肿瘤与免疫

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免疫监视免疫逃逸肿瘤微环境免疫治疗

肿瘤与免疫

看清免疫识别、攻击、逃逸与被重新激活的完整逻辑链

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免疫监视免疫逃逸肿瘤微环境免疫治疗

肿瘤与免疫

看清免疫识别、攻击、逃逸与被重新激活的完整逻辑链

1第 1 页 · 肿瘤与免疫

什么是免疫监视

上一节我们说免疫与肿瘤密切相关,但免疫到底在做什么?它日常就在执行一项任务——监视并清除体内刚变异的细胞,这叫免疫监视。

监视对象
基因突变或应激产生的异常细胞,正常人每天约产生数千个
核心执行者
NK 细胞与细胞毒性 T 细胞为主力,巨噬细胞辅助清除
识别信号
丢失 MHC-I 或表达应激配体的细胞,被 NK 细胞识别
三阶段模型
清除—平衡—逃逸,肿瘤形成常因第三阶段打破平衡
监视局限
随年龄增长下降,老年人肿瘤发病率显著上升
小区保安日常巡逻对应 →免疫监视

保安识别可疑者并处理,免疫系统识别异常细胞并清除

2第 2 页 · 什么是免疫监视

肿瘤抗原的定义

免疫监视能发现异常细胞,但 T 细胞到底「看到」了什么才决定动手?答案是肿瘤细胞表面一批特殊的分子——肿瘤抗原。

本质
由 MHC 分子呈递的肽段,挂在肿瘤细胞表面供 TCR 扫描
产生来源
基因突变的新肽、过表达的正常蛋白、病毒整合序列、异常剪接产物
两大类别
TSA 仅肿瘤细胞有;TAA 在某些正常组织低水平也存在
识别机制
TCR 看的是「肽 + MHC」复合体,抗原必须能被加工呈递
通缉令上的特征对应 →肿瘤抗原

警察(T 细胞)凭特征认出嫌犯;独有特征=TSA,普通人也可能有=TAA

3第 3 页 · 肿瘤抗原的定义

肿瘤抗原的两大类

TSA与TAA的来源和特征对比

肿瘤抗原的两大类
TSA与TAA的来源和特征对比
4第 4 页 · 肿瘤抗原的两大类

TSA与TAA的差异

TSA是肿瘤独有、TAA是肿瘤多见——一字之差,决定了免疫识别与治疗策略的截然不同。

TSA 肿瘤特异性抗原
  • 仅肿瘤细胞有,正常组织完全不表达
  • 多由体细胞突变产生的新抗原neoantigen
  • 免疫原性强,免疫系统视为'非己'
  • 理想治疗靶点,但个体差异极大
TAA 肿瘤相关抗原
  • 肿瘤高表达,正常组织也低量存在
  • 多为分化抗原、过表达蛋白、癌胚抗原
  • 免疫原性弱,存在中枢与外周耐受
  • 通用靶点可用,但有自身免疫风险
理想靶点首选TSA;TAA更通用但需警惕自身免疫;当前多数疗法仍以TAA为主流。
5第 5 页 · TSA与TAA的差异

免疫应答的时序演进

免疫清除肿瘤需经历感知、激活、迁移、杀伤四个阶段,环环相扣。

1
抗原呈递
树突状细胞捕获TSA/TAA,迁移至淋巴结呈递给初始T细胞
2
T细胞活化
初始T细胞接收抗原与共刺激双信号,增殖分化为效应T细胞
3
迁移浸润
效应T细胞随血流抵达肿瘤,穿过血管内皮进入肿瘤微环境
4
杀伤清除
效应T细胞识别肿瘤细胞,释放穿孔素与颗粒酶诱导凋亡
6第 6 页 · 免疫应答的时序演进

固有免疫:NK细胞与巨噬细胞

肿瘤入侵后,先天免疫双线并行:NK 直接杀伤,巨噬吞噬并呈递抗原。

图解渲染中…
c1NK 看 MHC-I 是否还在,丢失即视为异常d1穿孔素打孔 + 颗粒酶诱导凋亡e2MHC 分子把肿瘤肽段展示给 T 细胞f1先天免疫与适应免疫的交接点
7第 7 页 · 固有免疫:NK细胞与巨噬细胞

