肿瘤免疫学

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肿瘤免疫
一、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。

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,并且在我国仍呈上升趋势。

因此对肿瘤的研究受到广泛重视。

肿瘤免疫的概念起源于本世纪初。

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⑴。

此后人们认识到癌细胞是改变了的宿主成分。

本世纪中期,Foley证实,纯系小鼠诱发的肿瘤能在同系小鼠之间移植,如在肿瘤的生长过程中将移植瘤完全切除,小鼠会对再次接种的肿瘤产生抵抗能力,再次接种的肿瘤或者不再生长,或者长到一定的大小便自行消退。

这种抗性有专一性,因为它对再次接种来源于同系动物的另一肿瘤没有抵抗能力。

实验说明,肿瘤确能被宿主视为\"非己\"而产生特异的免疫排斥反应。

这使人们相信机体存在着抗肿瘤免疫机制。

六十年代经Thomas、Burnet 和Good等人将该观点系统化,提出了免疫监视学说。

免疫监视学说的中心思想是:免疫系统具有一个十分完备的监视功能,能精确地分辨\"自己\"和\"非己\"的成分;它不仅能清除外界侵入的各种微生物,排斥同种异体移植物,而且还能消灭机体内突变的细胞,防止肿瘤的生长,保护机体的健康。

每当免疫监视功能由于这种或那种原因被削弱时,便为肿瘤的发生提供了有利条件;如果机体不具备免疫监视功能,人类的肿瘤发病率会大大提高。

临床也得到了一些支持的证据。

原发和继发的免疫缺陷病人(如:艾滋病病人、为了防止移植排斥反应而应用免疫抑制剂的肾移植病人等)肿瘤发生率增多。

然而,其肿瘤类型仅为淋巴网状肿瘤(网状细胞肉瘤、淋巴肉瘤),其他肿瘤的发生率并无明显增高。

至今人们对该学说仍有争议,肿瘤的免疫监视学说还有待进一步证实。

七十年代层掀起一次肿瘤免疫治疗高潮,是以非特异性免疫治疗为主。

最具代表性的是采用细菌制剂,如:卡介苗(BCG)、短小棒状杆菌(C. Pavum)。

经过几年的研究,除了用BCG膀胱灌注治疗膀胱癌获得明显疗效外,人们对它们逐渐失去了兴趣,因为对其他肿瘤远期疗效并未显著提高,甚至有些结果还不如对照组。

同时因未找到人类肿瘤特异性抗原,人们对免疫治疗失去了信心,随之肿瘤免疫学界出现了低谷。

在此期间唯有肿瘤的免疫诊断有所进展。

人们应用血清学方法测定甲胎蛋白(AFP)或癌胚抗原(CEA)等,作为肿瘤的辅助诊断和愈后的观察指标。

此间,我国免疫学家创造了应用中药斑蟊酊皮肤发泡获取巨噬细胞,建立了测定巨噬细胞活性的方法,并作为肿瘤愈后的免疫指标监测;应用火箭电泳动态观察AFP的含量诊断早期肝癌获得成功。

七十年代中期单克隆抗体技术问世,人们找到了一批肿瘤相关标志的抗体。

人们将毒素、药物或放射性元素挂在抗肿瘤单克隆抗体上,利用抗体的特异性作为生物导弹的导向系统,治疗肿瘤,试图使治疗药物集于肿瘤区域提高治愈率,同时降低药物对全身的损害。

但是,此类肿瘤单抗往往与其他正常的组织有一定的交叉反应,并且多为鼠源性抗体,对人来说它是很好的免疫原。

重复使用鼠源性单抗,人体内会产生中和小鼠单抗的人源抗体,而降低了疗效。

由于人源的杂交瘤抗体产生不稳定,所以难以获得成功。

进入八十年代,伴随着分子生物学技术的发展,许多细胞因子的基因被克隆,并且运用基因重组技术在原核或真核细胞中进行表达,使那些在生理条件下难以分离的细胞因子得以大量生产,并成为临床制剂,促进了肿瘤的免疫治疗研究。

最为典型的是Rosenberg用白细胞介素2 (IL-2)在体外活化和扩增的淋巴细胞对肿瘤细胞有较强的杀伤活性,杀伤的瘤谱也较为广泛,而且不损伤正常的淋巴细胞,它被称为淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)。

