腫瘤免疫和免疫治療

1、腫瘤免疫與免疫治療 (Tumor Immunology & Immune Therapy),,腫瘤免疫,腫瘤免疫是研究腫瘤的抗原性、機(jī)體的免疫功能與腫瘤 發(fā)生、發(fā)展的相互關(guān)系，機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫應(yīng)答及其抗腫瘤免疫的機(jī)制、腫瘤的免疫診斷和免疫防治的科學(xué)。,,腫瘤抗原 定義： 指細(xì)胞癌變過(guò)程中出現(xiàn)的新抗原及過(guò)度表 達(dá)的抗原物質(zhì)的總稱。 產(chǎn)生機(jī)制： 細(xì)胞癌變過(guò)程中合成的新的蛋白分子 異常的細(xì)胞蛋白

2、的特殊降解產(chǎn)物 突變等使正常蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 正常處于隱蔽狀態(tài)的抗原表位暴露 多種膜蛋白分子的異常聚集 胚胎抗原或分化抗原的異常表達(dá),1. 根據(jù)腫瘤抗原的特異性來(lái)分類：1）腫瘤特異性抗原（Tumor specific antigen, TSAs） 是指僅表達(dá)于腫瘤細(xì)胞表面，而不存在于正常組織細(xì)胞的新抗原。多數(shù)腫瘤抗原的免疫原性較弱。2）腫瘤相關(guān)抗原（Tumor-associ

3、ated antigen, TAAs） 是指一些腫瘤細(xì)胞表面糖蛋白或糖脂成分，在正常細(xì)胞上有微量表達(dá)，但在腫瘤細(xì)胞表達(dá)明顯上升，不是腫瘤細(xì)胞所特有的成分。如胚胎抗原、分化抗原和過(guò)度表達(dá)的癌基因產(chǎn)物等。,腫瘤抗原的分類及特征,TSAs的證實(shí),2. 根據(jù)腫瘤誘發(fā)和發(fā)生情況的分類法1) 理化因素誘發(fā)的腫瘤抗原 特點(diǎn)：特異性高、抗原性弱 有明顯的個(gè)體差異

4、 很少出現(xiàn)交叉抗原,2）病毒誘發(fā)的腫瘤抗原 EB病毒 —— B淋巴細(xì)胞瘤、鼻咽癌 HPV —— 宮頸癌 乙肝與丙肝病毒 —— 原發(fā)肝癌 人嗜T淋巴細(xì)胞病毒-1（HTLV-1）—— 成人白血?。ˋTL） 特點(diǎn)：同一種病毒可誘發(fā)不同類型的腫瘤 可表達(dá)相同的抗原 具有較

5、強(qiáng)的抗原性,3）自發(fā)性腫瘤抗原 腫瘤細(xì)胞表面具有腫瘤特異性抗原，大多數(shù)腫瘤屬此類。 自發(fā)性腫瘤抗原大部分可能為突變基因的產(chǎn)物，包括癌基因（如ras等）、抑癌基因（如p53等）的突變產(chǎn)物以及融合蛋白（如bcl-abl等）。 某些自發(fā)性腫瘤抗原是由所謂“沉默基因”在細(xì)胞惡變時(shí)表達(dá)（如黑色素瘤抗原MAGE1～MAGE-12等）。特點(diǎn)：類似于化學(xué)誘發(fā)的腫瘤

6、 具有各自獨(dú)特的抗原性，抗原交叉少或無(wú),4）胚胎抗原或分化抗原 是胚胎發(fā)育階段由胚胎組織產(chǎn)生的正常成分，胚胎后期減少，出生后逐漸消失或僅存微量，細(xì)胞癌變時(shí)，此類抗原可重新合成。分為兩種：1） 分泌性抗原：由腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生和釋放； 如AFP可作為肝硬化、肝癌診斷、療效觀察和復(fù)發(fā)的指標(biāo)。2） 膜結(jié)合性抗原：疏松結(jié)合在細(xì)胞膜表面，易脫落；