适应性免疫:T细胞介导

CD8+ CTL的识别与杀伤机制

适应性免疫:T细胞介导
CD8+ CTL的识别与杀伤机制
8第 8 页 · 适应性免疫:T细胞介导

细胞毒性T淋巴细胞的杀伤流程

CTL杀伤一个靶细胞要走完五步:先识别、再贴紧、然后两条通路并行、最后脱离去杀下一个。

1
靶细胞识别
TCR识别MHC-I呈递的肿瘤抗原肽,确认这是要杀的细胞
2
免疫突触形成
CTL与靶细胞紧密接触,颗粒向接触面定向极化
3
穿孔素颗粒酶
穿孔素在靶膜打孔,颗粒酶进入胞内触发凋亡
4
Fas/FasL通路
CTL表面FasL与靶细胞Fas结合,启动死亡受体凋亡
5
脱离再杀伤
靶细胞凋亡后CTL脱离,可连续杀伤多个靶细胞
9第 9 页 · 细胞毒性T淋巴细胞的杀伤流程

CD4+ T细胞的辅助作用

CTL能杀肿瘤细胞,但它不是孤军作战——它需要CD4+ T细胞发出"许可信号"才能发挥最大威力。CD4+ T自己不直接杀伤,而是靠细胞因子调度整个免疫战局。

CD4+ T的指挥角色
不直接杀伤肿瘤,靠分泌细胞因子调度CTL、巨噬细胞等
Th1极化与功能
IL-12驱动转录因子T-bet,分泌IFN-γ,激活巨噬细胞、增强CTL
Th2极化与功能
IL-4驱动转录因子GATA3,分泌IL-4/IL-13,辅助B细胞产生抗体
Th1/Th2偏移与肿瘤
抗肿瘤依赖Th1应答;肿瘤倾向诱导Th2偏移,造成免疫逃逸
足球队教练对应 →CD4+ T细胞

教练不上场踢球,但调度前锋(CTL)射门、调动中场(巨噬细胞);Th1进攻阵型,Th2防守阵型

10第 10 页 · CD4+ T细胞的辅助作用

体液免疫的抗肿瘤作用

上一页讲到CD4+ T细胞协助B细胞产生抗体——这些抗体除了直接封堵,还能像给肿瘤细胞贴上'通缉令',引来免疫细胞的定点清除。这就是ADCC。

IgG抗体标记
B细胞产生的IgG抗体Fab段识别肿瘤细胞表面抗原并结合
Fc段暴露
Fab朝下贴住靶细胞,Fc段朝外露出,相当于举起'被标记'小旗
效应细胞识别
NK细胞、巨噬细胞通过表面FcγR(CD16)识别暴露的Fc段
定向杀伤
效应细胞释放穿孔素和颗粒酶,定向裂解被标记的肿瘤细胞
MHC非依赖
不依赖MHC-I呈递,可清除下调MHC逃过CTL的肿瘤细胞
嫌犯身上贴通缉令对应 →ADCC

Fab贴肿瘤=贴通缉令;Fc外露=通缉令朝外;NK=警察,看到就动手

11第 11 页 · 体液免疫的抗肿瘤作用

免疫突触的形成

六个步骤看懂免疫突触从接触到极化释放的组装过程,分子标注看 legend。

图解渲染中…
M1pSMAC 外环的粘附分子对,稳定接触M2cSMAC 核心的抗原识别受体对M3肌动蛋白环收缩驱动突触成熟M4细胞毒颗粒定向释放到靶细胞
12第 12 页 · 免疫突触的形成

免疫编辑的三阶段模型

消除期→平衡期→逃逸期的演进

免疫编辑的三阶段模型
消除期→平衡期→逃逸期的演进
13第 13 页 · 免疫编辑的三阶段模型

抗原呈递缺陷

上方支线为正常通路,下方四条分支为缺陷机制,最终汇入免疫逃逸。

图解渲染中…
B1β2m是MHC-I轻链,缺失致表面分子不稳定B2TAP把胞质肽段运入内质网装载B4IFN-γ本应上调MHC-I,缺陷则失效
14第 14 页 · 抗原呈递缺陷

