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1、 复习肿瘤疫苗的免疫学基础 掌握肿瘤疫苗的概念及设计原理 了解肿瘤疫苗的分类及应用 最早的肿瘤疫苗：1894年，Caley用细菌疫苗免疫机体时，观察到肿瘤缩小. 肿瘤疫苗面临的问题：肿瘤细胞的抗原性问题；动物肿瘤模型的特殊性问题。 免疫学、分子生物学的发展为肿瘤疫苗的研究提供了新的理论基础和技术方法。 肿瘤抗原存在的证据 肿瘤的逃逸机制 机体抗肿瘤的免疫机制肿瘤抗原的发现肿瘤抗原的发现肿瘤组织肿瘤组织免疫免疫肿瘤肿瘤接种接种排斥肿瘤排斥肿瘤接种接种肿瘤生长肿瘤生长2020世纪世纪2020年代年代肿瘤特异性抗原肿瘤特异性抗原? ?移植皮片移植皮片移植移植排斥现象排斥现象2020世纪世纪4040年
2、代年代不排斥不排斥排斥排斥主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原! !MHC MHC 2020世纪世纪5050年代年代建立遗传背景基本一致的近交系小鼠建立遗传背景基本一致的近交系小鼠肿瘤组织肿瘤组织免疫免疫肿瘤接种接种排斥肿瘤排斥肿瘤接种接种肿瘤生长肿瘤生长MHC MHC MHC MHC MHC 化学致癌剂甲基胆蒽化学致癌剂甲基胆蒽(Methylchoanthrene(Methylchoanthrene, MCA), MCA)2020世纪世纪5050年代年代排斥肿瘤排斥肿瘤肿瘤不被排斥肿瘤不被排斥 肿瘤抗原的分类有多种方法肿瘤抗原的分类有多种方法根据肿瘤抗原的特异性分类根据肿瘤抗原的特异性分类肿
3、瘤特异性抗原肿瘤特异性抗原 (tumor-specific antigen,TSA)(tumor-specific antigen,TSA)肿瘤相关抗原肿瘤相关抗原 (tumor-associated antigen,TAA)(tumor-associated antigen,TAA)根据肿瘤的诱发因素分类根据肿瘤的诱发因素分类理化因素诱发的肿瘤抗原理化因素诱发的肿瘤抗原病毒诱发的肿瘤抗原病毒诱发的肿瘤抗原自发肿瘤抗原和胚胎抗原自发肿瘤抗原和胚胎抗原 （fetal antigen)fetal antigen) 肿瘤细胞表达低水平MHC-I和II类分子 肿瘤细胞缺乏共刺激信号 肿瘤抗原提呈细胞加
4、工处理抗原能力不足 T淋巴细胞诱导信号传递分子的丧失机体抗肿瘤的免疫机制包括体液免疫、机体抗肿瘤的免疫机制包括体液免疫、细胞免疫和细胞因子三大类。细胞免疫和细胞因子三大类。免疫细胞间、免疫细胞与细胞因子之间、免疫细胞间、免疫细胞与细胞因子之间、免疫细胞与抗体之间都是相互影响、相免疫细胞与抗体之间都是相互影响、相互调节、相互依存的互调节、相互依存的 肿瘤疫苗肿瘤疫苗 (tumor vaccine)(tumor vaccine)即是利用肿即是利用肿瘤细胞或肿瘤抗原物质诱导机体的特异瘤细胞或肿瘤抗原物质诱导机体的特异性细胞免疫和体液免疫反应，以调节机性细胞免疫和体液免疫反应，以调节机体免疫功能，达到
5、治疗肿瘤的目的体免疫功能，达到治疗肿瘤的目的 特异性主动免疫治疗(specific active immunotherapy ，SAIT) :将处理过的自体肿瘤、培养的肿瘤细胞或异体肿瘤制成的疫苗或基因工程疫苗给病人进行免疫接种，以激发患者自身对肿瘤的特异性免疫应答，这称为特异性主动免疫治疗 肿瘤疫苗发展分两个阶段 第一代疫苗：肿瘤组织或细胞提取液加佐剂 第二代疫苗：基因修饰肿瘤细胞，抗原提呈细胞或重组的肿瘤抗原。 肿瘤疫苗设计策略的总体思路:应用各种技术，增强免疫系统对肿瘤抗原的识别能力，改善免疫微环境 ，引发特异性抗肿瘤细胞免疫，阻止肿瘤进展，最终消除肿瘤. 提高肿瘤抗原的免疫原性，打破肿
