肿瘤免疫学(tumor immunology)是研究肿瘤的抗原性，机体对肿瘤的免疫应答，机体的免疫状态与肿瘤发生、发展的相互关系以及肿瘤的免疫诊断、预防和治疗等的学科。早在1909年Ehrlich就指出机体具有保护自己，抵抗癌变细胞的能力，并建立了肿瘤免疫的概念。1959年Thomas提出了免疫监视的机制，1970年Burnet对此加以精辟的分析并提出肿瘤的免疫监视学说，为肿瘤免疫学理论的建立打下了基础。随着单克隆抗体的问世，细胞因子的发现和研究，特别是廿世纪80年代中后期，分子生物学和免疫学迅速发展并交叉渗透，进一步推动了肿瘤免疫学的发展，同时也促进了肿瘤免疫技术在临床诊断、治疗肿瘤上的应用。

肿瘤抗原是指细胞癌变过程中出现的新抗原物质的总称。关于肿瘤抗原的分类和命名，目前尚无统一标准，下面介绍两种分类方法。

一、根据肿瘤抗原特异性分类?

(一)肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen, TSA)?

    TSA仅存在于肿瘤细胞表面而不存在于正常细胞或其他种类的肿瘤细胞。这类抗原是通过近交系小鼠间进行肿瘤移植排斥的方法得到证实的。实验过程，先用化学致癌剂甲基胆蒽(methyl-cholanthrene，MCA)诱导小鼠皮肤发生肉瘤，当肉瘤生长至一定大小时，予以手术切除。将此切除的肿瘤组织移植给正常同系小鼠后可生长出肿瘤。若将此肿瘤植回原来的肿瘤小鼠，则移植的肿瘤被排斥，表现该肿瘤具有诱导机体产生特异性免疫排斥反应的抗原。此类抗原是由动物肿瘤移植排斥实验所证实，又称肿瘤特异性移植抗原(tumor specific transplantation antigen, TSTA)。实际上，TSTA是TSA的一种表现形式。人类是否存有TSA，争论已久，但最近已在人黑色素瘤细胞表面证实TSA的存在。它是“沉默基因”活化表达的产物，称为MAGE-1(已被克隆的黑色素瘤抗原)。它与HLA-A1分子共表达于某些黑色素瘤细胞表面。TSA主要诱发T细胞免疫应答。

(二)肿瘤相关抗原(tumor associated antigen, TAA)?

     TAA是指非肿瘤细胞所特有，在正常细胞上也有微量表达，只是在细胞发生癌变时表达明显增加。此类抗原只表现出量的变化而无肿瘤特异性。TAA一般可活化B细胞产生相应抗体。??

二、根据编码肿瘤抗原基因分类?

(一)正常细胞基因编码的肿瘤抗原?

1.“沉默基因”表达的肿瘤抗原  沉默基因(silent genes)指正常细胞不表达，当细胞发生恶变时表达的宿主基因。如：黑色素瘤抗原—MAGE，肥大细胞瘤抗原—P815A。?

2.胚胎抗原  是胚胎发育期由胚胎组织产生的正常成分，出生后可能控制编码该抗原的基因受阻遏而逐渐消失，或表达量很低。当细胞癌变时，受抑制的基因脱阻遏，胚胎抗原重新合成，大量表达于肿瘤细胞表面，也可分泌到血清中，成为诊断肿瘤的一个重要辅助指标。人类肿瘤中已发现多种胚胎抗原，其中对甲胎蛋白和癌胚抗原的研究最为深入。

①甲胎蛋白(alpha-fetoprotein，AFP)是一种分泌性胚胎抗原，主要由胎肝和卵黄囊产生的70 kD分子量的糖蛋白。正常成人血清中含量极微(＜20ng/ml＝用常规免疫方法不能检出。肝细胞发生癌变时，AFP在血清中的含量急剧增加，常超过500ng/ml，在癌组织提取液、腹水中也可检测出。虽然少数其他肿瘤(如胃癌、肺癌等)、肝炎、肝硬化患者以及孕妇血清中也可检出AFP，但其含量明显低于肝癌患者血清中的水平。肝癌患者血清AFP升高比其临床症状早出现3～8个月，因此AFP可作为肝癌早期普查、诊断，判断疗效，监视复发的一项重要免疫学指标。

②癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)  是一种膜结合性胚胎抗原，分子量为180 kD的糖蛋白。最初在结肠癌和直肠癌组织中检出，由于高水平CEA出现于2～6月胎儿肠、胰和肝脏等组织，故称为癌胚抗原。正常机体由消化道分泌的CEA大多进入肠腔，血清中水平极低(＜2～5ng/ml＝。细胞癌变时所分泌的CEA，其极性可发生改变，并进入血液，使血清中水平增高。CEA除在结肠癌、直肠癌患者外，在内胚层来源的恶性肿瘤(如食管癌、胃癌、肝癌和胰腺癌)以及其他一些非肿瘤性疾病(如肾病、肝硬化、肠息肉和消化道炎症等)患者的血清也可见增高，故它不是消化道特异性的肿瘤抗原。由于早期结肠癌CEA的检测率低，一般不用于诊断。但在临床上，观察CEA动态水平，有助于疗效的判断及复发、转移的观察。?

