肿瘤免疫治疗--肿瘤生物治疗学基础知识.ppt
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1、肿瘤免疫治瘤免疫治疗-肿瘤生物治瘤生物治疗学基学基础知知识v目的与要求: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、肿瘤免疫学概述第一章、肿瘤免疫学概述v肿瘤免疫学(Tumorimmunology)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
2、及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第二章、免疫系统的基本组成和功能v免疫细胞v细胞因子v主要组织相容性复合体、粘附分子v免疫耐受v抗肿瘤免疫应答过程v机体对肿瘤抗原的免疫应答v免疫系统是机体识别自我和非我,引发免疫应答、执行免疫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效应和最终维持自身免疫稳态的组织系统v免疫器官:免疫器官:中枢免疫器官中枢免疫器官胸腺、骨髓胸腺、骨髓 外周免疫器官外周免疫器官淋巴结、脾脏淋巴结、脾脏v免疫细胞:免疫细胞:主要是指能识别抗原,产生特异性免疫应答
3、的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。淋巴细胞等各种细胞。v细胞因子: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,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(这些因子统称为细胞因子(cytokines)。)。v主要组织相容性复合体:主要组织相容性复合体:肿瘤抗原递呈肿瘤抗原递呈v抗肿瘤免疫应答:抗肿瘤免疫应答:细胞免疫、体液免疫细胞免疫、体液免疫v免疫耐受: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是指免疫活性细胞接触抗原性物质时所表现的无应答
4、状态(应答状态(a state of specific unresponsiveness)一、免疫细胞一、免疫细胞(一)T淋巴细胞-主要的抗肿瘤效应细胞表面标志:CD3vCD8+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vCD4+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:CD16CD561)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
5、:CD1a、CD80、CD40、CD86.v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v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:CD681)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NO5)ADCC二、细胞因子二、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
6、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v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v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
7、非免疫细胞产生的细胞因子:IL-7、IL-8、IL-11、CSF等v细胞因子的作用方式:自分泌作用旁分泌作用内分泌作用。v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v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、主要组织相容性复合体、粘附分子三、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
8、相容性抗原组织相容性抗原。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主要组织相容性复合体 人的人的MHCHLA复合体(复合体(6#染色体)染色体)1.经典的经典的HLA I类、类、HLA II类基因类基因HLA I类基因(类基因(HLA Ia):):HLA-A (locus)HLA-B HLA-CHLA II类基因:类基因:HLA-DP (subrigon)HLA-DQ (locus A B)HLA-DR2.2.免疫功能相关基因免疫功能相关基因(1 1)补体)补体genegene(IIIIII类
9、基因)类基因)(2 2)抗原加工、递呈相关)抗原加工、递呈相关genegene(IIII类基因)类基因)LMPLMP、TAPTAP、HLA-DMHLA-DMHLA-DOHLA-DO、TAPTAP相关蛋白相关蛋白genegene(3 3)非经典的)非经典的HLA IHLA I类类genegene(HLA IbHLA Ib)HLA-EHLA-E、HLA-GHLA-G、HLA-FHLA-F(4 4)炎症相关)炎症相关genegeneTNF geneTNF gene转录调节因子转录调节因子MICMIC(MHC I MHC I 相关相关 gene gene):):MICAMICA、MICBMICBHSP