临床研究中应用体外活化和扩增的LAK 输入病人体内的过继免疫治疗,对黑色素瘤、肾细胞癌、淋巴瘤等有一定疗效。

尤其那些在常规疗法不能取得疗效的患者中也取得了一些部分缓解和完全缓解的病例。

该研究组的另一过继疗法是肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL),其杀伤效率高于LAK,临床取得同样疗效。

这表明
免疫疗法在肿瘤的治疗中可以获得疗效是不容否认的,并且与常规疗法有互补性,这也极大的鼓舞了肿瘤免疫学研究者。

此时,再一次掀起了肿瘤免疫治疗的热潮。

八十年代末期至九十年代初期对于人类肿瘤抗原、抗原的加工呈递和T细胞识别机制的研究有了突破性进展。

基因重组细胞因子、人源化基因工程抗体已作为药物进入临床应用。

树突状细胞的深入研究为肿瘤免疫提供了有力武器。

今天已迎来了肿瘤免疫研究的春天。

二、肿瘤抗原
抗肿瘤免疫以细胞免疫为主,肿瘤只有表达特异的标志或靶子,免疫细胞才能有识别的对象。

如前所述,五十年代应用纯系小鼠早已证实了肿瘤特异性移植排斥性抗原(TSTA)。

然而,早期采用血清学方法仅发现人类胚胎性的肿瘤相关抗原(如:甲胎蛋白AFP和癌胚抗原CEA),虽然这些抗原可诱导机体产生特异性抗体,但是却不能诱导产生肿瘤特异性细胞毒性T(CTL)细胞介导的肿瘤排斥反应。

应用单克隆抗体技术发现了大量肿瘤相关抗原,但它们仍然是基于异源抗原抗体识别的产物,不能作为肿瘤排斥抗原,然而,它们可用于肿瘤的辅助诊断和生物导弹的导向工具。

人类肿瘤特异性抗原一直是困扰肿瘤免疫学界的难题。

肿瘤特异排斥性抗原是指肿瘤细胞上特异表达的能够被T淋巴细胞识别并参与T淋巴细胞活化的分子。

人类肿瘤是否存在这种抗原呢?人们探索多年的重要问题终于在八十年代末期有了答案。

比利时的Thierry Boon研究组巧妙地应用T细胞克隆技术,找到了人类肿瘤抗原,进而,运用分子生物学方法克隆了该抗原的基因。

他们首先取病人的黑色素瘤进行体外培养,再将已建系的MZ2-MEL瘤细胞与患者自身的淋巴细胞重复进行淋巴细胞肿瘤细胞混合培养(MLTC),刺激和扩增的细胞毒性T细胞(CTL),用有限稀释法建立了不同的CTL克隆。

用一个克隆化的CTL杀伤MZ2-MEL瘤细胞,未被杀死的残余瘤细胞经扩增后再用其它CTL 克隆进行杀伤,如对前者抵抗的残余肿瘤能被后者杀伤,说明MZ2-MEL瘤细胞存在不同的T细胞识别表位。

应用此法发现了MZ2-MEL瘤细胞系至少有6个不同的T细胞识别表位。

进而发现MAGE是一个大的基因家族,其中MAGE-1、-2、-3、-4、-6、-12基因与肿瘤密切性关。

这些基因在其他多种组织来源的肿瘤也有高表达,如:MAGE-1在非小细胞肺癌和乳腺癌中高表达;MAGE-2在头颈、膀胱、结直肠癌中高表达,但除睾丸外其他正常组织均不表达。

