肿瘤免疫和免疫治疗 于益芝 刘秋燕 曹雪涛 第二军医大学免疫学研究所 医学免疫学国家重点实验室. Tumor Immunity Tumor Antigen Tumor Immunotherapy.

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1 肿瘤免疫和免疫治疗 于益芝 刘秋燕 曹雪涛 第二军医大学免疫学研究所 医学免疫学国家重点实验室

2 Tumor Immunity Tumor Antigen Tumor Immunotherapy

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4 一、肿瘤抗原  寻找和发现新型肿瘤抗原的技术得到了 快速发展  越来越多的肿瘤抗原在肿瘤的诊治中得 到了应用

5 寻找和发现新型肿瘤抗原的技术 1. Autologous Typing ：  基本原理：患者血清通过补体介导杀 伤肿瘤细胞  最早采用的方法（ PNAS ， 1978 ）  效率低，仅发现了数种肿瘤抗原

6 2. 生化技术： 洗脱 纯化 （ HPLC ） MHC I 结合肽 自体 CTL 克隆 致敏肿瘤细胞 杀伤  得益于蛋白纯化技术的发展（ Nature ， 1990 ）  必须建 CTL 克隆，仅发现了数种肿瘤抗原

7 3. 以 T 细胞为基础的肿瘤抗原鉴定技术  得益于基因文 库技术的发展 （ Science ， 1991 ）  需构建 CTL 克隆 和肿瘤细胞株

8 4. 重组 cDNA 文库的血清学分析技术（ SEREX ） cDNA 噬菌体表达文库 受体菌 转膜 患者血清 二抗 阳性克隆 建库筛库 测序和分析

9 SEREX 的特点（ PNAS ， 1995 ）  克服了必须构建 T 细胞克隆的难题  高效，迄今已经通过此方法发现了 2000 多种肿瘤抗原

10 4. 噬菌体库展示技术（ Int J Mol Med,2000)

11 5. 差异表达基因筛选技术（ Science ， 1995 ） 6. 蛋白质组学相关技术（ 2004 ）

12 部分重要的肿瘤抗原及其产生机制 产生机制肿瘤抗原肿瘤 致癌病毒产物 人乳头瘤病毒 E6 和 E7 蛋白宫颈癌 EB 病毒核抗原 1 （ EBNA-1 ）蛋白 EBV 相关淋巴瘤、鼻咽癌 猿猴空泡病毒 40(SV40) T 抗原 SV40 诱导的啮齿类动物肿瘤 基因突变或（抑）癌基因 产物 突变的 P53 蛋白约 50% 人类肿瘤 突变的 Ras 蛋白约 10% 人类肿瘤 过表达的 Her-2/neu 乳腺癌等 糖基化蛋白 神经节苷脂 GM2 和 GD2 黑色素瘤 正常组织中的隐蔽抗原黑色素瘤抗原 (MAGE)-1 、 MAGE-3 等黑色素瘤等 色素分化抗原 Gp100 、 MART 黑色素瘤 胚胎抗原 癌胚抗原 (CEA) 结肠癌等多种肿瘤 甲胎蛋白（ AFP ）肝癌 分化抗原 CD10 、 CD20 B 淋巴瘤 前列腺特异抗原 (PSA) 前列腺癌

13 二、肿瘤免疫和免疫逃逸机制 免疫平 衡状态 正相 调控 负相 调控

14 肿瘤局部微环境内的抑制性细胞亚群  调节性 T 细胞（ regulatory T cells, Treg ）  髓系来源的抑制性细胞 (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs ）  肿瘤相关巨噬细胞（ tumor-associated macrophages, TAM ）  调节性 NK 细胞（ regulatory NK cells ）  调节性树突状细胞（ regulatory DC ）

15 1. 肿瘤调节性 T 细胞 tumor regulatory T cells,Treg

16  1975 年提出抑制性 T 细 胞可能在肿瘤的发生发 展中发挥重要作用 （ Immunol. Commun., 1975, 4, 201–217 ） （ 1 ） Treg 在肿瘤免疫中的作用研究历史  1980 年的实验研究首次 报道了 抑制性 T 细胞对 抗肿瘤免疫功能的抑制 作用 （ J Exp Med. 1980;151:69-80 ）

17  1990 首次获得抑制性 T 细胞克隆并明确提出体 内存在 抑制性 T 细胞 对 抗肿瘤免疫的抑制作用 （ J Immunol, 1990,145,2359-64 ）  1999 年动物实验发现去 除 Treg 能增强抗肿瘤免 疫 （ J Immunol. 1999;163:5211-8 ）

18  2001 年发现患者肿瘤局部 Treg 数量增多 （ Cancer Res. 2001 ;61:4766-72 ）

19  2003 年动物实验证明 Treg 在肿瘤局部占优势 会促进肿瘤的生长 （ Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(19):10902-6 ）