6、瘤免疫耐受。 一种理想的肿瘤疫苗： 诱导主动性免疫，特异性地消除扩散的肿瘤细胞； 能提供保护性的预防肿瘤复发的长期免疫记忆功能。 肿瘤细胞疫苗 分子疫苗 基因修饰的肿瘤细胞疫苗 以树突状细胞为基础的肿瘤疫苗疫苗采用自体或同种异体肿瘤细胞或肿瘤细胞裂解物加入佐剂。应用卡介苗（BCG）、短小棒状杆菌（PV）和左旋咪唑等具有佐剂作用的免疫调节剂，可非特异性刺激机体免疫系统，强化抗肿瘤免疫效应。 自身疫苗优点：特异性强 缺点：制备复杂；免疫原性差。 异体细胞系疫苗：具有广谱的免疫原 性，特异性差。 （一）肿瘤相关抗原肽疫苗:体外合成肿瘤相关抗原肽，将其单独或经提高免疫原性处理后制备瘤苗，诱导机体的抗肿
7、瘤免疫应答。 可能产生两种后果 ：无反应性；对正常细胞的免疫应答。 （二）肿瘤特异性抗原肽疫苗：体外合成肿瘤抗原的免疫优势肽，将其单独或经提高免疫原性处理后制成的疫苗 。 （三）癌基因及抑癌基因产物：（三）癌基因及抑癌基因产物：如抑癌如抑癌基因基因P53P53突变株产物、宫颈癌的人乳头突变株产物、宫颈癌的人乳头状瘤病毒状瘤病毒E6E6、E7E7基因产物、何杰金病及基因产物、何杰金病及鼻咽癌鼻咽癌EBEB病毒基因产物。病毒基因产物。 肿瘤形成过程中，产生了肿瘤特异的小分子蛋白肽，HSP在参与细胞内正常蛋白质转运过程时也与这些异常的蛋白肽结合，因而肿瘤组织的HSP由于结合小分子肽而具有免疫原性 。
8、 其优点为：其优点为：可活化多个可活化多个CTLCTL克隆；克隆；HSPHSP同种内不具多态性，可实现同种内相互免疫；同种内不具多态性，可实现同种内相互免疫；可避免有抑制免疫的核酸或细胞因子进入机体；可避免有抑制免疫的核酸或细胞因子进入机体；不需应用佐剂；不需应用佐剂；可诱导机体产生持久的可诱导机体产生持久的T T淋巴细胞免疫。淋巴细胞免疫。 有些病毒基因编码的蛋白对肿瘤细胞的生长是必需的，可将病毒蛋白制成疫苗。如HPV编码的E6、E7癌蛋白正在成为宫颈癌免疫治疗的靶点。 默克公司的4价6、11、16和18型人乳头瘤病毒重组疫苗，商品名为Gardasil。本品是首个有如下作用上市的疫苗：预防1
9、6和18型人乳头瘤病毒（HPV）引起的宫颈癌 重组病毒疫苗是以病毒为载体，将编码肿瘤抗原的基因导人病毒，借以表达肿瘤抗原的疫苗。这种疫苗既可以表达肿瘤抗原，也可以表达病毒抗原，而病毒抗原又具有增强肿瘤抗原免疫原性的作用，从而对肿瘤抗原起放大作用。（一）（一）MHCMHC修饰的肿瘤细胞疫苗修饰的肿瘤细胞疫苗 （二）协同刺激分子基因修饰的肿瘤细胞疫苗（二）协同刺激分子基因修饰的肿瘤细胞疫苗 核酸瘤苗：将编码肿瘤特异性抗原的裸DNA分子直接注入机体或者经载体携带后注入机体，肿瘤DNA被体内肿瘤细胞或正常细胞识别并摄入，在细胞内表达肿瘤特异性抗原，引发机体持久的细胞和体液免疫. 肿瘤DNA疫苗由质粒D
10、NA骨架、抗原DNA和真核细胞基因调控序列组成. 能增强机体免疫力的细胞因子转移到肿瘤细胞(IL-2 IL-4 IL-12 GM-CSF) IL-2可以促进CD8活化，识别肿瘤细胞 IL-4可以促进APC呈递肿瘤抗原 TNF可以促进HLA、肿瘤抗原、共刺激分子的表达。 IL-12可以刺激CD4、CD8、APC的活性。 GM-CSF可以将APC导向肿瘤。 选择具有协同或互补作用的免疫基因联合修饰肿瘤细胞，以期在肿瘤免疫的不同环节发挥作用，可能会提高抗肿瘤效果 。 肿瘤中分离出某些癌基因产物，它们都是较为特异的肿瘤相关抗原。若将编码特定产物的癌基因导入肿瘤细胞，也可增强肿瘤抗原的免疫原性。 针对外
