分子免疫學(xué)-腫瘤免疫與免疫治療

1、Tumor Immunity,Tumor Antigen,Tumor Immunotherapy,一、腫瘤抗原,尋找和發(fā)現(xiàn)新型腫瘤抗原的技術(shù)得到了快速發(fā)展越來越多的腫瘤抗原在腫瘤的診治中得到了應(yīng)用,尋找和發(fā)現(xiàn)新型腫瘤抗原的技術(shù),1. Autologous Typing：,基本原理：患者血清通過補(bǔ)體介導(dǎo)殺傷腫瘤細(xì)胞最早采用的方法（PNAS，1978）效率低，僅發(fā)現(xiàn)了數(shù)種腫瘤抗原,2. 生化技術(shù)：,,洗脫純化（HPLC）,MHC

2、 I結(jié)合肽,自體CTL克隆,致敏腫瘤細(xì)胞,,,殺傷,得益于蛋白純化技術(shù)的發(fā)展（Nature，1990）必須建CTL克隆，僅發(fā)現(xiàn)了數(shù)種腫瘤抗原,3. 以T細(xì)胞為基礎(chǔ)的腫瘤抗原鑒定技術(shù),得益于基因文庫技術(shù)的發(fā)展（Science ，1991）需構(gòu)建CTL克隆和腫瘤細(xì)胞株,4. 重組cDNA文庫的血清學(xué)分析技術(shù)（SEREX）,,cDNA噬菌體表達(dá)文庫,,,受體菌,,轉(zhuǎn)膜,,患者血清,,二抗,陽性克隆,,,建庫,,篩庫,,測序和分析,SER

3、EX的特點(diǎn)（PNAS，1995）,克服了必須構(gòu)建T細(xì)胞克隆的難題高效，迄今已經(jīng)通過此方法發(fā)現(xiàn)了2000多種腫瘤抗原,部分重要的腫瘤抗原及其產(chǎn)生機(jī)制,二、腫瘤免疫和免疫逃逸機(jī)制,免疫平衡狀態(tài),腫瘤局部微環(huán)境內(nèi)的抑制性細(xì)胞亞群,調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells, Treg）髓系來源的抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associa

4、ted macrophages, TAM）調(diào)節(jié)性NK細(xì)胞（regulatory NK cells）調(diào)節(jié)性樹突狀細(xì)胞（ regulatory DC）,腫瘤調(diào)節(jié)性T細(xì)胞tumor regulatory T cells,Treg,1975年提出抑制性T細(xì)胞可能在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用（ Immunol. Commun., 1975, 4, 201–217）,（1）Treg在腫瘤免疫中的作用研究歷史,1980年的實(shí)驗(yàn)研究首次報(bào)道了抑

5、制性T細(xì)胞對(duì)抗腫瘤免疫功能的抑制作用（ J Exp Med. 1980;151:69-80）,1990首次獲得抑制性T細(xì)胞克隆并明確提出體內(nèi)存在抑制性T細(xì)胞對(duì)抗腫瘤免疫的抑制作用（ J Immunol, 1990,145,2359-64）,1999年動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)去除Treg能增強(qiáng)抗腫瘤免疫（ J Immunol. 1999;163:5211-8）,2001年發(fā)現(xiàn)患者腫瘤局部Treg數(shù)量增多（Cancer Res. 2001 ;61:47

6、66-72 ）,2003年動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明Treg在腫瘤局部占優(yōu)勢會(huì)促進(jìn)腫瘤的生長（Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(19):10902-6）,2004年證明人類腫瘤局部Treg數(shù)量與腫瘤的進(jìn)展和預(yù)后相關(guān) （Nat Med. 2004;10:942-9）,2004年明確提出Treg在腫瘤免疫的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用（J Exp Med，2004， 200：771-82）,2004年證明人類腫瘤

7、局部Treg通過細(xì)胞間的直接接觸對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞的抑制作用（Immunity. 2004 ;20:107-18 ）,Treg對(duì)NK細(xì)胞的抑制,Treg對(duì)NKT細(xì)胞的抑制,,2005年證明Treg對(duì)腫瘤免疫的抑制作用發(fā)生在腫瘤局部且逆轉(zhuǎn)這種抑制作用即使對(duì)于晚期腫瘤也具有治療作用（J Exp Med，2005， 201：779-91）,2005年提出并證明存在腫瘤特異性Treg（ J Immunol. 2005 ;175:5058-66 ， B