20  2004 年证明人类肿瘤局部 Treg 数量与肿瘤的进 展和预后相关 （ Nat Med. 2004;10:942-9 ）  2004 年明确提出 Treg 在 肿瘤免疫的调节中发挥 着关键作用 （ J Exp Med ， 2004 ， 200 ： 771-82 ）

21  2004 年 证明人类肿瘤局部 Treg 通过细胞间的 直接接触对效应 T 细胞的抑制作用 （ Immunity. 2004 ;20:107-18 ） Treg 对 NK 细胞的抑制 Treg 对 NKT 细胞的抑制

22  2005 年 证明 Treg 对肿瘤免疫的抑制作用发生 在肿瘤局部且逆转这种抑制作用即使对于晚 期肿瘤也具有治疗作用 （ J Exp Med ， 2005 ， 201 ： 779- 91 ）

23  2005 年提出并证明存在肿瘤特异性 Treg （ J Immunol. 2005 ;175:5058-66 ， Blood ， 2005 ， 106 ： 1008-11 ）  2005 年报道了靶向清除 Treg 临床应用项 目 （ J Clin Invest ， 2005 ： 115 ： 3623-33 ）  2006 年后 Treg 在肿瘤免疫和免疫治疗中 的作用及其机制得到了深入研究 （ Nat Rev Immunol ， 2006 ， 6 ： 295-307 ， J Immunol. 2007 ;178:2155-62 ）  2007-2008 年针对 Treg 的肿瘤治疗思路的 改变 （ Nat Rev Cancer ， 2007 ： 880-7 ， J Exp Med ， 2008 ， 205 ： 825-39 ）

24 2009 年 Treg 的作用得到进一步确认  Liu Z, Kim JH, Falo LD Jr, You Z. Tumor regulatory T cells potently abrogate antitumor immunity.J Immunol. 2009 May 15;182(10):6160-7  Beyer M, Schultze JL. Curr Pharm Des. Regulatory T cells: major players in the tumor microenvironment. 2009;15(16):1879-92

25 （ 2 ）肿瘤 Treg 的产生机制

26 一种肿瘤诱导的 CD4 + CD69 + CD25 - 调节 性 T 细胞发现和功能研究

27 肿瘤诱导 CD4 + CD69 + CD25 - 调节性 T 细胞产生

28 CD4 + CD69 + CD25 - T 细胞抑制 CD4 T 细胞反应 J Immunol, 2009

29 （ 3 ）肿瘤 Treg 抑制作用的机制

30 （ 4 ）针对肿瘤 Treg 的免疫治疗 depleting managing

31 非特异性 Treg 的清除（ CD25 mAb 、 IL-2+ 白喉毒 素、 foxp3 mRNA 转染 DC 等） 特异性 Treg 的 清除 提高效应 T 细胞抗 Treg 的抑制作用的 能力（ A20- silenced DCs ） 阻断 Treg 的 趋化和聚集 抑制 Treg 的 功能（针对 STAT3 、 IL- 10 等） 抑制 Treg 的分化控制 Treg 的分化方 向 控制 Treg 的功能联 合生物治疗

32 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;1174:99-106Clinical use of anti- CD25 antibody daclizumab to enhance immune responses to tumor antigen vaccination by targeting regulatory T cells

33 2. 肿瘤相关巨噬细胞 （ tumor-associated macrophages, TAM ） 巨噬细胞

34 M  是体内功能最为活跃的细胞之一  表达数十种受体  产生数十种酶  分泌近百种生物活性产物 巨噬细胞的特点

35 巨噬细胞的来源

36 肺：肺泡巨噬细胞 肝：枯否（ Kupffer ）细胞 脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞 浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞 神经组织：小胶质细胞 骨：破骨细胞 关节：滑膜 A 型细胞 不同部位的巨噬细胞

37 与巨噬细胞功能相关的表面标志  MHC II 类分子  FcR 与 CR  趋化因子受体  其他受体：如 GM-CSF 、 M- CSF 等的受体

38 巨噬细胞的分泌产物 种类 实例 补体 C1 ～ C9 ， B 、 D 、 I 、 H 因子， C1 抑制物 凝血因子 V 、 V Ⅱ、Ⅰ X 、 X 因子，凝血酶原 酶类 各种中性蛋白酶，酸性水解酶，溶菌酶 生物活性酯类 花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯等） 激素样物质促肾上腺皮质激素， β 内啡肽 细胞因子 IL-1 、 IL-3 、 IL-6 ， TFN-a,IFN-a, － β 、 FGF 反应性中间产物 活性氧、亚硝酸盐 其他 多种生长因子及刺激因子，嘌呤及嘧喧产物， 各种结合蛋白、连接蛋白及酶抑制物、 VitD3 等

39 rested M  responsive M  stimulated M  activated M  病原体 signal LFA-1 MHC-II 细胞增生 趋化，杀菌 提呈 Ag ， 激活 LC ， First signal: MAF/IFN- , MSF second signal: LPS/IFN- , MSF,CK, 12 The process of M  activation 3 Biologic effects