7、 如CEA，在結(jié)直腸、食管、胃、肝、胰等腫瘤發(fā)生時(shí)可 檢出，用于輔助診斷，但特異性不高；,,抗腫瘤免疫反應(yīng),腫瘤免疫耐受 腫瘤免疫逃逸,,抗腫瘤免疫反應(yīng) 腫瘤發(fā)生后，機(jī)體可通過(guò)免疫應(yīng)答機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤作用。 機(jī)體抗腫瘤的免疫學(xué)效應(yīng)機(jī)制十分復(fù)雜，涉及多種免疫成分，包括

8、先天性免疫（非腫瘤特異性免疫）和獲得性免疫（腫瘤特異性免疫），二者共同參與機(jī)體免疫監(jiān)視和抗腫瘤效應(yīng)。 對(duì)于多數(shù)免疫原性較強(qiáng)的腫瘤，特異性免疫應(yīng)答起主要作用；對(duì)于免疫原性較弱的腫瘤，非特異性免疫應(yīng)答具有更重要的意義。,機(jī)體對(duì)腫瘤抗原的免疫應(yīng)答1. 體液免疫應(yīng)答,1) 激活補(bǔ)體系統(tǒng)溶解腫瘤：IgM、IgG1和IgG3與腫瘤抗原結(jié)合成IC，活化補(bǔ)體攻擊并溶解腫瘤。 2) 抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）：吞噬細(xì)胞、 NK

9、、PMN等依靠ADCC效應(yīng)殺傷腫瘤瘤細(xì)胞 。 3) 抗體的免疫調(diào)理作用：吞噬細(xì)胞在有IgG時(shí)，通過(guò)FcR發(fā)揮 吞噬作用。,4) 抗體封閉腫瘤細(xì)胞上的某些受體作用：抗體可通過(guò)封閉腫瘤細(xì)胞表面某些受體而影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為，如抗轉(zhuǎn)鐵蛋白的抗體可通過(guò)封閉腫瘤細(xì)胞表面的相應(yīng)受體 ? 阻礙其功能 ? 抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。5) 抗體使腫瘤細(xì)胞上的黏附特性改變或喪失作用：抗體能使腫瘤細(xì)胞粘附特性改變甚至喪失，有助于控制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與

10、轉(zhuǎn)移。,2. 細(xì)胞免疫應(yīng)答,細(xì)胞免疫在機(jī)體抗腫瘤效應(yīng)中發(fā)揮重要作用。1）CD4+T細(xì)胞：參與B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞和CTL的活化和抗瘤效應(yīng)。2）CD8+T細(xì)胞：CD8+T細(xì)胞在機(jī)體抗腫瘤效應(yīng)中起關(guān)鍵作用。此外，Mφ、DC等抗原遞呈細(xì)胞可攝取、加工處理和遞呈腫瘤抗原，通過(guò)激發(fā)特異性T細(xì)胞免疫而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。,3. 非特異性抗腫瘤免疫,1）NK細(xì)胞的殺瘤效應(yīng)： 被視為機(jī)體抗腫瘤的第一道防線2）Mφ

11、的殺瘤效應(yīng)3） γδ+T細(xì)胞的殺瘤效應(yīng)： 可直接殺傷腫瘤細(xì)胞，并且不受MHC限制。此類細(xì)胞還可分泌多種細(xì)胞因子發(fā)揮抗腫瘤作用。 此外，抗腫瘤的非特異性免疫還涉及中性粒細(xì)胞和多種細(xì)胞因子的作用。,腫瘤免疫逃逸,由于腫瘤細(xì)胞缺乏激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答所必需的成分造成免疫逃逸由于宿主處于免疫功能低下或免疫耐受狀態(tài)造成免疫逃逸,由于腫瘤細(xì)胞缺乏激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答所必需的