(二)突变细胞基因编码的肿瘤抗原?基因突变并非都对细胞生长产生不利影响，只有少数调控细胞生长的基因突变后才会导致细胞恶性转变。由这些突变基因编码的新的肿瘤特异性蛋白常被认为是肿瘤特异性抗原。Ras原癌基因(porto-oncogene)和P53肿瘤抑制基因(tumer suppressor gene)是恶性肿瘤中最常见的基因突变，属点突变。野生型P53肿瘤抑制基因及其编码的正常P53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起重要作用。P53基因突变后导致P53空间构型发生改变，使之失去抑制细胞生长的功能，从而引起恶性肿瘤增殖，而其本身成为肿瘤特异性抗原。Ras基因家族包括H-ras、K-ras、N-ras，均能编码合成P21-ras蛋白，Ras基因突变参与多种肿瘤的发生，其中90%胰腺癌发现有K-ras基因突变。突变的P21-ras蛋白可诱导特异性CD3+T细胞的产生，而被认为是一个真正的TSA。因此，了解肿瘤突变基因，及其编码的肿瘤抗原，对研究肿瘤的发生机制、肿瘤的诊断、预后判断以及肿瘤基因治疗等方面都具有重要意义。?

(三)病毒基因编码的肿瘤抗原?

     实验动物和人类肿瘤的研究都证实，某些肿瘤可由病毒诱发。由病毒诱发的肿瘤抗原可归纳为两类：一类是由病毒基因编码的肿瘤抗原；另一类是病毒诱发宿主细胞产生的肿瘤抗原。病毒基因编码的肿瘤抗原与物理、化学致癌物诱发的肿瘤抗原有明显不同，前者的特点是同一株病毒在不同品系动物甚至异种动物所诱发的肿瘤都表达相同的病毒特异性抗原，多属于TAA；而后者有明显的个体特异性，即同一致癌剂对不同品系、甚至同一个体的不同部位所诱发的肿瘤都具有不同特异性，属于TSA。已知诱发人类肿瘤的DNA病毒有：EB病毒与B细胞淋巴瘤、鼻咽癌的发生有关；人乳头状瘤病毒(HPV)与人宫颈癌的发生有关；乙型肝炎病毒(HBV)与肝细胞癌有关。而属于RNA病毒的人嗜T淋巴细胞白血病病毒(LV-I)与T细胞白血病有关。?

    正常人体每天约有1011个细胞处于分裂中，其中有10-7～-9的细胞可能发生突变。一般不会发展成肿瘤。据Burnet提出的“免疫监视”学说认为，机体免疫系统能识别并及时清除突变细胞，从而防止肿瘤的发生。临床上大量资料也支持这一观点，如恶性黑色素瘤、神经母细胞瘤、肾上腺瘤等肿瘤有自发消退现象。但另一方面，临床上肿瘤病人日趋增多，我国每年大约有100万人以上死于癌症，已成为严重危害健康的重大疾病之一。这说明机体的免疫监视功能有一定限度，当免疫监视功能不能清除突变细胞，或突变细胞逃避宿主的监视能力，则突变细胞可发展成为肿瘤。有资料表明免疫功能缺陷或长期使用免疫抑制剂的人群肿瘤发病率增高，临床上肿瘤病人以老人和儿童多见等也说明这一点。因此，肿瘤的发生、发展与机体免疫功能状态存在着非常复杂的关系。?

    机体对肿瘤的免疫应答包括细胞免疫和体液免疫，两者相互协作共同杀伤肿瘤细胞，但以细胞免疫为主。?

一、体液免疫应答?

    抗肿瘤抗体可通过以下几种方式发挥作用：?

1.补体依赖的细胞毒作用(CDC) 细胞毒性抗体(IgM)和某些IgG亚类与肿瘤细胞结合后，可在补体参与下，溶解肿瘤细胞。?

2.ADCC作用 IgG抗体通过Fab段与肿瘤细胞结合，通过Fc段与表达FcγR的效应细胞(包括NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等)结合发挥ADCC效应，使肿瘤细胞溶解。?

3.抗体的调理作用 吞噬细胞可通过其表面Fc受体的调理作用，增强对肿瘤细胞的吞噬或杀伤。?