40 Biologic effects of M 

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42 rested M  responsive M  stimulated M  activated M  suppressor M  病原体 signal LFA-1 MHC-II 细胞增生 趋化，杀菌 提呈 Ag ， 激活 LC ， 过度活化 适度活化 PGE 抑制免疫功能 杀瘤，杀菌 First signal: MAF/IFN- , MSF second signal: LPS/IFN- , MSF,CK, 12 3 The process of M  activation

43  激活的巨噬细胞通过产生 TNF 及 IL-1 等效 应因子直接或间接杀伤肿瘤细胞  TAM 通过产生肿瘤血管生长因子（ tumor angiogenesis factor, TAF ）等机制促肿瘤生 长和转移 《国外医学：免疫学 分册》. 1990 年第 13 卷 第 2 期： 60-65

44 巨噬细胞的分型 过敏性反应和寄生虫感染 介导 Th2 型活化和免疫调控 介导免疫调控，参与基 质沉积和组织修复

45 Paola Allavena ， Antonio Sica ， Cecilia Garlanda ， Alberto Mantovani.The Yin-Yang of tumor-associated macrophages in neoplastic progression and immune surveillance 。 Immunological Reviews 2008. 222: 155–161

46 （ 1 ） TAM 的来源  表达低水平 MHC-II  抗原呈递功能低下  分泌高水平的免疫 抑制性细胞因子如 IL-10 和 TGF-β ，  炎症性细胞因子 IL- 12 、 IL-6 、 IL-1β 、 TNFα 的产生显著低 下  产生较低水平的 NO 、 ROIs 等

47 （ 2 ） TAM 的功能特点 TAM 的功能作用具 有时相性和组织特 异性：在不同肿瘤 组织、同种肿瘤的 不同部位以及在同 一肿瘤的不同发展 阶段其功能亦有所 不同。  肿瘤组织内  肿瘤间质  肿瘤坏死缺 氧区域 正向 负向

48 （ 3 ） TAM 的促瘤效应及相关机制

49 三羧氨基喹啉 氯膦酸盐 小分子非肽类特异性 CXCR4 拮抗剂 （ 4 ）针对 TAM 设计肿瘤治疗的策略和思路

50 3. 髓系来源的抑制性细胞 (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs) 小鼠 GR1+CD11b+DMSCs 人 CD14-CD11b+

51 COX2 （ PTGS2 ）、 PGE 、 SCF 、 M-CSF 、 IL-6 、 GM-CSF 、 VEGF 扩增、募集 活化 IFN-γ 、 IL-4 、 IL-13 、 TGF-β MDSC 的扩增、募集和活化

52 Fas 信号通过 PGE2 募集 MDSC 促进肺癌生长 Fas signal in lung cancer PGE 2 MDSC recruitment promotes lung cancer growth Treg J Immunol. 2009;182:3801-3808

53 MDSCs 促肿瘤效应 穿孔素

54 靶向 MDSCs 的肿瘤免疫治疗之一：促进 MDSC 的分化成熟 全反式维甲酸（ ATRA ）、维生素 D3

55 靶向 MDSCs 的肿瘤免疫治疗之二：抑制 MDSCs 的扩增 扩增、募集 COX2 （ PTGS2 ）、 PGE 、 SCF 、 M-CSF 、 IL-6 、 GM-CSF 、 VEGF VEGF 特异性阻断性抗体如 avastatin

56 靶向 MDSCs 的肿瘤免疫治疗之三：阻断 MDSCs 的功能 COX2 抑制剂、磷酸二 酯酶 5 抑制剂，如 sildenafil ，能够下调 MDSCs 的 ARG1 和 iNOS 的表达

57 靶向 MDSCs 的肿瘤免疫治疗之四：剔除 MDSCs 某些化疗药物能够直 接剔除 MDSCs ，如 gemcitabine

58 肿瘤局部微环境内的免疫抑制性因子  IL-10 、 IL-6 、 IL-4 、 IL-13 、 IL-1β 、 TGF- β 、 GM-CSF 、 VEGF 、 SCF 、 M-CSF  趋化因子如 CCL2 、 CCL5 、 CCL12 、 CCL19 、 CCL20 、 CCL21 等  PGE2 、 iNOS 、 IDO 及精氨酸酶  CTLA-4

59 CTLA-4 ）

60 热休克蛋白（ HSP ） γδT

61 肿瘤细胞产生的 HSP 能通过诱导肿瘤细胞产生趋化 因子并活化树突状细胞而启动抗肿瘤免疫 tumor Heat stress HSPs release autocrine chemokine DC DC infiltration paracrine DC maturation and induction of antitumor immunity J Immunol. 2009, 182(3):1449-1459

62  发现新的肿瘤抗原具有重要价值  负向免疫调节机制在肿瘤的发生发展过程中 发挥着极为重要的作用  肿瘤免疫疗法必需考虑其对负向免疫的诱导 作用  对肿瘤免疫治疗的效果应予客观评价 小 结

63 谢 谢！