共刺激信号缺失

B7分子下调导致T细胞无能

共刺激信号缺失
B7分子下调导致T细胞无能
15第 15 页 · 共刺激信号缺失

肿瘤微环境的 immunosuppressive cells

自上而下读:肿瘤如何招募并极化三类抑制细胞,共同压制效应T细胞。

图解渲染中…
C1Treg:分泌IL-10/TGF-β,直接抑制Teff增殖C2MDSC:产生活性氧与精氨酸酶,耗竭T细胞营养C3TAM-M2:替代激活表型,高表达PD-L1B关键招募因子:TGF-β、IL-10、CCL2、CSF-1
16第 16 页 · 肿瘤微环境的 immunosuppressive cells

免疫抑制分子

上一页我们认识了Treg、MDSC这些免疫抑制细胞,但它们靠什么手段压制免疫?抓手就是两类分子——膜结合的免疫检查点配体,和可溶性抑制性细胞因子。这页我们逐一拆解。

PD-L1 / PD-1
肿瘤高表达PD-L1,结合T细胞PD-1后使T细胞进入耗竭,在效应阶段抑制杀伤
CTLA-4
与CD28竞争结合B7但传递抑制信号,在T细胞启动阶段就踩刹车,比PD-1更早介入
TGF-β
抑制T细胞增殖、诱导Treg分化、削弱CTL杀伤,是微环境中最强抑制性细胞因子之一
IL-10
Treg与MDSC分泌,抑制树突状细胞成熟和抗原呈递,间接瘫痪T细胞激活
犯罪组织的反侦察手段对应 →免疫抑制分子

PD-L1=出示假证让追击者停手;CTLA-4=贿赂调度让警力不出动;TGF-β/IL-10=散布谣言瘫痪情报网

17第 17 页 · 免疫抑制分子

代谢竞争与营养耗竭

肿瘤通过两条代谢路径把T细胞「饿晕」:劫掠葡萄糖,耗尽色氨酸。

1
劫掠葡萄糖
肿瘤依赖Warburg效应高速摄取葡萄糖,清空微环境里的糖
2
T细胞缺糖失能
活化T细胞依赖糖酵解供能,缺糖后效应因子分泌下降
3
降解色氨酸
IDO1/TDO2酶把色氨酸分解为犬尿氨酸,局部清空必需氨基酸
4
T细胞增殖停摆
色氨酸耗竭叠加毒性代谢物积累,T细胞周期停滞、克隆扩增失败
18第 18 页 · 代谢竞争与营养耗竭

Fas/FasL表达异常

前面的免疫抑制分子让T、NK细胞“不好杀”;肿瘤还可在凋亡信号两端动手:减少自身的Fas,或借FasL反向清除攻击者。

FasL→Fas轴
FasL结合Fas后形成DISC,激活caspase-8/10,并启动执行者caspase级联
肿瘤端减信号
肿瘤可下调或突变Fas,或减少其细胞表面定位,使FasL难以形成足够的死亡受体信号
FasL反击
部分肿瘤可呈递FasL,诱导Fas敏感的T、NK细胞凋亡;人体中表达量与实际杀伤力并不总一致
双重逃逸
肿瘤凋亡阈值可升高,免疫效应细胞也可能被清除;但两种异常并非所有肿瘤都同时具备
门禁卡与撤岗通知对应 →Fas/FasL凋亡轴

Fas像门禁卡,FasL像撤岗通知;肿瘤少展示门禁卡就难收到通知,部分肿瘤发通知还可让Fas阳性免疫细胞自毁

19第 19 页 · Fas/FasL表达异常

不同逃逸机制的协同

单靠一条通路肿瘤很难长期存活——多通路协同才是构建免疫抑制网络的关键。

单一逃逸通路
  • 仅阻断免疫识别或效应的某一环节
  • T 细胞可经旁路绕行、重新激活
  • 免疫选择压下敏感克隆被清除
  • 单药阻断几乎必然走向耐药
多通路协同网络
  • 同时压制识别、激活、效应多个节点
  • 形成冗余备份,单点突破难以逆转
  • 重塑微环境,建立持续免疫抑制
  • 必须联合靶向才可能打破僵局
真实肿瘤几乎不存在孤立通路,所有机制同时运作并互相加固;从单点研究走向网络思维是治疗突破的前提。
20第 20 页 · 不同逃逸机制的协同