    此外，抗体还能封闭肿瘤细胞上的某些受体(如转铁蛋白受体等)，或干扰肿瘤细胞的粘附特性而抑制肿瘤细胞的增殖。B细胞也可通过递呈肿瘤抗原，增加T细胞免疫应答。?

二、细胞免疫应答?

  在抗肿瘤免疫应答中，细胞免疫比体液免疫发挥更为重要的作用。?

(一)T细胞?

1. αβT细胞 

     αβT细胞包括MHCⅠ类抗原限制的CD8+细胞毒性T细胞(CTL)和MHCⅡ类抗原限制的CD4+辅助性T细胞(TH)，两者活化都需要双重信号刺激。①第一信号(抗原刺激信号)：从肿瘤细胞脱落下的肿瘤抗原，经APC摄取，加工成多肽分子，并由细胞表面MHCⅡ类分子呈递给CD4+TH细胞。肿瘤抗原在肿瘤细胞内加工成肿瘤肽，与MHCⅠ类分子结合后共同表达于细胞表面，而被CD8+CTL细胞识别。②第二信号(协同刺激信号)：T细胞除通过TCR-Ag-MHC分子复合体接受抗原信号外，还通过APC或肿瘤细胞表面某些分子如细胞间粘附分子(ICAMS)，LFA-3，VCAM-1，B7等与T细胞表面相应受体结合，提供T细胞协同刺激信号，才能使T细胞有效活化。活化的CD4+T细胞可产生大量淋巴因子，促进CD8+T细胞活化，激活巨噬细胞，参与抗肿瘤作用。CD8+CTL细胞活化后，既可以特异性识别肿瘤抗原，直接杀伤肿瘤细胞，也可分泌淋巴因子(如γ-干扰素、淋巴毒素)，间接杀伤肿瘤细胞。?

2.γδT细胞 

     γδT细胞分化发展早于αβT细胞，多分布在全身各处上皮组织内，所发挥的细胞毒作用可能不受经典MHC分子限制，且能杀伤对NK细胞不敏感的靶细胞，因此γδT细胞与NK细胞一样也认为是抗肿瘤免疫监视功能的第一道防线。?

(二)NK细胞?

     NK细胞是细胞免疫中非特异性成分，是一群广谱的杀伤细胞。其杀伤作用无须预先致敏，不依赖于胸腺，也不依赖抗体和补体，无肿瘤特异性，也不受MHC限制，而且能选择地杀伤MHCⅠ类分子表达低下或缺如的肿瘤细胞。因此，NK细胞是在肿瘤早期起作用的效应细胞，是机体抵抗肿瘤发生及转移的第一道防线。?

(三)巨噬细胞?

    巨噬细胞在抗肿瘤免疫中具有重要意义。体内注射巨噬细胞抑制剂(抗巨噬细胞血清、硅粉等)，能加速肿瘤生长；若使用卡介苗或短小棒状杆菌等使巨噬细胞激活，则肿瘤生长受到抑制，肿瘤转移也减少。病理活检资料显示，肿瘤组织周围有明显巨噬细胞浸润者，肿瘤转移发生率低，预后较好，反之则较差。巨噬细胞可通过多种途径发挥抗肿瘤作用：①处理和递呈肿瘤抗原，激活T细胞以产生特异性抗肿瘤免疫应答；②活化巨噬细胞(通过释放溶酶体酶和氧化代谢产物，如NO等)直接杀伤肿瘤细胞；③巨噬细胞表面有FC受体，通过ADCC作用杀伤肿瘤细胞；④活化的巨噬细胞可释放TNF，IL-2，IFN-γ，CSF等直接作用于肿瘤细胞或调节抗肿瘤免疫应答。巨噬细胞只有被激活后才具有抗肿瘤活性，具有选择性，即只杀伤肿瘤源性的细胞，对正常组织细胞无作用。此外，抗肿瘤活性与肿瘤抗原结构、增殖周期和肿瘤的恶性程度无关；激活的巨噬细胞对于抵抗化疗药物与抵抗放射治疗的肿瘤细胞仍然有效。不足之处，巨噬细胞体外扩增能力差，且极易在培养过程中丢失。?