12、成分造成免疫逃逸 1. 腫瘤抗原的免疫原性弱及抗原調(diào)變 腫瘤抗原可發(fā)生表位減少或丟失，從而逃逸免疫系統(tǒng)識(shí)別和殺傷，此現(xiàn)象稱為“抗原調(diào)變（antigen modulation）”。2. 腫瘤細(xì)胞的“漏逸” 腫瘤生長(zhǎng)早期，體內(nèi)僅出現(xiàn)少量腫瘤細(xì)胞，機(jī)體免疫系統(tǒng)未能對(duì)其識(shí)別并產(chǎn)生應(yīng)答。一旦腫瘤迅速生長(zhǎng)并形成瘤細(xì)胞集團(tuán)后，腫瘤抗原的編碼基因可能發(fā)生突變，從而干擾或逃避機(jī)體的免疫識(shí)別，此現(xiàn)象稱為腫瘤細(xì)

13、胞“漏逸（sneaking through）”。,3. MHC分子表達(dá)異常 某些腫瘤細(xì)胞表面MHC-Ⅰ類分子表達(dá)減少或缺失，導(dǎo)致抗原遞呈功能障礙，影響腫瘤特異性CTL活化和抗腫瘤效應(yīng)。4.腫瘤細(xì)胞導(dǎo)致的免疫抑制 腫瘤細(xì)胞可分泌IL-10、TGF-β和PGE2等細(xì)胞因子，抑制機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答。5. 腫瘤細(xì)胞表面“抗原覆蓋”或被“封閉” “抗原覆蓋”是指腫瘤細(xì)胞表面抗

14、原可能被某些非特異性成分覆蓋。例如：腫瘤細(xì)胞可高表達(dá)唾液黏蛋白等物質(zhì)。,血清中存在封閉因子 封閉因子可封閉腫瘤細(xì)胞表面的抗原決定簇或效應(yīng)細(xì)胞的抗原識(shí)別受體，使腫瘤細(xì)胞逃脫效應(yīng)細(xì)胞的識(shí)別和殺傷。 7. 腫瘤抗原加工、處理和遞呈障礙 某些腫瘤細(xì)胞不能將抗原肽MHC-I類分子復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)至癌細(xì)胞表面，如某些腫瘤細(xì)胞內(nèi)LMP-1、LMP-2和TAP表達(dá)低下。,8.腫瘤細(xì)胞共刺激分子表

15、達(dá)異常 某些腫瘤細(xì)胞雖可表達(dá)MHC-Ⅰ類分子和腫瘤抗原，但B7等共刺激分子表達(dá)低下或缺乏，不能為CTL提供共刺激信號(hào)，導(dǎo)致CTL失能或凋亡，從而使腫瘤細(xì)胞逃避T細(xì)胞的免疫監(jiān)視。9. 腫瘤細(xì)胞抗凋亡 某些腫瘤細(xì)胞可表達(dá)FasL，而活化的腫瘤特異性T細(xì)胞可高表達(dá)Fas，二者結(jié)合可介導(dǎo)腫瘤抗原特異性T細(xì)胞凋亡。,腫瘤免疫逃逸,由于腫瘤細(xì)胞缺乏激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答所必需的成分造成免疫逃逸由于宿主處于免疫功能低下或免疫耐

16、受狀態(tài)造成免疫逃逸,由于宿主處于免疫功能低下或免疫耐受狀態(tài)造成免疫逃逸1. 免疫功能低下，如宿主的抗原遞呈功能缺陷。2. 宿主的免疫耐受狀態(tài)，如新生期經(jīng)母乳感染導(dǎo)致特異性耐受。3. 宿主體內(nèi)的免疫促進(jìn)因素，如血清中含有封閉因子。4. 宿主的免疫抑制狀態(tài)或免疫缺陷，如放化療時(shí)的免疫抑制狀態(tài)。,Nature Reviews Cancer, 2013, 13, 759–771.,,腫瘤的免疫治療基本原則： 提高腫

17、瘤抗原免疫原性，激發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體抗瘤免疫應(yīng)答；提高腫瘤對(duì)抗瘤免疫效應(yīng)的敏感性；在體內(nèi)、外誘生腫瘤特異性效應(yīng)細(xì)胞和分子等。腫瘤免疫治療的種類： 主動(dòng)免疫治療：非特異性和特異性兩類 抗體靶向治療 細(xì)胞因子治療 過(guò)繼免疫治療 基因治療,A patient with round cell sarcoma of the jaw and abdominal metastases seen by Coley in 1899. a

