肿瘤免疫与免疫学检验ppt讲课讲稿.ppt
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1、肿瘤免疫与免疫学检验ppt肿瘤免疫学发展概述肿瘤免疫学发展概述肿瘤免疫学是免疫学深入到肿瘤学研究肿瘤免疫学是免疫学深入到肿瘤学研究的一个分支,它是研究肿瘤的发生、发展与的一个分支,它是研究肿瘤的发生、发展与机体免疫的关系,以及应用免疫学原理和手机体免疫的关系,以及应用免疫学原理和手段对肿瘤进行诊断、治疗和预防的一门科学。段对肿瘤进行诊断、治疗和预防的一门科学。肿瘤免疫学是免疫学中发展最快的一个分支。肿瘤免疫学是免疫学中发展最快的一个分支。人类的恶性肿瘤是危害人类最严重的疾病之人类的恶性肿瘤是危害人类最严重的疾病之一,其死亡率居各种疾病的第二位,并且在一,其死亡率居各种疾病的第二位,并且在我国仍
2、呈上升趋势。因此对肿瘤的研究受到我国仍呈上升趋势。因此对肿瘤的研究受到广泛重视。广泛重视。肿瘤免疫的概念起源于本世纪初。1909年 Ehrlich最早提出了免疫监视的构想。在本世纪初有人发现把肿瘤移植同种动物后常常发生肿瘤消退现象。1943年Gross首次证明了用甲基胆蒽诱导的肉瘤可使小鼠免疫,但所用的实验动物还不算纯系动物。1957年prehn与 Main用纯系小鼠证实了Gross的结论。60年代初,Thomas和Burnet正式提出“免疫监视”这一理论。1909年Ehrlich首先提出,免疫系统不仅负责防御微生物侵犯,而且能从肌体内清除改变了的宿主成分,此后人们认识到癌细胞是改变了的宿主成
3、分。肿瘤免疫的概念起源于本世纪初。1909年 Ehrlich最早提出了免疫监视的构想。在本世纪初有人发现把肿瘤移植同种动物后常常发生肿瘤消退现象。1943年Gross首次证明了用甲基胆蒽诱导的肉瘤可使小鼠免疫,但所用的实验动物还不算纯系动物。1957年prehn与 Main用纯系小鼠证实了Gross的结论。60年代初,Thomas和Burnet正式提出“免疫监视”这一理论。肿瘤免疫学检验是通过免疫学方法检测肿瘤特异肿瘤免疫学检验是通过免疫学方法检测肿瘤特异性或肿瘤相关性标志物,达到早期筛选、辅助诊性或肿瘤相关性标志物,达到早期筛选、辅助诊断、病情检测和预后评估等目的。断、病情检测和预后评估等目
4、的。由于免疫学方法的特异、简便、快速和敏感、肿由于免疫学方法的特异、简便、快速和敏感、肿瘤免疫学诊断已成为肿瘤的早期普查、辅助诊断瘤免疫学诊断已成为肿瘤的早期普查、辅助诊断和预后判断的重要手段。和预后判断的重要手段。第一节 肿瘤抗原 肿瘤抗原(肿瘤抗原(tumour antigenstumour antigens)是在肿瘤发生、发展过程中是在肿瘤发生、发展过程中新出现的或过度表达的抗原物质。新出现的或过度表达的抗原物质。存在于肿瘤细胞表面或体液。存在于肿瘤细胞表面或体液。细胞癌变过程使原本不表达的某些基因被激活即细胞癌变过程使原本不表达的某些基因被激活即细胞癌变过程中合成的新的蛋白质分子细胞癌
5、变过程中合成的新的蛋白质分子抗原合成过程的某些环节发生异常,如由于糖化抗原合成过程的某些环节发生异常,如由于糖化等原因导致异常细胞蛋白质的特殊降解产物产生等原因导致异常细胞蛋白质的特殊降解产物产生基因突变:由于突变等使蛋白质分子的结构发生基因突变:由于突变等使蛋白质分子的结构发生改变改变正常情况下处于隐蔽状态的抗原表位暴露出来正常情况下处于隐蔽状态的抗原表位暴露出来多种膜蛋白分子异常聚集多种膜蛋白分子异常聚集胚胎性抗原或分化性抗原的异常、异位表达胚胎性抗原或分化性抗原的异常、异位表达产生机制生机制第一节 肿瘤抗原一、一、根据肿瘤抗原特异性分类根据肿瘤抗原特异性分类根据肿瘤抗原特异性分类根据肿瘤
