答過程中MHC類途徑的異常 瘤細胞表面黏蛋白的改變有助于逃避免疫監(jiān)視。黏蛋白分子覆蓋在瘤細胞表面，使ADCC作用和免疫效應細胞不能激活。腫瘤抗原被封閉因子（blocking factor）封閉。封閉因子可以是封閉抗體（blocking antibody）或可溶性腫瘤抗原?？乖?抗體復合物的抗原成分封閉免疫細胞表面的抗原識別受體。3. 腫瘤抗原的“封閉”或“覆蓋” 腫瘤細胞共刺激分子表達減弱，重組腺病毒載體把B7-1轉染給小鼠乳腺癌模型可抑制腫瘤生長。 5. Th

10、1/Th2負向漂移 抗腫瘤免疫作用以Th1細胞為主，但腫瘤表現(xiàn)為Th2型細胞占優(yōu)勢。IL-2、IL-12、IFN使Th1；IL-10、IL-4、IL-5使Th2。 4. 腫瘤細胞共刺激分子表達異常 分泌抑制性CK：轉化生長因子（transforming growth factor-,TGF-）、IL-10、血管內皮生長因子（VEGF） 和PGE2等。 抑制DC發(fā)育，抑制細胞分化，促進Th1/Th2負漂移，下調共刺激分子，下調編碼穿孔素和粒酶B的基因。6. 腫瘤細胞分泌免疫抑制性因子 腫瘤細胞可自分泌腫瘤生長因子。如骨髓瘤、白血病、Kaposi肉瘤可分泌IL-6，淋巴瘤分泌IL-10。另外，腫瘤

11、細胞可刺激免疫或基質細胞產生細胞因子促進腫瘤生長。7. 自分泌和旁分泌腫瘤生長因子 少量腫瘤細胞不能激發(fā)免疫應答，反可刺激腫瘤細胞生長，即免疫刺激（immunostimulation）。而腫瘤迅速生長，免疫系統(tǒng)無足夠能力清除腫瘤細胞，即腫瘤“漏逸”（sneaking through）。8. 腫瘤細胞的“漏逸”和“免疫刺激” FasL與靶細胞Fas結合，誘導靶細胞凋亡為CTL、NK細胞殺傷腫瘤細胞的重要機制。瘤細胞Fas表達明顯下調或缺失，而FasL則高表達。10. 誘導抑制性細胞 腫瘤微環(huán)境誘導抑制性細胞產生。如TGF-、IL-10誘導T細胞表達KIR，抑制TCR介導的細胞毒作用。9. 丟失F

12、as抗原,表達FasL TIL表面CD3分子鏈缺失，且CD3分子鏈缺失與腫瘤淋巴轉移及浸潤程度相關。同時TIL伴有功能改變，如某些信號轉導分子降低，合成細胞因子能力下降。12. 表達mCRP分子 腫瘤表達補體調節(jié)蛋白mCRP，使其免受補體依賴的細胞毒作用，包括CD35、CD46、CD55、CD59等。11. TIL的結構異常或信號轉導異常 一、腫瘤的免疫診斷 1. 檢測腫瘤抗原：相關抗原如AFP、CEA 2. 檢測腫瘤抗體：抗黑色素瘤抗體 、鼻咽癌EBV抗體 3. 腫瘤的放射免疫顯像診斷： 131I-單抗+腫瘤相機照像腫瘤影像。 臨床應用：檢測AFP診斷原發(fā)性肝癌；檢測CEA診斷消化道腫瘤；檢

13、測CA199診斷胰腺癌。第四節(jié) 腫瘤的免疫診斷和治療 早期診斷和發(fā)現(xiàn)腫瘤； 提示腫瘤發(fā)生的部位和組織來源； 鑒別腫瘤惡性程度； 監(jiān)測臨床治療效果； 監(jiān)測腫瘤復發(fā)。 ELISA、免疫組化、流式細胞術檢測瘤細胞表面標記物；原位雜交法、PCR等，測定癌基因、抑癌基因、端粒酶及細胞因子基因。臨床意義：基本原理：提高腫瘤抗原的免疫原性，激發(fā)和增強抗腫瘤免疫，提高腫瘤對免疫效應的敏感性，誘導特異性效應細胞和分子，最終清除腫瘤。免疫治療僅為一種輔助療法。二、腫瘤的免疫治療1. 非特異性主動免疫治療：非特異性增強免疫活性的物質。免疫刺激物：卡介苗、短小棒狀桿菌等；細胞激動劑：轉移因子、干擾素；化學致敏劑：左旋