18、 | Photograph after 63 injections with Coley's toxins; tumour had diminished to about half its original size. b | Photograph after further treatment with Coley's toxins. In his 1910 lecture at the

19、Royal Society of Medicine Coley reported that the patient was still alive and well. Images reproduced, with permission, from Ref. 17 © (1910) Royal Society of Medicine.,1888年，Coley博士（1862-1936）對(duì)紐約醫(yī)院15年以來(lái)所有

20、的骨癌病人進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，發(fā)現(xiàn)大部分病人都死了，但有一個(gè)病人，醫(yī)生已放棄了對(duì)他的治療，但他卻活著健康地走出了醫(yī)院。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這個(gè)病人當(dāng)時(shí)有兩次遭受丹毒襲擊而發(fā)高燒的經(jīng)歷，丹毒是一種由鏈球菌(streptococcus pyogenes)引發(fā)的嚴(yán)重皮膚感染。Coley博士首先想到將鏈球菌株注射進(jìn)病人體內(nèi)的努力失敗了。后來(lái)他通過(guò)一個(gè)朋友從著名的德國(guó)細(xì)菌學(xué)家Robert Koch那里得到了致命的培養(yǎng)株，病人接受細(xì)菌株后得了嚴(yán)重的丹毒并發(fā)高燒

21、，但幾天后他扁桃體和脖子上的腫瘤則完全消失了。因?yàn)槭褂没铙w細(xì)菌很危險(xiǎn)并且給病人帶來(lái)了極大的痛苦，Coley改進(jìn)了他的方法。他將鏈球菌的毒素與另一種細(xì)菌混合，培養(yǎng)了Coley毒素，獲得了成功。Parke-Davis公司將產(chǎn)品商業(yè)化了，加熱了組方，降低了效率，但即使這樣，這種弱化的毒素對(duì)不適于手術(shù)的病人仍有37%的治愈率。Coley的女兒詳細(xì)記錄了Coley疫苗對(duì)癌癥的療效：巨細(xì)胞骨瘤，手術(shù) + 疫苗 5年存活率87%，不手術(shù)單用疫苗

22、79%乳腺癌     手術(shù) + 疫苗 5年存活率 100%，不手術(shù)單用疫苗 65%Coley的試驗(yàn)開(kāi)始了現(xiàn)代癌癥免疫治療之門(mén)。,卡介苗（Bacillus Calmette-Guérin, 簡(jiǎn)稱BCG，中文名稱來(lái)自于其發(fā)明者卡氏-介氏）是用于預(yù)防結(jié)核病的疫苗，使用活的無(wú)毒牛型結(jié)核桿菌（Mycobacterium bovis）制成。接種人體后通過(guò)引起輕微感染而產(chǎn)生對(duì)人型結(jié)核桿菌

23、的免疫力。,非特異性主動(dòng)免疫治療 應(yīng)用卡介苗（BCG）、短小棒狀桿菌（PV）和左旋咪唑等具有佐劑作用的免疫調(diào)節(jié)劑，可非特異性刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，強(qiáng)化抗腫瘤免疫效應(yīng)。 后期的細(xì)胞因子治療，如局部或全身給予細(xì)胞因子（如IL-2、IL-12和IL-15），可促進(jìn)免疫細(xì)胞活化，增強(qiáng)其抗腫瘤免疫效應(yīng)。,特異性主動(dòng)免疫治療 應(yīng)用腫瘤抗原或模擬腫瘤抗原的疫苗刺激機(jī)

24、體免疫系統(tǒng)，激發(fā)或增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤特異性免疫應(yīng)答，阻止腫瘤生長(zhǎng)、擴(kuò)散和復(fù)發(fā)，稱為腫瘤特異性主動(dòng)免疫治療（specific active immuno - therapy, SAIT）。1．細(xì)胞性疫苗 （1）腫瘤細(xì)胞性疫苗 （2）腫瘤抗原肽或基因修飾的APC疫苗2．分子疫苗 3．基因疫苗,細(xì)胞因子治療 某些細(xì)胞因子具有直接或間接的殺瘤效應(yīng)，故細(xì)胞因子治療成為腫瘤免疫治療的主要方案之