因此,这些基因编码的抗原有称为肿瘤特异性共同抗原。

在此基础上该研究小组用类似的方法从黑色素瘤中又分离出BAGE、GAGE基因家族及在肾癌中分离的RAGE基因家族。

前两者基因和MAGE一样,唯一表达的正常组织是睾丸。

近几年,UGUR SAHIN等研究人员应用肿瘤患者自身血清筛选重组cDNA表达文库(SEREX)方法寻找肿瘤抗原。

此法是提取的患者肿瘤细胞的mRNA,翻转录为cDNA并将它们插入噬菌体表达载体上位于b-半乳糖苷酶的a多肽基因上的多酶切点中,形成融合基因。

当基因重组的噬菌体复制扩增时,肿瘤细胞表达的蛋白即以融合蛋白的形式表达于噬菌体表面。

此基因文库称为噬菌体表达文库。

应用肿瘤患者自身血清中存在的抗肿瘤抗体,利用抗原抗体特异性反应,结合放射性标记或酶标记技术,筛选肿瘤细胞的cDNA表达文库。

将阳性反应的噬菌体克隆后即获得了相应的基因和多肽抗原。

目前用此法已找到了一批肿瘤抗原,其中也包括了应用T细胞克隆发现的MAGE-1、Tyrosinase等。

因此,用SEREX方法克隆的某些肿瘤抗原也可以被T细胞识别。

这也说明人体内肿瘤细胞表面存在多种肿瘤抗原或肿瘤相关抗原可被免疫系统识别。

有趣的是用SEREX方法从食管癌中克隆的NY-ESO-1肿瘤抗原基因和从黑色素瘤中克隆的HOM-MEL-40也存在于正常睾丸转录的基因中,以及,在卵巢中亦有少量表达。

这说明某些肿瘤与睾丸存在着共同抗原,或者说细胞癌变后可以表达生殖细胞抗原或标志。

现在将这类抗原称为肿瘤/睾丸抗原(CTAG)家族。

随着研究的深入,人们已突破了原有观念。

原来认为不能作为肿瘤排斥性抗原的癌胚抗原(CEA),现将其基因插入痘苗病毒载体后,也可作为肿瘤疫苗诱导肿瘤特异的CTL。

至今已发现了大量肿瘤排斥性抗原。

按抗原的基因类型分为:静止基因(silent gene)
的表达产物:此类基因在正常情况下是关闭的,癌变细胞则将该基因启动表达,被T细胞视为非己物质,可产生排斥反应(如MAGE)。

-分化抗原基因的表达产物:CEA是胚胎时期表达的产物,出生后该基因关闭。

细胞癌变后则重新开启该基因,成为免疫系统识别的靶子。

MART-1、tyrosinase、gp100等均为分化抗原。

?癌基因的异常高表达:如HER-2/neu虽然某些正常细胞也有微量表达,但自身T细胞对其耐受,癌变细胞由于异常高表达,打破了这种耐受,成为免疫系统可识别的靶子。

ˉ突变的抑癌基因产物:如突变的p53可造成其产物的堆积,同样可作为免疫系统识别的靶子。

正常细胞表达的野生型p53一般在胞外难以测出,但人为地用野生型的p53多肽免疫亦可诱导CTL,并能杀伤具有p53基因突变的肿瘤细胞。

°突变的癌基因表达产物:如正常的ras基因产物无免疫源性,癌细胞中在编码ras第12或61 位发生基因突变,形成具有新表位的p21ras产物,而被免疫系统识别。

±染色体易位产生的融合基因产物:如白血病细胞的原癌基因c-abl 从9号染色体易位到22号染色体与bcr 基因连接形成bcr-abl融合基因编码210KD融合蛋白(p210 bcr-abl),这种蛋白可被T细胞识别。

2致癌病毒性基因产物:如人乳头瘤状病毒(HPV)的16和18型与宫颈癌密切相关,HPV16的E6、E7基因能使宫颈鳞状上皮转化为肿瘤细胞。

而E6、E7的基因产物可被T细胞识别。

3其他: 如MUC-I基因编码的与细胞膜相关的粘蛋白,在某些癌细胞中高表达,关键是糖基化不完全,而暴露出多肽骨架,成为免疫识别的靶子,并且属于MHC非限制性的肿瘤相关抗原。

从严格的定义来讲,肿瘤抗原并不绝对是肿瘤特异性抗原(如MAGE-1正常的睾丸组织同样表达),但对诱导特异性抗肿瘤免疫反应却是良好的肿瘤排斥性抗原,它为肿瘤的免疫治疗奠定了基础。

三、抗原加工和呈递
目前,抗原呈递细胞(antigen-presenting cell, APC)的概念也已发生了变化,除了单核-巨噬细胞、树突状细胞等那些专职的APC,肿瘤细胞本身也是APC。

抗原呈递主要有两种形式:内源性抗原呈递和外源性抗原呈递。

前者主要指细胞内自身抗原、肿瘤抗原和病毒抗原,由主要组织相容性复合物I类分子(MHC class I)途径呈递。

胞浆内蛋白在蛋白酶作用下降解成肽段,依次被热休克蛋白HSP70和HSP90传递给膜上的TAP (tansporter associated with antigen processing) ,同时,在蛋白酶的作用下进一步被剪切成小肽。