免疫检查点与治疗

前面讲到肿瘤用 PD-L1 等分子给 T 细胞踩刹车,那反过来——我们能不能把这个刹车松开?这就是免疫检查点抑制剂的核心思路。

PD-1 受体
T 细胞表面的抑制性受体,相当于自带刹车踏板
PD-L1 配体
肿瘤细胞常高表达,与 PD-1 结合传递抑制信号
刹车效应
两者结合后 T 细胞活化被抑制,停止杀伤肿瘤
抑制剂机制
单抗竞争性阻断 PD-1/PD-L1 结合,恢复 T 细胞功能
间接抗肿瘤
靶点是免疫细胞而非肿瘤,靠免疫系统自身清除
汽车刹车系统对应 →PD-1/PD-L1 通路

T 细胞=有刹车的车;PD-L1=踩住刹车的脚;抑制剂=把脚挪开

21第 21 页 · 免疫检查点与治疗

CAR-T与肿瘤抗原靶点

CAR-T制造流程(上半)与体内杀伤机制(下半)。重点看scFv如何绕开MHC直接识别TAA。

图解渲染中…
S1scFv=单链可变区,抗体抗原结合片段S2无需MHC呈递,突破HLA限制S4CD28或4-1BB域,提供第二信号S6穿孔素/颗粒酶/FasL多通路杀伤
22第 22 页 · CAR-T与肿瘤抗原靶点

核心机制自测

点击作答

某患者体内肿瘤长期处于免疫编辑的「平衡」阶段后,仍进展为临床可见的癌。这一现象最能说明什么?

23第 23 页 · 核心机制自测

本讲知识要点

  • 免疫原性差异是抗肿瘤应答的源头变量
  • 抗肿瘤免疫是固有与适应性的协同
  • CTL杀伤需识别、激活、效应三步
  • 免疫编辑是肿瘤与免疫的动态博弈
  • 逃逸多通路协同,单靶治疗易耐药
延伸主题:免疫检查点抑制剂耐药机制肿瘤新抗原与个体化疫苗实体瘤免疫治疗的微环境障碍
24第 24 页 · 本讲知识要点

课后思考

请先凭自己的理解写下答案,再对照参考答案——重要的不是结论,而是思考路径。

1免疫系统持续监视全身细胞,理应识别并清除异常,但现实中癌症依然发生。这看似矛盾的现象,免疫编辑三阶段模型如何解释?

参考答案三阶段模型正是为这一悖论而设:清除期漏网的变异细胞进入平衡期被长期压制,部分最终突变出免疫逃逸能力进入逃逸期。它说明免疫压力反而塑造了肿瘤的“选择优势”。

2如果一位患者使用 PD-1/PD-L1 抑制剂完全无效,结合本讲所学,可能的原因有哪些?下一步临床可如何调整?

参考答案可能原因:低突变负荷致TSA不足;抗原呈递缺陷使T细胞无法识别;属“冷肿瘤”无T细胞浸润;TME中CTLA-4、Treg、代谢抑制等信号未解除。临床可行联合化疗、或换CAR-T绕过MHC限制。

3CAR-T 在血液肿瘤中疗效显著,但用于实体瘤困难重重。结合肿瘤抗原与免疫逃逸知识,分析主要障碍。

参考答案血液瘤有理想TSA靶点(如CD19);实体瘤多用TAA,脱靶毒性风险高。实体瘤TME抑制更强,存在物理屏障阻碍T细胞归巢浸润。CAR-T虽不依赖MHC,但抗原异质性与TME抑制仍是两大瓶颈。

25第 25 页 · 课后思考
肿瘤与免疫 · 知识图解