6、抗原特异性分类 肿瘤特异性抗原(肿瘤特异性抗原(TSATSA)指肿瘤细胞特有的抗原;只表达于肿瘤细胞,而不存在于正常组指肿瘤细胞特有的抗原;只表达于肿瘤细胞,而不存在于正常组织的抗原。此类抗原最初是通过动物间进行肿瘤移植所证实,故织的抗原。此类抗原最初是通过动物间进行肿瘤移植所证实,故曾被称为肿瘤特异性移植抗原(曾被称为肿瘤特异性移植抗原(TSTA)或肿瘤排斥抗原()或肿瘤排斥抗原(TRA)。)。这种多为突变基因产物。这种多为突变基因产物。TSA可存在于不同个体的同一组织学类型的肿瘤中,如可存在于不同个体的同一组织学类型的肿瘤中,如黑色素瘤相黑色素瘤相关排斥抗原(关排斥抗原(MARA),可见于
7、不同个体的黑色素瘤细胞,但正常可见于不同个体的黑色素瘤细胞,但正常黑色素细胞不表达此类抗原黑色素细胞不表达此类抗原;亦可为不同组织学类型的肿瘤所共;亦可为不同组织学类型的肿瘤所共有,如有,如突变的突变的ras癌基因产物可见于消化道癌、肺癌等,但其氨基癌基因产物可见于消化道癌、肺癌等,但其氨基酸顺序与正常原癌基因酸顺序与正常原癌基因ras表达产物存在差异,能被机体免疫系统表达产物存在差异,能被机体免疫系统识别。识别。第一节 肿瘤抗原 肿瘤相关抗原(肿瘤相关抗原(TAATAA)不不只只存存在在于于肿肿瘤瘤患患者者的的癌癌变变细细胞胞或或体体液液中中,也也微微量量存存在在于于正正常常细细胞胞或或体体
8、液液中中,但但发发生生肿肿瘤瘤时时,肿肿瘤瘤细细胞胞表表达达TAATAA仅表现为量的变化,而无严格肿瘤特异性。仅表现为量的变化,而无严格肿瘤特异性。1 1、胚胎抗原胚胎抗原 2 2、分化抗原分化抗原 3 3、其他其他TAATAA 1.胚胎抗原胚胎抗原 是是一一类类在在正正常常情情况况下下在在胚胚胎胎发发育育阶阶段段由由胚胚胎胎组组织织产产生生的的正正常常成成分分,在在胚胚胎胎后后期期减减少少,出出生生后后由由于于基基因因被被阻阻遏遏而而逐逐渐渐消消失失,或或仅仅微微量量表表达达,而而不不表表达达在在成成熟熟组组织织上上的的蛋蛋白白,当当有有细细胞胞癌癌变变时时,此类抗原可重新合成,如(此类抗原
9、可重新合成,如(AFPAFP、CEACEA、FSAFSA)等)等 可可表表达达于于肿肿瘤瘤细细胞胞表表面面,也也可可分分泌泌或或脱脱落落到体液中,作为诊断的物质基础到体液中,作为诊断的物质基础 此此类类抗抗原原曾曾在在胚胚胎胎时时出出现现过过,机机体体已已形形成成免疫耐受,故宿主对此不产生免疫应答免疫耐受,故宿主对此不产生免疫应答 在在异异种种动动物物中中具具有有很很强强的的免免疫疫原原性性,可可利利用制备特异性抗血清用于检测用制备特异性抗血清用于检测第一节 肿瘤抗原一、一、根据肿瘤抗原特异性分类根据肿瘤抗原特异性分类2.分化抗原分化抗原 是组织细胞在分化、发育的不同阶段表达或消失的正是组织细
10、胞在分化、发育的不同阶段表达或消失的正常分子。常分子。为特定组织类型以及该组织正常分化的特定阶段所特有为特定组织类型以及该组织正常分化的特定阶段所特有 肿瘤细胞从单一细胞发源的克隆性扩增群体,常过量表达肿瘤细胞从单一细胞发源的克隆性扩增群体,常过量表达 来源于特定组织的肿瘤可表达该组织的分化抗原,如来源于特定组织的肿瘤可表达该组织的分化抗原,如PSA 恶肿表达其他正常组织细胞特异性分化抗原,如恶肿表达其他正常组织细胞特异性分化抗原,如ABO血型抗原血型抗原 某些可表达未分化的或幼稚细胞的分化抗原,如(某些可表达未分化的或幼稚细胞的分化抗原,如(TL)抗原)抗原 由于分化抗原是正常细胞的一部分,