小肽由TAP经HSP96传递给内质网内新合成的MHC I类分子上,最后由MHC I类分子将结合的抗原小肽托出细胞膜外。

细胞外物质经专职APC吞噬(phagocytosis,指颗粒抗原)、胞饮(pinocytosis, 指可溶性抗原)或内吞(endocytosis, 指抗原经细胞上的受体导入胞内),在胞内形成吞噬体(phagosome)由主要组织相容性复合物II类分子(MHC class II)呈递。

肿瘤抗原的呈递同样存在上述两种形式,肿瘤细胞本身由MHC I类分子将内原肿瘤抗原小肽呈递给CD8+ T 细胞,而专职APC也可捕捉肿瘤释放出的抗原,由MHC II类分子呈递给CD4+ T细胞。

近期有实验表明专职APC也可将捕获的外源肿瘤抗原,由MHC I类分子呈递给CD8+ T细胞。

引人注意的是:肿瘤细胞内已结合肿瘤抗原肽的热休克蛋白被提取后可作为瘤苗,不受MHC 限制,而诱导宿主产生的肿瘤特异的CD8+CTL却是受MHC限制的,并且诱导过程中必须有专职APC参与。

其可能的机制是:外来的HSP-抗原肽复合物被APC捕捉后释放抗原肽交叉进入自身MHCI分子呈递过程。

此外,HSP70作为肿瘤抗原呈递分子可诱导自身gdCTL。

短暂热处理可诱导的新鲜肿瘤细胞质及胞膜HSP70的表达,该细胞可刺激自身gdCTL杀伤瘤细胞,抗HSP70抗体处理靶细胞则抑制了gdCTL杀伤瘤细胞作用。

正常细胞HSP70无此作用,因此gdCTL是通过识别HSP70-抗原肽复合物产生效应。

MHC在人类称为人白细胞抗原(HLA)。

与抗原呈递相关的主要是HLA I 类和II类分子或叫做MHC I 类和II类分子。

经典的MHC I 类分子主要是HLA-A、B、C系列,它们广泛分布于人体有核细胞上。

MHC II类分子HLA-DR、DP、DQ分布较窄,主要表达于树突状细胞、单核-巨噬细胞、B细胞、并指状细胞、血管内皮细胞、精细胞等。

近些年对其结构有了深入了
解。

MHC I 类分子是由a链和b2微蛋白(b2m)经非共价连接形成的二聚体。

a链为跨膜多肽,含有三个功能区(a1、a2、a3)。

a1和a2形成\"链内假二聚体\" ,两个功能区均有a 螺旋和b片层结构。

两个a螺旋之间形成一沟状结构,此沟为抗原结合部位,称为肽结合槽。

该槽一般容纳的抗原为8-10个氨基酸组成的小肽。

沟底部为8条b片层链(a1和a2功能区各4条),肽结合槽的底部有6个小凹(pockets),凹A和凹F位于槽的两端,富含保守氨基酸,这些氨基酸大多带极性侧链分别于抗原肽的N末端氨基和C末端羧基形成氢键,将抗原肽固定在槽中。

凹B、凹C、凹D和凹E分别与抗原肽的氨基酸侧链结合,这些小凹富含多态性氨基酸,决定肽与MHC I类分子结合的特异性。

MHC I类分子主要将抗原呈递给CD8+ T细胞。

MHC II类分子由两条结构相似的跨膜多肽a链和b链以非共价键连接组成。

a1和b1各自盘绕共同形成结合抗原肽的沟槽。

由于其两头开放,因此所容纳的抗原肽较长,即小肽的两端可成游离态。

该槽与小肽结合的其他基本特点与MHC I 类分子相同。

MHC II类分子主要将抗原呈递给CD4+ T细胞。

肿瘤抗原基因所编码的多肽一般含有多个抗原表位,由MHC I类分子结合并能诱导CTL 的小肽是其中极小部分。

MHC不同的细胞可表达同一肿瘤抗原,如MAGE-3抗原即可被HLA-A1呈递,又可被HLA-A2呈递,但所呈递的抗原小肽不同,它们代表着同一抗原的不同表位,这些小肽即属于MHC限制性抗原小肽。