8、lood，2005，106：1008-11）2005年報(bào)道了靶向清除Treg臨床應(yīng)用項(xiàng)目（J Clin Invest，2005：115：3623-33）2006年后Treg在腫瘤免疫和免疫治療中的作用及其機(jī)制得到了深入研究（Nat Rev Immunol， 2006，6：295-307，J Immunol. 2007 ;178:2155-62 ）2007-2008年針對(duì)Treg的腫瘤治療思路的改變（Nat Rev Cancer，2

9、007：880-7，J Exp Med，2008，205：825-39）,2009年Treg的作用得到進(jìn)一步確認(rèn),Liu Z, Kim JH, Falo LD Jr, You Z. Tumor regulatory T cells potently abrogate antitumor immunity.J Immunol. 2009 May 15;182(10):6160-7Beyer M, Schultze JL. Curr Ph

10、arm Des. Regulatory T cells: major players in the tumor microenvironment. 2009;15(16):1879-92,（2）腫瘤Treg的產(chǎn)生機(jī)制,一種腫瘤誘導(dǎo)的CD4+CD69+CD25- 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞發(fā)現(xiàn)和功能研究,腫瘤誘導(dǎo)CD4+CD69+CD25- 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生,CD4+CD69+CD25- T細(xì)胞抑制CD4 T細(xì)胞反應(yīng),J Immunol, 2009,（

11、3）腫瘤Treg抑制作用的機(jī)制,（4）針對(duì)腫瘤Treg的免疫治療,depleting,managing,,非特異性Treg的清除（CD25 mAb、IL-2+白喉毒素、foxp3 mRNA轉(zhuǎn)染DC等）,,特異性Treg的清除,,提高效應(yīng)T細(xì)胞抗Treg的抑制作用的能力（A20-silenced DCs）,,阻斷Treg的趨化和聚集,抑制Treg的功能（針對(duì)STAT3、IL-10等）,,,抑制Treg的分化,,控制Treg的分化方向,,控

12、制Treg的功能聯(lián)合生物治療,Rech AJ, Vonderheide RH.Clinical use of anti-CD25 antibody daclizumab to enhance immune responses to tumor antigen vaccination by targeting regulatory T cells. Ann N Y Acad Sci. 2009 Sep;1174:99-106,2.腫瘤相關(guān)

13、巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages, TAM）,巨噬細(xì)胞,M?是體內(nèi)功能最為活躍的細(xì)胞之一 表達(dá)數(shù)十種受體 產(chǎn)生數(shù)十種酶 分泌近百種生物活性產(chǎn)物,巨噬細(xì)胞的特點(diǎn),巨噬細(xì)胞的來源,肺：肺泡巨噬細(xì)胞肝：枯否（Kupffer）細(xì)胞脾與淋巴結(jié)：游走與固定巨噬細(xì)胞漿膜腔：胸、腹腔巨噬細(xì)胞神經(jīng)組織：小膠質(zhì)細(xì)胞骨：破骨細(xì)胞關(guān)節(jié)：滑膜A型細(xì)胞,不同部位的巨噬細(xì)胞,與巨噬細(xì)胞功

14、能相關(guān)的表面標(biāo)志,MHC II類分子FcR與CR趨化因子受體其他受體：如GM-CSF、M- CSF等的受體,巨噬細(xì)胞的分泌產(chǎn)物,種類 實(shí)例 補(bǔ)體 C1～C9，B、D、I、H因子，C1抑制物 凝血因子 V、VⅡ、ⅠX、X因子，凝血酶原 酶類 各種中性蛋白酶，酸性水解酶，溶菌酶 生物活性酯類 花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯

15、等） 激素樣物質(zhì)促腎上腺皮質(zhì)激素，β內(nèi)啡肽 細(xì)胞因子 IL-1、IL-3、IL-6，TFN-a,IFN-a,－β、FGF 反應(yīng)性中間產(chǎn)物 活性氧、亞硝酸鹽 其他 多種生長因子及刺激因子，嘌呤及嘧喧產(chǎn)物， 各種結(jié)合蛋白、連接蛋白及酶抑制物、 VitD3等,,,,,rested M?,responsive M?,stimulated M

16、?,activated M?,,病原體,,,,,signal,LFA-1,MHC-II,細(xì)胞增生趨化，殺菌,提呈Ag，激活LC，,,First signal:MAF/IFN-?,MSF,,second signal:LPS/IFN-?,MSF,CK,,,,1,2,The process of M? activation,,3,Biologic effects,Biologic effects of M?,,rested M?