10、HSP(二)粘附分子v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v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vB7分子:主要分布于B细胞、DC细胞、激活的单核细胞和T细胞CD28-激活T细胞配体CTLA-4-抑制T细胞活化v细胞粘附因子-intracellularadhesionmoleculeICAMICAM-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vMHC-I类分子呈递途径:参与内源性抗原的呈递过程 v
11、MHC-II类分子呈递途径:参与外源性抗原的呈递过程v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。MHC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主要组织相容性复合体(复合体(MHC)HLA基本概念基本概念v抗原加工抗原加工:蛋白质抗原在细胞内被降解成能与:蛋白质抗原在细胞内被降解成能与MHCMHC分子结合的肽的过程。分子结合的肽的过程。v抗原递呈抗原递呈:MHCMHC分子与抗原肽结合,将其展示于分子与抗原肽结合,将其展示于细胞表面供细胞表面供T T细胞识别的
12、过程。细胞识别的过程。v内源性抗原内源性抗原:细胞内产生的蛋白质抗原,包括自:细胞内产生的蛋白质抗原,包括自身抗原和非己抗原身抗原和非己抗原-MHC-MHC分子递呈。分子递呈。v外源性抗原外源性抗原:由细胞外摄入细胞内的蛋白质抗原,: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包括非己抗原和自身抗原-MHC-MHC分子递呈。分子递呈。CellsurfacepeptidesofAgAntigens must be processed in orderto be recognised by T cellsYT T cellresponse无应答无应答无应答无应答Solublenative
13、AgCellsurfacenativeAgSolublepeptidesofAg抗原肽抗原肽-MHC复合物复合物抗原加工、递呈v抗原递呈细胞抗原递呈细胞 能能摄摄取取、加加工工、处处理理抗抗原原并并将将抗抗原原信信息息提提呈给淋巴细胞的细胞,又称为辅佐细胞。呈给淋巴细胞的细胞,又称为辅佐细胞。l专职专职APC(professional APC)APC(professional APC)能组成性表达能组成性表达MHC-IIMHC-II类分子、具有较强的类分子、具有较强的抗原提呈作用,包括巨噬细胞、树突状细胞、抗原提呈作用,包括巨噬细胞、树突状细胞、B B细胞细胞等。等。l兼职兼职APC APC
14、非组成性地表达非组成性地表达MHC-IIMHC-II类分子,抗原提呈能力类分子,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。弱,包括内皮细胞、纤维母细胞、上皮及间质细胞等。l肿瘤细胞、病毒感染细胞等也可通过肿瘤细胞、病毒感染细胞等也可通过MHC-IMHC-I类分子途类分子途径提呈抗原。此类径提呈抗原。此类CTLCTL的靶细胞属广义的靶细胞属广义APCAPC。抗原加工递呈的意义v实现免疫系统对非己抗原的免疫监视作用v免疫调节作用四、免疫耐受四、免疫耐受(一)定义:免疫耐受(免疫耐受(immune tolerancnce)指抗原)指抗原诱导诱导特异性特异性淋巴细胞失活或死亡,导致机
15、体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。不能对该抗原产生应答的现象。无效应的无效应的无效应的无效应的 非特异非特异性性性性 免疫缺陷免疫缺陷免疫缺陷免疫缺陷特异性特异性 (天然,先天天然,先天/后天获得性后天获得性)免疫应答免疫应答免疫应答免疫应答 无应答无应答无应答无应答 免疫抑制免疫抑制免疫抑制免疫抑制 (人工,药物人工,药物/射线射线)(二)T细胞免疫耐受v中枢性免疫耐受:T细胞的阴性选择T细胞的否定现象v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v中枢性免疫耐受:克隆排除
16、克隆排除 克隆无能克隆无能(clonal anergy)v外周性免疫耐受:已活化的细胞受到大量已活化的细胞受到大量 抗原持续刺激时,可被抗原持续刺激时,可被 诱发凋亡。诱发凋亡。研究免疫耐受的意义及应用研究免疫耐受的意义及应用v1.理论方面的意义理论方面的意义v2.临床治疗方面的意义和应用临床治疗方面的意义和应用治疗自身免疫病治疗自身免疫病防止器官移植后的排斥反应防止器官移植后的排斥反应肿瘤治疗肿瘤治疗五、抗肿瘤免疫应答五、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细胞和CTL细胞的
17、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.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.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.合成和释放NO D.ADCC(二)体