11、来抗原的抗体分子（针对外来抗原的抗体分子（Ab1Ab1）可变区上）可变区上IdId可刺激机体产生相应的抗可刺激机体产生相应的抗IdId抗体（抗体（Ab2Ab2）。）。Ab2Ab2具有与外来抗原相似的氨基酸排列顺具有与外来抗原相似的氨基酸排列顺序或空间构型，它能够在体内模拟始动抗序或空间构型，它能够在体内模拟始动抗原的作用。应用原的作用。应用Ab2Ab2的这一特性，可有目的这一特性，可有目的地制备的地制备Ab2Ab2，将其作为抗原的替代物用，将其作为抗原的替代物用于基础和临床医学研究。于基础和临床医学研究。 表达于肿瘤细胞的肿瘤相关抗原刺激小鼠表达于肿瘤细胞的肿瘤相关抗原刺激小鼠产生相应的抗体产
12、生相应的抗体(Ab1),(Ab1),用这种用这种Ab1Ab1免疫另一免疫另一小鼠可诱导产生针对小鼠可诱导产生针对Ab1Ab1的抗独型抗体的抗独型抗体, ,其其中中Ab2Ab2（模拟肿瘤相关抗原）注入荷肿瘤（模拟肿瘤相关抗原）注入荷肿瘤的动物或病人可诱导出称之为抗的动物或病人可诱导出称之为抗- -抗抗- -独特独特型抗体的型抗体的Ab3Ab3，由于这种，由于这种Ab3Ab3与最初肿瘤相与最初肿瘤相关抗原所诱导的关抗原所诱导的Ab1Ab1具有相同的抗原特异性，具有相同的抗原特异性，因此又称为因此又称为Ab1Ab1（1 1）不含有传染性物质；）不含有传染性物质；（2 2）可大量制备抗）可大量制备抗I
13、dId的的McAbMcAb；（3 3）某些保护性抗原决定簇为碳水化合物，）某些保护性抗原决定簇为碳水化合物，不能用不能用DNADNA重组技术获得，而某些抗重组技术获得，而某些抗IdId可模可模拟碳水化合物抗原决定簇；拟碳水化合物抗原决定簇；（4 4）能诱导比灭活病毒更为有效的）能诱导比灭活病毒更为有效的T T细胞应细胞应答；答；（5 5）诱导抗原决定簇特异性的抗）诱导抗原决定簇特异性的抗IdId疫苗疫苗抗抗IdId作为疫苗有以下优点作为疫苗有以下优点例如，例如，北京大学人民医院妇科肿瘤中心历经十北京大学人民医院妇科肿瘤中心历经十余年余年, ,对卵巢癌抗独特型抗体进行了系列研究。对卵巢癌抗独特型
14、抗体进行了系列研究。早在上世纪早在上世纪9090年代初期年代初期, ,他们采用自己制备的同他们采用自己制备的同位素标记抗卵巢癌单克隆抗体对卵巢癌患者进行位素标记抗卵巢癌单克隆抗体对卵巢癌患者进行放射免疫显像诊断放射免疫显像诊断, ,发现同样为发现同样为期卵巢癌期卵巢癌, ,显像显像组患者的组患者的3 3年生存期为年生存期为63%,63%,而对照组仅为而对照组仅为25%25%。其机理是鼠源性单抗进入人体诱导产生了抗独特其机理是鼠源性单抗进入人体诱导产生了抗独特型抗体所致。型抗体所致。 肿瘤抗原必须经过APC提呈才能激活初始T细胞，产生免疫应答，树突状细胞(DC)作为高效的专职性APC.在肿瘤免疫
15、治疗中发挥重要作用。n1919世纪末在皮肤组织中发现朗格汉斯细世纪末在皮肤组织中发现朗格汉斯细胞（胞（LangerhansLangerhans，LCLC），当时认为），当时认为LCLC就就是巨噬细胞。是巨噬细胞。n19731973年由年由SteinmanSteinman和和CohnCohn首次提出首次提出DCDC这这个概念，认为个概念，认为LCLC属于属于DCDC范畴。范畴。 nDCDC具有独特的形态特点和运动能力，分具有独特的形态特点和运动能力，分布非常广泛。布非常广泛。DCDC的研究历史的研究历史nDCDC是目前公认最强有力的抗原呈递细胞，是目前公认最强有力的抗原呈递细胞，对体内静息型对体