11、不能刺激抗肿瘤的免疫应答由于分化抗原是正常细胞的一部分,不能刺激抗肿瘤的免疫应答 可作为免疫治疗的靶分子和肿瘤组织来源的诊断标志可作为免疫治疗的靶分子和肿瘤组织来源的诊断标志第一节 肿瘤抗原一、一、根据肿瘤抗原特异性分类根据肿瘤抗原特异性分类 3.其他其他TAA 糖链抗原(糖链抗原(CA)、组织多肽抗原、免疫抑制酸性蛋白、铁蛋白、)、组织多肽抗原、免疫抑制酸性蛋白、铁蛋白、唾液酸、唾液酸、2M等升高时可作为相应肿瘤的诊断指标等升高时可作为相应肿瘤的诊断指标 表表27-2 某些组织特异性肿瘤抗原某些组织特异性肿瘤抗原 组织细胞来源组织细胞来源 肿瘤肿瘤 抗原抗原 B细胞细胞 B细胞白血病和淋巴瘤
12、细胞白血病和淋巴瘤 CD10、Ig T细胞细胞 T细胞白血病和淋巴瘤细胞白血病和淋巴瘤 IL-2R、TCR、CD45R、CD4/CD8TL 抗原抗原 前列腺前列腺 前列腺癌前列腺癌 PSA、PAP PAP 神经嵴神经嵴 黑色素瘤黑色素瘤 S-100等黑色素相关抗等黑色素相关抗原瘤原瘤 上皮细胞上皮细胞 多种癌多种癌 细胞角蛋白细胞角蛋白 第一节 概述 二、二、根据根据肿瘤诱发和发生情况分类肿瘤诱发和发生情况分类 肿瘤抗原肿瘤抗原 1.1.1.1.理化因素诱发的肿瘤理化因素诱发的肿瘤理化因素诱发的肿瘤理化因素诱发的肿瘤 化学或物理因素化学或物理因素 肿瘤的抗原性较弱肿瘤的抗原性较弱 表现出高度个
13、体化表现出高度个体化 具有不同的抗原特异性具有不同的抗原特异性 人类肿瘤大多不属此类人类肿瘤大多不属此类理化因素理化因素理化因素理化因素病毒诱发病毒诱发病毒诱发病毒诱发自发性自发性自发性自发性正常细胞成分的异常表达正常细胞成分的异常表达甲基胆蒽甲基胆蒽 紫外线紫外线氨基偶氮染料氨基偶氮染料 X X射线射线二乙基亚硝氨二乙基亚硝氨 放射性粉尘放射性粉尘 第一节 概述 二、二、根据根据肿瘤诱发和发生情况分类肿瘤诱发和发生情况分类 2.2.2.2.病毒诱发的肿瘤病毒诱发的肿瘤病毒诱发的肿瘤病毒诱发的肿瘤 主要是主要是主要是主要是DNADNADNADNA病毒和病毒和病毒和病毒和RNARNARNARNA
14、病毒,尤其是反转录病毒。病毒,尤其是反转录病毒。病毒,尤其是反转录病毒。病毒,尤其是反转录病毒。病毒基因整合到宿主细胞基因中,使其表达病毒基因编码蛋白病毒基因整合到宿主细胞基因中,使其表达病毒基因编码蛋白 编编码码蛋蛋白白经经处处理理后后形形成成病病毒毒肽肽-MHC-I类类分分子子,并并表表达达在在肿肿瘤瘤细细胞表面胞表面 刺激机体产生针对肿瘤的特异性免疫应答刺激机体产生针对肿瘤的特异性免疫应答 同一种病毒诱发的不同类型的肿瘤均可表达相同的抗原同一种病毒诱发的不同类型的肿瘤均可表达相同的抗原 具具有有较较强强的的免免疫疫原原性性,在在患患者者血血清清中中可可检检出出较较高高效效价价相相关关病病
15、毒毒抗抗体体 3.3.自发性肿瘤的抗原自发性肿瘤的抗原 人人类类大大多多数数肿肿瘤瘤属属于于自自发发肿肿瘤瘤,无无明明显诱因显诱因 一一些些类类似似于于化化学学因因素素诱诱发发的的肿肿瘤瘤,有有明显的个体特异性明显的个体特异性 一一些些类类似似于于病病毒毒诱诱发发的的肿肿瘤瘤具具有有共共同同抗原抗原(四)正常细胞成分的异常表达分化抗原过度表达的抗原胚胎抗原细胞突变产生的独特型抗原第二节 机体抗肿瘤的免疫学效应机制 正常人体每天有正常人体每天有101011 11个细胞处于分裂状态,其中发个细胞处于分裂状态,其中发生突变的几率为生突变的几率为1010-9-91010-7-7。免疫系统能及时识别和。