14、咪唑等：細胞因子：IL-2、IL-12和IL-15，促進免疫細胞活化。（一） 腫瘤的主動免疫治療2特異性主動免疫治療 腫瘤抗原或模擬腫瘤抗原刺激機體免疫系統(tǒng)，使其產生抗腫瘤特異性免疫應答。目前治療用瘤苗主要有：（1）活瘤苗：腫瘤細胞不經滅活制成。（2）減毒或滅活瘤苗：腫瘤細胞經放射線照射、化學藥物、高溫、低溫等處理制成。（3）異構的瘤苗：腫瘤細胞經過碘乙酸鹽、神經氨酸酶等修飾或病毒感染等處理，增強其免疫原性而制成。（一） 腫瘤的主動免疫治療（4）腫瘤多肽疫苗：模擬T細胞識別的腫瘤抗原決定簇，誘導特異性CTL。（5） 基因工程瘤苗：將外源基因（MHC基因、B7基因、CK基因、CAM基因等）導入腫

15、瘤細胞。（6）抗獨特型抗體瘤苗：已用于治療B細胞淋巴瘤。 （7）樹突狀細胞瘤苗（DC瘤苗）唯一能激活未致敏T細胞的APC。用TSA、TAA、裂解產物、多肽、DNA或RNA等體外沖擊DC；以IL-12、IL-2、GM-CSF等沖擊DC，或將細胞因子導入DC；特異性抗體沖擊DC。1.過繼免疫治療（adoptive immunotherapy）：對腫瘤有免疫力的供者淋巴細胞轉輸給腫瘤患者，或取腫瘤患者自身的免疫細胞在體外活化、增殖后，輸入體內。（二） 腫瘤的被動免疫治療2免疫導向治療：將化療藥物、毒素、放射性核素等細胞毒性物質與抗腫瘤的單克隆抗體（McAb）偶聯(lián)，通過McAb將細胞毒性物質帶到腫瘤灶

16、，發(fā)揮殺瘤作用。 免疫化學藥物導向治療 免疫毒素導向治療 免疫放射治療 免疫酶前體藥物導向治療 免疫超抗原療法。腫瘤相關抗原制備的單克隆抗體的應用3. 骨髓移植：取患者或健康人的骨髓回輸給患者，骨髓中的干細胞進入患者體內定居、分化、增殖，恢復造血能力或產生免疫力。治療白血病或某些實體瘤。 將細胞因子作為藥物給予機體治療腫瘤。常用有IFN-、IFN- 、IL-2、GM-CSF、G-CSF、IL-11等。 細胞因子半衰期短，需高劑量反復多次注射，有嚴重的毒副作用。細胞因子或其受體基因導入體內，使其在體內表達，發(fā)揮治療作用。（三） 細胞因子為基礎的免疫治療 將相關基因導入腫瘤細胞或效應細胞內，借助外

17、源基因及產物，抑制腫瘤細胞生長或直接殺傷腫瘤。1. 藥敏基因途徑：稱“自殺”基因療法，將化療藥物前體酶基因轉入腫瘤，產物在腫瘤局部將無毒性的化療藥物前體轉化為有毒性的抗腫瘤藥物。（四） 腫瘤的基因治療 2. 反義途徑：導入與腫瘤發(fā)生密切相關基因的反義序列，與靶基因序列互補結合，阻止其轉錄或翻譯。3. 免疫相關基因治療途徑：導入腫瘤細胞提高免疫原性。IL-2、IK-4、IFN-、GM-CSF、MHC、B7分子基因。免疫相關因子基因導入免疫效應細胞，提高殺瘤能力。TNF-及IL-2基因導入TIL，經擴增后回輸體內。4. 腫瘤抑制基因途徑：改變腫瘤的惡性行為，將野生型的P53基因導入瘤細胞抑制瘤細胞的生長。5. 多重耐藥基因途徑：將多重耐藥基因導入骨髓細胞，增強造血細胞對化療藥物的耐受，降低藥物毒性，用于血液系統(tǒng)腫瘤的治療。已批準上市用于腫瘤治療的單抗1. Rituxan _ B細胞單克隆抗體 用于治療B淋巴細胞淋巴瘤的IgG1人-鼠嵌合抗體，是美國FDA 批準上市的第一個用于治療腫瘤的單抗。 2Herceptin _ 商品名赫賽汀 用于治療乳腺癌的人源化IgG1單抗，是FDA批準上市的第一個用于治療實體瘤的單抗。它的靶向抗原是人類表皮生長因子受體-2（HER-2），屬于表皮生長因子受體家族，是具有酪氨酸激酶活性的受體。 3Panorex_