16、内静息型T T细胞的激活最有效率细胞的激活最有效率。n可以激活可以激活CD4+CD4+辅助辅助T T细胞和细胞和CD8+CD8+细胞毒细胞毒T T细胞。细胞。DCDC的功能及其应用研究的功能及其应用研究DCDC疫苗的制备疫苗的制备致敏致敏DC的方法的方法抗原肽抗原肽完全细胞性抗原完全细胞性抗原抗原基因转染抗原基因转染肿瘤细胞提取物致敏肿瘤细胞提取物致敏DCsDCs肿瘤细胞与肿瘤细胞与DCsDCs的融合的融合肿瘤细胞来源的肿瘤细胞来源的RNARNA致敏致敏DCsDCs致敏致敏 细胞性肿瘤抗原易于获取、制备简便，有较大的临床应用潜力. 其不足之处是：所需要的瘤细胞数量多；非相关抗原量大且种类多，易
17、诱发自身免疫病；刺激剂量难以确定。n目前应用较广泛的是肿瘤抗原致敏目前应用较广泛的是肿瘤抗原致敏DCDCnMHCMHC类分子限制性的抗原多肽冲击类分子限制性的抗原多肽冲击DC, DC, 以诱导特异性肿瘤免疫以诱导特异性肿瘤免疫, , 已处于已处于临床试验阶段。临床试验阶段。n可以诱导可以诱导CD8+TCD8+T细胞和细胞和CD4+TCD4+T细胞应答，细胞应答， 全面调动机体的抗肿瘤免疫。全面调动机体的抗肿瘤免疫。 （二）利用抗原肽致敏（二）利用抗原肽致敏DCs缺点是缺点是: : n抗原的表位必须是已知的；抗原的表位必须是已知的；n其应用受其应用受MHC MHC 限制；限制；n抗原表位单一抗原
18、表位单一, , 易使肿瘤细胞通过抗原易使肿瘤细胞通过抗原变异产生免疫逃逸。变异产生免疫逃逸。 利用抗原肽致敏利用抗原肽致敏DCsn把编码已知或未知把编码已知或未知TAATAA的基因与合适的的基因与合适的载体相连载体相连，直接注入直接注入DCDC，使使DCDC内源性地内源性地表达肿瘤抗原分子表达肿瘤抗原分子, , 通过与内源通过与内源性性途径途径提呈提呈MHCMHC类分子限制性抗原类分子限制性抗原n用于介导目的用于介导目的DNADNA进入进入DC DC 的方法包括非的方法包括非病毒载体介导法和病毒载体介导法两类。病毒载体介导法和病毒载体介导法两类。 （三）抗原基因转染（三）抗原基因转染致敏致敏D
19、Csn目前目前DC DC 的临床研究已相当广泛，在的临床研究已相当广泛，在黑色素瘤、卵巢癌、肾癌、乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌、肾癌、乳腺癌、前列腺癌、淋巴瘤及各种血液性肿前列腺癌、淋巴瘤及各种血液性肿瘤的研究中已经取得了令人鼓舞的瘤的研究中已经取得了令人鼓舞的结果。结果。 DC治疗肿瘤的临床应用治疗肿瘤的临床应用 链亲和素(SA Streptavidin，SA)是由亲和素链霉菌产生的非糖基化同源四聚体蛋白。 Tetramer analysis of antigen-specific CD8+ T cells. Although some interaction of T cells with M
20、HC dimers can be detected, reproducible staining is best obtained with tetramers. These tetramers must be formed in solution before the addition of T cells adding fluorescent streptavidin after the incubation of cells with monomers does not lead to cell labeling. The tetramers themselves might bind