某一特定型别的MHC I类分子可与多种不同的肽结合,但这些不同的氨基酸有共同特点,即某些位置总是某一种或很少几种具有相似侧链/或化学性质的氨基酸。

它们对肽与某一特定MHC I类分子之间的结合起决定作用。

这些位置上的氨基酸残基为锚定残基(anchor residues)。

锚定残基一般为2~3个,其中一个总是在肽的羧基端(C末端)。

C末端氨基酸残基在MHC I类分子中相当保守。

目前已知的MHC I 类分子结合肽中,95% C末端残基为Ile、Val、Arg、Lys、Tyr和Phe。

不同的MHC I类分子,其结合肽的锚定残基氨基酸性质不同。

这种特定的氨基酸组成顺序称为MHC I类分子等位基因特异性基序(allele-specific consensus motif)或肽结合基序(peptide-binding motif)。

对于已知氨基酸序列的抗原,根据肽结合基序可预测被CTL识别的表位。

实验证实有些预测完全正确,但也有些MHC I类分子限制性抗原肽与上述特异性基序不一致,进而发现除锚定残基外还有一些氨基酸在特定型别的MHC I类分子结合肽的某些位置上出现的频率比较高。

这些位置上的氨基酸对肽与MHC I类分子之间的结合不是必须的,却可不同程度地增加二者的亲和力。

根据它们影响程度的大小分别称为辅锚定残基(auxiliary anchor residues)和优选残基(preferred residues)。

此外还有一些氨基酸如果出现在肽链的某一位置,则阻碍肽链与MHC I 结合。

有了上述理论的依托,人们可以预测肿瘤抗原表位,人工合成肿瘤抗原小肽用于肿瘤的免疫治疗。

目前已鉴定出一批与人MHC I类分子结合的肿瘤抗原小肽,用人工合成的一些抗原小肽,在临床研究中已产生效果。

粘蛋白MUC-I作为肿瘤抗原与前面所述的不同,它激活T细胞不受MHC限制。

粘蛋白MUC-I,又称为上皮细胞粘蛋白(epithelial cell mucin)、多肽性上皮粘蛋白(polymorphic epithelial mucin)或episialin。

MUC-I表达于腺上皮细胞,通过其羧基端的疏水性穿膜区与细胞膜连接,其胞外区很长,由1000~2200个氨基酸组成。

正常情况下,MUC-I粘蛋白高度糖基化,在腺上皮细胞的分布局限于细胞的顶部,即朝向腺腔的部分。

而腺癌细胞MUC-I粘蛋白表达量明显增加,除细胞顶外其他部位细胞膜均有表达,并且其糖基化不完全,从而暴露出蛋白的多肽骨架,成为免疫攻击的靶位。

从腺癌病人淋巴结引流液分离到的CTL,为ab CD8+T细胞,但其并不是识别MHC I类分子呈递的8~12个氨基酸的短肽,而是直接识别粘蛋白核心骨架上的以20个氨基酸为一重复序列的多肽。

当同一个T细胞上的多个T细胞受体(TCR)分子以有序的方式同时与粘蛋白上多个重复序列单位结合,导致TCR交联而活化
T细胞,此时T细胞的激活不需要MHC分子的参与。

四、T细胞识别与共刺激分子
T细胞通过T细胞受体TCR和CD3复合物对抗原进行识别。

T细胞所识别的是MHC I或II类分子和被呈递抗原肽的复合物。

单纯的抗原肽是不能直接被T细胞识别。

由MHC I呈递抗原肽时,其a3功能区与T细胞表面的CD8分子相互作用,CD8分子同时还与部分a2功能区结合。

由MHC II呈递抗原肽时,其a2和b2功能区还与T细胞表面的CD4分子相互作用。

T细胞识别机制另一个重要的进展是共刺激分子的研究。

T细胞的活化除了上述识别条件外,还必须有共刺激分子(costimulator)参与。

在T细胞激活诱导阶段缺乏共刺激信号,不仅不能活化T细胞,还会引起T细胞克隆特异性无反应性,导致免疫耐受。

不同的细胞系统传递共刺激信号的分子有所不同。

其中包括:B淋巴细胞激活抗原(B7)、细胞间粘附分子(ICAMs)、淋巴细胞功能相关抗原(LFA-3)、血管内皮粘附分子(VCAM-1)、热稳定抗原(HSA),以及近期发现的4-1BB等。