17、,responsive M?,stimulated M?,activated M?,,病原體,,,,,signal,LFA-1,MHC-II,細(xì)胞增生趨化，殺菌,提呈Ag，激活LC，,過度活化,適度活化,,,PGE,,抑制免疫功能,,殺瘤，殺菌,,First signal:MAF/IFN-?,MSF,,second signal:LPS/IFN-?,MSF,CK,,,,,1,2,3,The process of M? act

18、ivation,激活的巨噬細(xì)胞通過產(chǎn)生TNF及IL-1等效應(yīng)因子直接或間接殺傷腫瘤細(xì)胞TAM通過產(chǎn)生腫瘤血管生長因子（tumor angiogenesis factor, TAF）等機(jī)制促腫瘤生長和轉(zhuǎn)移,《國外醫(yī)學(xué)：免疫學(xué)分冊(cè)》. 1990年第13卷第2期：60-65,巨噬細(xì)胞的分型,過敏性反應(yīng)和寄生蟲感染,,介導(dǎo)Th2型活化和免疫調(diào)控,,介導(dǎo)免疫調(diào)控，參與基質(zhì)沉積和組織修復(fù),,Paola Allavena，Antonio Sica，

19、Cecilia Garlanda，Alberto Mantovani.The Yin-Yang of tumor-associatedmacrophages in neoplastic progression and immune surveillance。Immunological Reviews 2008. 222: 155–161,（1）TAM的來源,表達(dá)低水平MHC-II抗原呈遞功能低下分泌高水平的免疫抑制性細(xì)胞因子如IL

20、-10和TGF-β，炎癥性細(xì)胞因子IL-12、IL-6、IL-1β、TNFα的產(chǎn)生顯著低下產(chǎn)生較低水平的NO、ROIs等,（2）TAM的功能特點(diǎn),TAM的功能作用具有時(shí)相性和組織特異性：在不同腫瘤組織、同種腫瘤的不同部位以及在同一腫瘤的不同發(fā)展階段其功能亦有所不同。,腫瘤組織內(nèi)腫瘤間質(zhì)腫瘤壞死缺氧區(qū)域,正向,,負(fù)向,,,（3）TAM的促瘤效應(yīng)及相關(guān)機(jī)制,三羧氨基喹啉,氯膦酸鹽,,小分子非肽類特異性CXCR4拮抗劑,,（4）針對(duì)T

21、AM設(shè)計(jì)腫瘤治療的策略和思路,,3. 髓系來源的抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs),小鼠GR1+CD11b+DMSCs人CD14-CD11b+,,COX2（PTGS2）、PGE、SCF、M-CSF、IL-6、GM-CSF、VEGF,擴(kuò)增、募集,,活化,IFN-γ、IL-4、IL-13、TGF-β,MDSC的擴(kuò)增、募集和活化,Fas信號(hào)通過PGE2募集MDSC促進(jìn)肺癌生長,,

22、Fas signal in lung cancer,,,PGE2,,,MDSC recruitment,,,promotes lung cancer growth,,,Treg,,J Immunol. 2009;182:3801-3808,MDSCs促腫瘤效應(yīng),穿孔素,靶向MDSCs的腫瘤免疫治療之一：促進(jìn)MDSC的分化成熟,,全反式維甲酸（ATRA）、維生素D3,靶向MDSCs的腫瘤免疫治療之二：抑制MDSCs的擴(kuò)增,,擴(kuò)增、募集,

23、COX2（PTGS2）、PGE、SCF、M-CSF、IL-6、GM-CSF、VEGF,VEGF特異性阻斷性抗體如avastatin,,靶向MDSCs的腫瘤免疫治療之三：阻斷MDSCs的功能,COX2 抑制劑、磷酸二酯酶5抑制劑，如sildenafil，能夠下調(diào)MDSCs 的ARG1和iNOS的表達(dá),靶向MDSCs的腫瘤免疫治療之四：剔除MDSCs,某些化療藥物能夠直接剔除MDSCs，如gemcitabine,腫瘤局部微環(huán)境內(nèi)的免疫抑制性

24、因子,IL-10、IL-6、IL-4、IL-13、IL-1β、TGF-β、GM-CSF、VEGF、SCF、M-CSF趨化因子如CCL2、CCL5、CCL12、CCL19、CCL20、CCL21等PGE2、 iNOS、IDO及精氨酸酶 CTLA-4,CTLA-4）,熱休克蛋白（HSP）,γδT,,,,,腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的HSP能通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子并活化樹突狀細(xì)胞而啟動(dòng)抗腫瘤免疫,J Immunol. 2009, 182(3):