21、together to form higher-order oligomers. GM-CSFGM-CSF可促进可促进DCDC细胞成熟，并诱导巨噬细胞释细胞成熟，并诱导巨噬细胞释TNFTNF。 TNFTNF具有改变血管的通透性，也能促使具有改变血管的通透性，也能促使DCDC细胞的成熟。细胞的成熟。 GM-CSF/TNF共同锚定修饰共同锚定修饰生物素化生物素化30%酒精酒精灭活灭活制备制备RM-1细胞悬液细胞悬液联合锚定细胞疫苗联合锚定细胞疫苗 Yin W, He Q, Hu Z ,et al, Vaccine. 2010 Jul 12;28(31):4937-44. Yin W, He Q,
22、Hu Z ,et al, Vaccine. 2010 Jul 12;28(31):4937-44. 联合锚定疫苗刺激脾细胞分泌IFN,IL-4联合锚定疫苗显著性增加脾CD4+、CD8+T细胞的总数Yin W, He Q, Hu Z ,et al, Vaccine. 2010 Jul 12;28(31):4937-44. SA-hTNF/SA-mGM-CSFSA-hTNF/SA-mGM-CSF膜修饰肿瘤细胞疫苗能膜修饰肿瘤细胞疫苗能同时锚定同时锚定SA-mGMSA-mGM-CSF -CSF 和和SA- hTNFSA- hTNF ，并且保，并且保持持hTNFhTNF和和mGMmGM-CSF-CSF
23、活性。活性。 联合锚定疫苗有效地抑制前列腺癌的生长。联合锚定疫苗有效地抑制前列腺癌的生长。Yin W, He Q, Hu Z ,et al, Vaccine. 2010 Jul 12;28(31):4937-44. Tumor cellBiotinstreptavidinGM-CSFPrepared of SA-GM-CSF fusion proteinHu Z, et al. J Cell Mol Med,2010，14：18361844Hu Z, et al. J Cell Mol Med,2010，14：18361844Hu Z, et al. J Cell Mol Med,2010，1
24、4：18361844 Corixa公司和AVAX技术公司治疗黑素瘤的癌症疫苗分别已在加拿大和澳大利亚上市；Intracel Holdings公司以异源技术平台开发的世界上首个全人源抗体HumaSPECT癌症疫苗已在欧盟获准上市。 新近获准上市的肿瘤疫苗有脑癌疫苗、肾癌疫苗和宫颈癌疫苗等。 瑞士已率先批准世界首个治疗脑癌的疫苗上市。目前美国对141例患者进行期临床研究，希望早日在美国和欧盟获准上市。 肾癌疫苗维特斯朋（vitespen）是美国Antigenics公司已在俄罗斯获准上市的产品 目前全世界有20多个癌症疫苗正在进行各种肿瘤适应证的期临床研究，获准上市的产品也将不断增多。据预测，201
25、0年全球癌症疫苗市场规模将扩大至60亿美元，2012年将达80亿美元。 全安性： 不完全排除其注人体内致瘤的可能性； 机体产生的肿瘤抗原抗体有引起自身正常组织反应产生疫苗注射部位的局部过敏反应或自身免疫性疾病的可能。 利用基因工程肿瘤疫苗时，外源基因若整合人人体基因组，可能导致内源性致癌基因激活或抑癌基因的失活、致癌。 外源基因或持续表达的外源抗原有诱导机体产生特异性免疫耐受和产生抗自身DNA抗体的可能。 有效性： 由于肿瘤抗原的易变性、 多样性，机体内存在各种干扰和抑制抗肿瘤免疫产生的因素，肿瘤疫苗的效果还远不能与预防传染病的标准疫苗相比，成为真正意义上的“疫苗”尚任重道远 如何寻找和筛选有效的肿瘤抗原，激活机体的细胞和体液免疫应答； 如何打破机体对肿瘤的外周耐受从而更有效的行使其免疫监视功能； 如何改善免疫微环境，减少肿瘤对机体免疫反应的抑制；以及后续肿瘤疫苗进入机体的有效途径，免疫方法等均需要进一步的研究. 使用佐剂、细胞因子及其它有效的方法 肿瘤疫苗的概念？ 肿瘤疫苗的设计思路？ 肿瘤疫苗可分为哪几类？