它们与其相应的配体结合,发挥共刺激作用。

八十年代末至九十年代初期共刺激分子B7在肿瘤免疫研究中较为深入和广泛。

共刺激分子B7为44-54kD的糖蛋白,属于免疫球蛋白超家族成员。

最初发现于活化的B细胞上,它也表达于树突状细胞、活化的巨噬细胞上。

除B细胞来源的肿瘤外,其他肿瘤很少表达B7。

共刺激分子的缺乏也是肿瘤的弱免疫原性的重要因素。

B7又分为B7-1(又名为CD80)和B7-2(又名为CD86),两者仅有25%氨基酸同源。

APC活化时,B7-2表达早于B7-1。

B7有两种受体存在于T细胞表面,CD28低亲和力受体和CTLA4高亲和力受体。

CD28亦是免疫球蛋白超家族成员,是分子量为44kD的同源二聚体,在95%的CD4+T淋巴细胞、50%CD8+T淋巴细胞及CD4+ CD8+双阳性的胸腺细胞表面皆有组成性表达。

CTLA4为CD28的同源分子,他们共表达于活化的T细胞表面。

CTLA4虽然表达量比CD28少,但它与B7的亲和力是CD28的20倍。

B7:CD28通路为IL-2的产生提供了关键信号。

B7 传导阳性或阴性信号决定与其结合的配基,与T细胞上的CD28结合产生阳性信号,增强免疫应答;B7与CTLA4结合则产生阴性信号,封闭了CD28依赖的T细胞激活,下调免疫反应。

在肿瘤免疫中共刺激信号的传递有不同方式:1. 反式共刺激(Trans-costimulation):由肿瘤细胞的MHC I 类分子呈递抗原小肽直接刺激T细胞上的TCR.,同时由与T细胞紧密接触的B7+专职APC 提供旁共刺激信号。

2. 顺式共刺激(Cis-costimulation):将B7基因导入肿瘤细胞,祢补了所缺乏的共刺激信号,提高了肿瘤的免疫原性,从而可诱导宿主特异性抗肿瘤免疫。

3. 间接顺式共刺激(Transfer cis-costimulation):肿瘤细胞脱落的抗原可被专职的抗原呈递细胞(巨噬细胞、树突状细胞)捕捉,这些外源性多肽亦可经MHC I 类分子呈递给T细胞。

但其效率远低于对内原性抗原的呈递。

此时需要大量抗原才可诱导MHC I 类分子限制性CTL。

已被活化的CTL在杀伤肿瘤的效应阶段不再需要共刺激分子的协同。

4-1BB/4-1BBL共刺激途径是近几年发现的,4-1BB (CDw137) 是肿瘤坏死因子受体超家族成员,主要表达于T细胞上。

其高亲和力配体4-1BBL 表达于APC细胞,如巨噬细胞和活化的B细胞。

4-1BBL或抗4-1BB抗体与T细胞的4-1BB结合后可诱导T细胞的活化与增殖。

4-1BB和CD28 共刺激途径在活化T细胞抗肿瘤效应方面具有协同作用。

小鼠实验表明:体内应用抗4-1BB单克隆抗体可根除免疫原性差的Ag104A肉瘤和高成瘤性的P815肥大细胞瘤已建立的大肿瘤。

五、肿瘤免疫效应机制
机体有多种抗肿瘤免疫机制。

其中包括细胞免疫和体液免疫,又可分为特异性免疫和非特异性免疫。

该方面的研究也有较多的进展。

(一)细胞免疫
抗肿瘤免疫是以细胞免疫为主,其中具有免疫记忆功能和特异性的主要是T细胞,因此,一直受到人们的重视,而非特异性抗肿瘤免疫细胞自然杀伤细胞(NK)和gd T淋巴细胞也日益受到人们的重视。

1、T 细胞:T 细胞主要有两类,CD4+ T 辅助细胞和CD8+ 细胞毒性T 细胞。

它们均表达CD3标志,主要产生特异性免疫,如前面所述其活化是受MHC限制的。

CD4+ T细胞在接受专职APC上的MHC抗原复合物和共刺激分子双重信号后,细胞发生克隆性增值,并释放出多种细胞因子,其中主要为:白细胞介素2(IL-2)、g干扰素(INF-g)、肿瘤坏死因子(TNF)和淋巴毒素(LT)。

这些因子在调节、活化细胞毒性T 细胞(CTL)、巨噬细胞(M?)、B细胞的抗肿瘤效应中起重要作用。

CD8+ CTL 也是在双重信号作用下被活化和克隆增值。

已活化的细胞毒性T 细胞在杀伤肿瘤的效应阶段则不需要共刺激分子的辅助。

CTL须与靶细胞直接接触才能产生杀伤作用。

目前研究认为,CTL有三种:CD3+CD4-CD8+TCRab、CD3+CD4+CD8-TCRab 和CD3+CD4-CD8-TCRgd。

其杀伤作用方式也有三种:①CTL与靶细胞接触产生脱颗粒作用,排出穿孔素(perferin)插入靶细胞膜上,并使其形成通道,而粒酶(granzymes)、TNF、分泌性ATP等效应分子进入靶细胞,导致其死亡。