25、一。,腫瘤的抗體靶向治療,目前已設(shè)計(jì)的靶向治療方案為： ① 抗腫瘤單克隆抗體直接體內(nèi)應(yīng)用； ② 抗腫瘤單克隆抗體與抗腫瘤藥物、生物毒素、細(xì)胞因子或放射性核素偶聯(lián)； ③ 基因工程抗體-毒素（或酶）融合蛋白直接殺瘤； ④ 抗腫瘤單克隆抗體和抗效應(yīng)細(xì)胞表面分子的抗體組成雙特異性抗體，可引導(dǎo)殺瘤效應(yīng)細(xì)胞向腫瘤灶集中； ⑤ 胞內(nèi)抗體在腫瘤細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，特異性作用于致瘤的癌基因產(chǎn)物或端粒酶。,過(guò)繼

26、免疫治療 向腫瘤患者體內(nèi)輸注具有抗瘤活性的免疫細(xì)胞，直接殺傷腫瘤細(xì)胞或激發(fā)機(jī)體抗瘤免疫效應(yīng)?；剌?shù)男?yīng)細(xì)胞包括：在體外用腫瘤抗原或淋巴因子激活的淋巴細(xì)胞（淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞、腫瘤浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞等）、導(dǎo)入外源細(xì)胞因子基因并表達(dá)相應(yīng)產(chǎn)物的淋巴細(xì)胞等。,Prof. Roseberg,易普利姆瑪,基因治療 應(yīng)用適當(dāng)載體將相關(guān)基因?qū)肽[瘤細(xì)胞或效應(yīng)細(xì)胞內(nèi)，借助外源基因及其產(chǎn)物的效應(yīng)，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)或直接殺

27、傷腫瘤，稱為腫瘤的基因治療。 1）免疫相關(guān)基因治療 2）反義技術(shù)和核酶技術(shù) 3）腫瘤化療藥物前體酶基因治療 4）提高造血干細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐藥性,Tebas P, Stein D, Tang WW, et al.Gene editing of CCR5 in autologous CD4 T cells

28、60;of persons infected with HIV. N Engl J Med. 2014 Mar 6;370(10):901-10.,CCR5-delta-32突變能夠提供對(duì)HIV病毒天然抵抗，但只存在于1%的普通群體中。 鋅指核酸酶（ZFN）技術(shù) 對(duì)患者的T細(xì)胞進(jìn)行了改造模擬CCR5-delta-32突變,減少了CCR5表面蛋白表達(dá)。沒(méi)有CCR5，HIV無(wú)法

29、進(jìn)入，使得患者細(xì)胞能夠抵御感染。研究小組將稱作為SB-728-T的改造細(xì)胞輸入到兩組患者體內(nèi)，所有患者在2009年5月-2012年6月間單次輸入了大約100億個(gè)細(xì)胞。6人從輸入后的4周開(kāi)始，在長(zhǎng)達(dá)12周的時(shí)間里完全脫離抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療，另外6名患者仍然接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療。,腫瘤的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移(Tumor invasion and metastasis),具有局部浸潤(rùn)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力是惡性腫瘤特有的性質(zhì)，它是引起患者死亡的主要原因，因此

30、研究腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移機(jī)制對(duì)臨床治療有十分重要的意義。,,粘附和侵出基底膜,通過(guò)細(xì)胞外間質(zhì),與基底膜粘附,轉(zhuǎn)移灶形成,血管形成,生長(zhǎng),惡性腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移機(jī)制,,,,,,與宿主淋巴樣細(xì)胞相互作用,,,,,,,腫瘤細(xì)胞的彼此分散,入侵ECM,入侵血管基底膜及內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入血管,在血管內(nèi)移行,再次入侵血管內(nèi)皮細(xì)胞及基底膜（轉(zhuǎn)移灶形成）,,,,,,腫瘤細(xì)胞彼此分散的原因,連接結(jié)構(gòu)不完整,帶有負(fù)電荷,粘附分子的減少,,腫瘤細(xì)胞入侵細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的