16、免疫系统能及时识别和清除突变细胞,保护机体不发生肿瘤,这是免疫监清除突变细胞,保护机体不发生肿瘤,这是免疫监视功能发挥的作用。视功能发挥的作用。一、抗肿瘤的细胞免疫机制(一)、(一)、T细胞细胞1.CD4+Th CD4+Th 细胞被细胞被APC递呈的肿瘤抗原激活,分泌递呈的肿瘤抗原激活,分泌CK、IL-2、IFN-、TNF激活激活M、B细胞、细胞、NK细胞、细胞、CTL杀伤肿瘤细杀伤肿瘤细胞:胞:2.CD8+CTL 直接识别肿瘤细胞表面的肿瘤抗原肽直接识别肿瘤细胞表面的肿瘤抗原肽-MHC-I类分子复合物,被激活并增殖,特异性地杀伤肿瘤类分子复合物,被激活并增殖,特异性地杀伤肿瘤细胞或致其凋亡。
17、活化的细胞或致其凋亡。活化的CD8+CTL可分泌细胞毒介质(如穿孔可分泌细胞毒介质(如穿孔素、颗粒酶和素、颗粒酶和TNF、)和表达)和表达FasL,介导肿瘤细胞坏死介导肿瘤细胞坏死或凋亡或凋亡(一)(一)T细胞细胞3.+T细胞与CTL相似,可直接杀伤肿瘤,但不受MHC限制;可分泌IL-2、IL-4、IL-5、GM-CSF和TNF等细胞因子;在IL-2 作用下,可以LAK或TIL的形式杀伤肿瘤细胞。CD8+、CD4+相互辅助作用相互辅助作用T cellTumor cellperforinInactive procaspaseActived caspaseDead tumor cellCTL 细胞
18、释放穿孔素和颗粒酶杀伤肿瘤细胞机制细胞释放穿孔素和颗粒酶杀伤肿瘤细胞机制granzymeCD8+T CellsFasLFasTNFT cellTumor cellDeath domainTNFRInactive procaspaseActived caspaseDead tumor cellCTL的的FasL细胞毒作用细胞毒作用(二)(二)NKNK细胞细胞非特异直接杀伤靶细胞,不受非特异直接杀伤靶细胞,不受MHC限制,故限制,故NKNK细细胞被视为机体抗肿瘤的第一道防线。胞被视为机体抗肿瘤的第一道防线。杀伤机制杀伤机制:释放穿孔素、颗粒酶;释放穿孔素、颗粒酶;通过通过Fas/FasL途径;途径
19、;释放释放NK细胞毒性因子和细胞毒性因子和TNF;ADCC效应;效应;释放释放IL-1、IL-2、IFN-等细胞因子。等细胞因子。肿瘤瘤 特特异性抗体异性抗体 肿瘤瘤 细胞死亡胞死亡 NK细胞胞 B/浆细胞胞 肿瘤瘤细胞胞 Fc受体受体Fc受体受体巨噬细胞巨噬细胞(三)巨噬细胞(M)MM的杀瘤效应:的杀瘤效应:ADCCADCC作用;作用;通过非特异性膜受体直接与瘤细胞结合;通过非特异性膜受体直接与瘤细胞结合;MM分泌分泌TNFTNF、IFNIFN、IL-IIL-I、NONO等杀伤瘤细胞;等杀伤瘤细胞;非特异性的吞噬和杀伤;非特异性的吞噬和杀伤;激活激活T T细胞释放细胞释放SMAFSMAF,激
20、活,激活MM特异性杀伤;特异性杀伤;处理和提呈肿瘤抗原,协助处理和提呈肿瘤抗原,协助T T、B B细胞发挥作用细胞发挥作用(四)树突状细胞(dendritic cell,DC)可高表达MHC-、MHC-、B7和ICAM-1等免疫相关分子,参与肿瘤抗原提呈;内皮细胞被TNF-、IFN-等激活后具有细胞毒作用。DC人人肿瘤的免疫瘤的免疫组化化检测揭示,揭示,肿瘤瘤组织的的DCDC浸浸润与与肿瘤瘤预后相关后相关强有力的有力的APCAPC,肿瘤抗原瘤抗原负载的的DCDC过继转输能能诱导CD4+TCD4+T细胞和胞和CD8+TCD8+T细胞胞应答答二、体液免疫机制补体依赖的细胞毒作用补体依赖的细胞毒作用