其中穿孔素造成靶细胞膜损伤,粒酶使DNA 断裂,引起细胞凋亡(PCD)。

②CTL激活后表达FasL(Fas配体),它可被释放到胞外与靶细胞表面的Fas分子结合,传导死亡信号进入胞内,活化靶细胞内的DNA降解酶,引起靶细胞凋亡。

激活白介素1b转换酶(ICE)或与ICE相关的蛋白酶,引起细胞凋亡。

③上述两种方式共存。

CD8+CTL是体内数量最多的CTL亚群,也是最主要的效应细胞。

其杀伤活性约2/3来自于穿孔素途径,而Fas/FasL诱导PCD约占1/3。

CD4+CTL在体内少于CD8+CTL,对其细胞毒机制尚无统一认识,对于穿孔素和Fas/FasL诱导PCD途径既有支持证据,又有不支持的结果。

gd T淋巴细胞在外周血淋巴细胞中仅占1%-10%,具有细胞毒活性的比例更低。

gdCTL杀伤途径与NK相似,即通过穿孔素途径非特异性杀伤靶细胞,是否有其他途径尚待研究。

由于其杀伤靶细胞是非MHC限制性的,所以逐渐被重视。

2、NK细胞:自然杀伤细胞(NK)是淋巴细胞的亚群,约占外周血淋巴细胞的15%。

其特征是无TCRab或gd基因重组,不表达TCR/CD3和BCR。

一般用于鉴定NK细胞的标志是CD56+、CD16+、CD3-。

前两者在少数T细胞亦有表达,某些粒细胞和巨噬细胞也表达CD16。

来自于外周血的NK细胞不经活化即可杀伤某些肿瘤细胞,并且不受MHC限制。

NK细胞杀伤瘤谱非常窄,只是对少数血液来源的肿瘤有效。

如K562人红白血病细胞系是NK杀伤敏感细胞株,通常作为实验室测定NK活性的靶细胞。

当NK细胞被IL-2、IFN-g等因子活化后,其杀伤瘤谱和杀伤效率大幅度提高。

NK识别不需要靶细胞表达MHC I类分子,甚至,自身靶细胞MHC I类分子可抑制NK细胞对其杀伤。

NK细胞的活性受活化性和抑制性受体所调节。

NK细胞活化性受体(Killer-cell activatory receptor,KARs)包括FcRⅢ(属Ig超家族)和NKR-P1(存在于大鼠和小鼠中,属于C性凝集素超家族),分别结合靶细胞上的IgFc区域和糖基配体,触发NK细胞的杀伤作用。

人类NK细胞活化性受体尚无明确的分子。

NK细胞抑制性受体(Killer-cell inhibitory receptor,KIRs),若与自身靶细胞上的MHC I类分子及自身多肽形成的复合物结合时,则关闭NK细胞的杀伤作用。

而外来细胞上的MHC I类分子不能被NK细胞抑制性受体所识别,不能抑制NK细胞对其杀伤。

人类NK细胞表面分子P58、HP3E4和NKB1具有KIR特征。

NK细胞释放的杀伤介质穿孔素、NK细胞毒因子(NKCF)、TNF等使靶细胞溶解破裂。

NK细胞还可以通过人抗肿瘤抗体IgG1和IgG3作为桥梁,其Fab端特异性识别肿瘤,Fc段与NK细胞FcRgⅢa结合,产生抗体依赖的细胞介导的细胞毒(ADCC)作用,并且,IL-2和IFN-g可增强该效应。

目前,NK细胞识别靶细胞机制仍有许多问题有待解决,其特异性是如何产生的及其信号传导途径机制尚不清楚。

3、巨噬细胞:在抗肿瘤免疫中,巨噬细胞具有抗原呈递功能,参与调节特异性T细胞免疫。

未活化的巨噬细胞对肿瘤细胞无杀伤作用,活化后作为效应细胞产生非特异性杀伤和抑制肿瘤作用,它可产生多种杀伤靶细胞的效应因子,其中包括:超氧化物、一氧化氮、TNF。

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