18、液免疫机制体液免疫机制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AgIL-12IL-12活化活化活化活化DCDCTh1Th1DCDCCTLCTLCD4CD4CD4CD4IL-12IL-12NK/NKTNK/NKTTumorIFNIFNIL-2IL-2IFNIFNIL-12IL-12抗肿瘤免疫应答抗肿瘤免疫应答六、机体对肿瘤抗原的免疫应答六、机体对肿瘤抗原的免疫应答v认识肿瘤抗原以及肿瘤抗原在免疫应答中的作用肿瘤抗原肿瘤抗原 细细 胞胞 恶恶 性性 变变 过过 程
19、程 中中 出出 现现 的的 新新 抗抗 原原(neoantigen)(neoantigen)及过度表达的抗原物质的总称。及过度表达的抗原物质的总称。包包括括突突变变的的癌癌基基因因和和抗抗癌癌基基因因编编码码的的蛋蛋白白、病病毒毒诱诱导导的的肿肿瘤瘤细细胞胞表表面面常常常常表表达达病病毒毒基基因因编码的蛋白、编码的蛋白、共同肿瘤抗原、胚胎抗原。肿瘤抗原的分类肿瘤抗原的分类 根据特异性分类根据特异性分类1 1)肿瘤特异性抗原)肿瘤特异性抗原 (tumor specific antigen,TSA)(tumor specific antigen,TSA)肿肿瘤瘤细细胞胞所所特特有有的的或或只只存存
20、在在于于某某种种肿肿瘤瘤细胞而不存在于正常细胞的新抗原。细胞而不存在于正常细胞的新抗原。2 2)肿瘤相关抗原)肿瘤相关抗原 (tumor associated antigen,TAA(tumor associated antigen,TAA)非非肿肿瘤瘤细细胞胞所所特特有有、正正常常细细胞胞和和其其它它组组织上也存在的抗原,细胞癌变时,含量增加。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对肿瘤抗原的免疫应答机体抗肿瘤的免疫学效应机制十分复杂,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
21、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v免疫调节免疫调节-指抗原驱动的免疫应答过程中,通过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。物学过程。免疫细胞调节:免疫细胞调节:调节型T细胞NKT细胞T细胞巨噬细胞调节型T细胞(regulatoryTcells,Treg)v促进一些
22、抑制性细胞因子的分泌、下调免疫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NKT细胞v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CD161T细胞v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对机体免疫功能的影响v肿瘤诱导的抑制性细胞肿瘤诱导的抑制性细胞 Ts Ts 抑制性巨噬细胞抑制性巨噬细胞v肿瘤诱导的体液抑制因子肿瘤诱导的体液抑制因子 封闭抗体封闭抗体 v肿瘤细胞产物的免疫抑制作用肿瘤
23、细胞产物的免疫抑制作用 TGF-TGF-,IL-10IL-10第四章、肿瘤免疫逃逸机制v抗原缺失和调变抗原缺失和调变 v肿瘤细胞肿瘤细胞MHC IMHC I分子表达低下分子表达低下v肿瘤细胞表面抗原被封闭肿瘤细胞表面抗原被封闭v肿瘤细胞缺乏协同刺激信号肿瘤细胞缺乏协同刺激信号v肿瘤细胞的肿瘤细胞的“漏逸漏逸”v免疫抑制作用免疫抑制作用v肿瘤抗原诱发免疫耐受肿瘤抗原诱发免疫耐受v肿瘤细胞抗凋亡或诱导免疫细胞凋亡肿瘤细胞抗凋亡或诱导免疫细胞凋亡肿瘤细胞“漏逸”v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
24、疫原性降低 肿瘤细胞异常的肿瘤细胞异常的HLAHLA表型表型 A。正常细胞HLA I类分子表型(举例)。肿瘤细胞异常HLA I类分子表型;B。全部丢失,包括HLA-A、HIA-B、HLA-C;C。HLA一条单元型丢失,即HLA-A、HLA-B、HLA-C三位点均丢失一半等位基因;D。某一位点丢失(此处为HLA-B或A位点);E。某一等位基因丢失(此处为HLA-B44)。肿瘤表达免疫抑制分子和诱导淋巴细胞凋亡v肿瘤的免疫豁免肿瘤的免疫豁免TumorTGF-FasL攻击攻击TcFasFasL肿瘤诱发免疫抑制1、肿瘤诱导免疫抑制细胞v抑制性T细胞v抑制性NKT细胞v抑制性巨噬细胞2、肿瘤诱导免疫抑制
25、因子v转化生长因子v白细胞介素-10v前列腺素TumorTGF-免疫抑制免疫抑制3、肿瘤诱导T细胞成分和功能紊乱vT细胞亚群紊乱vTh1/Th2漂移vT细胞信号通路异常肿瘤血管内皮细胞与免疫逃逸v肿瘤血管内皮细胞表面各种细胞粘附分子地表达水平降低v肿瘤血管内皮细胞MHC类分子的表达异常v肿瘤血管内皮细胞的抗自由基损伤活性增强v肿瘤血管内皮细胞合成细胞外基质能力增强第五章、肿瘤免疫学理论的演变免疫监视学说vBurnet提出免疫监视学说:机体在生长发育的过程中,其体细胞会时常发生突变,有些突变可能会导致细胞恶化转化。当具有异常增殖能力的肿瘤细胞在体内形成时,它们携带新的抗原决定簇,随着肿瘤细胞的增
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