21、ADCCADCC作用作用抗体的免疫调理作用抗体的免疫调理作用抗体封闭肿瘤细胞表面某些受体抗体封闭肿瘤细胞表面某些受体抗体干扰肿瘤细胞粘附抗体干扰肿瘤细胞粘附其他其他靶细胞靶细胞ADCC 作作用用补体介导的补体介导的溶解靶细胞溶解靶细胞引起细胞雕亡或引起细胞雕亡或生长抑制的信号生长抑制的信号或封闭作用或封闭作用第三节 肿瘤免疫学检验 是指用免疫学的方法检测肿瘤抗原、抗体等是指用免疫学的方法检测肿瘤抗原、抗体等肿瘤标志物和肿瘤患者的免疫功能状态,为肿瘤标志物和肿瘤患者的免疫功能状态,为肿瘤的诊断、观察病情、评价疗效及预后具肿瘤的诊断、观察病情、评价疗效及预后具有重要价值。有重要价值。一、肿瘤标志物
22、(tumor markers,TM)19781978年HerbermanHerberman在美国国立癌症研究所召开的人类肿瘤免疫诊断会上提出的。肿瘤标记物(tumor marker)又称肿瘤标志物,是指特征性存在于恶性肿瘤肿瘤细胞,或由恶性肿瘤细胞异常而产生的物质,或是宿主对肿瘤的刺激反应而产生的物质,并能反映肿瘤发生、发展,监测肿瘤对治疗反应的一类物质。存在于肿瘤患者的组织、体液和排泄物中,能够用免疫学、生物学及化学的方法检测。在肿瘤患者体液或组织中存在的比正常人更高在肿瘤患者体液或组织中存在的比正常人更高水平的一类物质。(如酶、糖蛋白、等)水平的一类物质。(如酶、糖蛋白、等)肿瘤抗原可以是
23、肿瘤标志物,但肿瘤标志物肿瘤抗原可以是肿瘤标志物,但肿瘤标志物不一定是肿瘤抗原。不一定是肿瘤抗原。肿瘤标记物可存在于细胞表面、细胞质、肿瘤标记物可存在于细胞表面、细胞质、细胞核和细胞外(血液、体液)中。细胞核和细胞外(血液、体液)中。肿瘤标志物发展概况肿瘤标志物发展概况1845 Bence-Jones 本周蛋白本周蛋白1930 Zondek HCG1959 Markert 同工酶同工酶1963 Abelev AFP1965 Gold&Freeman CEA1969 Hubner&Todaro 癌基因癌基因1975 Kohler&Milstein 单克隆抗体单克隆抗体1978 Herberman
24、 提出肿瘤标志物概念提出肿瘤标志物概念1979 英国第英国第7届肿瘤发生届肿瘤发生 TM被确认并应用临床被确认并应用临床 生物学和医学会议生物学和医学会议1980 Koprowski CA19-91981 Bast et al CA1251981 Colcher et al CA72-41984 Kufe et al CA15-3.肿瘤标记物发展的历史第一阶段,1846年1928年,发现本周蛋白第二阶段,1929年1962年,发现一些激素、酶、同工酶和蛋白在肿瘤发生时异常,如:异位激素、促性腺激素、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶第三阶段,1963年1975年,发现了一些胚胎蛋白性标记物,AFP、CEA
25、第四阶段,1976年至今,单克隆抗体技术的建立,大量的肿瘤标记物涌现出来,如CA15-3、CA125、CA19-9等理想的肿瘤标志物理想的肿瘤标志物灵敏度高特异性强定位性好反应病情监测肿瘤疗效监测肿瘤复发预测肿瘤预后 至今,还没至今,还没有一种肿瘤标志有一种肿瘤标志物能完全满足上物能完全满足上述各项要求述各项要求!肿瘤标记物的分类 由于肿瘤标记物的来源和性质非常复杂,至今尚未有一个统一的分类方法。目前的分类方法有两种:一是按肿瘤标记物的来源,二是按肿瘤标记物本身的化学性质和免疫学特性。按肿瘤标记物的来源分类肿瘤的特异性标记物,指仅有某一种肿瘤所产生的特异性物质。肿瘤辅助标记物,在一类组织类型相
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