    上述各种免疫功能如能充分发挥，应该能排斥肿瘤。但临床实践表明并非完全如此，患者的肿瘤能逃逸机体的免疫排斥，其机制尚未完全明了。已有学者提出了肿瘤微环境(Tumor Microenvironment)的概念，比较合理地解释了肿瘤逃逸机体免疫排斥的机制，即认为肿瘤微环境中存在着多种抑制肿瘤免疫应答的因素，诸如肿瘤抗原性弱、肿瘤细胞表面MHCⅠ类分子表达低下或缺失改变、T细胞外周耐受、巨噬细胞抗原递呈功能低下、局部细胞因子缺乏、肿瘤细胞释放抑制因子及免疫抑制细胞的活化等。此等因素不一定导致全身免疫功能低下，却能使肿瘤局部形成深度免疫抑制的“黑洞区”。不但在该区内的免疫细胞功能严重抑制，即使功能正常甚至活化的细胞一旦进入该区，其功能也将受到抑制。因此，只有设法解除肿瘤微环境的各种免疫抑制因素，机体的抗肿瘤免疫及生物学治疗才能奏效。?第三节  肿瘤的免疫学检查与治疗。

一、肿瘤的免疫学检查?

    肿瘤的免疫学检查目前主要用于临床肿瘤的辅助诊断，以及评估机体的免疫功能状态，这对分析肿瘤的发生、判断肿瘤患者的疗效都有重要意义。?

(一)检测肿瘤抗原?

    由于肿瘤特异性抗原尚未彻底解决，目前临床上常进行胚胎抗原及其他肿瘤相关抗原的检测。例如：AFP检测对原发性肝细胞肝癌有诊断价值，检测CEA有助于消化道肿瘤(如：肠癌、胰腺癌等)的辅助诊断，以及预后、复发或转移的判断。?

(二)检测肿瘤抗体?

    例如在黑色素瘤患者血清中可查到抗黑色素瘤抗体，在鼻咽癌和Burkitt淋巴瘤患者血清中能检出EB病毒的抗体，因此，检测这些抗体不仅可辅助诊断疾病，且在判断病情发展和恢复有一定价值。?

(三)放射免疫显像诊断?

     将放射性核素如131I与抗肿瘤单克隆抗体结合，并从静脉注入体内或腔内注射均可将放射性核素导向肿瘤的发生部位，用γ照相机就可以清晰地显示肿瘤影像。该技术现已用于临床肿瘤的诊断，随着肿瘤单克隆抗体的深入研究，将显示良好的应用前景。?

    肿瘤免疫学治疗的目的是激发或调动机体的免疫系统，增强肿瘤微环境抗肿瘤免疫力，从而控制和杀伤肿瘤细胞。肿瘤免疫学治疗的方法种类繁多，已与现代生物高科技技术结合，发展成为继手术、化疗和放疗之后的第四种肿瘤治疗模式—肿瘤生物学治疗方法。但这些方法大多还处于探索阶段，对临床上已生长的肿瘤或实体瘤的消除能力也十分有限，对大量的肿瘤细胞也难以奏效，因此，临床上先用常规疗法清除大量肿瘤细胞，再使用生物学治疗方式清除、杀伤少量的残留或扩散的肿瘤细胞，以提高、巩固肿瘤治疗的效果，减少肿瘤的复发。常用的肿瘤免疫学治疗方法有如下：?

(一)主动免疫疗法(肿瘤疫苗)?

     肿瘤的主动免疫疗法与传统免疫疫苗的概念不同，主要不是用于肿瘤的预防，而是给机体输入具有抗原性的肿瘤疫苗，刺激机体产生特异性抗肿瘤免疫，以达到治疗肿瘤、预防肿瘤转移和复发的目的。常用肿瘤疫苗有以下几类：?

1.肿瘤细胞疫苗

    将自身或异体同种肿瘤细胞，经过物理因素(照射、高温)、化学因素(酶解)以及生物因素(病毒感染、基因转移等)的处理，改变或消除其致瘤性，保留其免疫原性，常与佐剂(卡介苗等)联合应用，对肿瘤治疗有一定疗效。?

2.肿瘤抗原疫苗

    包括TAA/TSA疫苗、MHC抗原多肽复合疫苗、HSP-肽复合体疫苗，以及人工合成肿瘤肽疫苗等。热休克蛋白(HSP)是在生物进化中高度保守、广泛分布的蛋白质，具有“分子伴侣”(molecule chaperone)作用，参与多种胞内蛋白的折叠、装配及转运。从肿瘤组织中提取的HSP-肽复合体含有多种肿瘤相关肽，可诱导多个肿瘤特异性CTL克隆，发挥特异性杀伤作用，而且不受MHCⅠ类抗原限制，因此，HSP-肽复合体疫苗展示一定的应用前景。人工合成肿瘤肽疫苗是人工合成8～12个氨基酸的特异性多肽，能直接与MHCⅠ类分子结合诱导特异性CTL，并能在体内外特异杀伤其表达的天然肽序列与人工合成肽相同的肿瘤细胞，目前正在研究的有黑色素瘤相关抗原(MAGE)，HPV16E7抗原，以及P21-k-ras、P53蛋白中特定序列多肽等。?

3.病毒疫苗

     病毒疫苗不仅可以预防病毒性疾病，更重要的可以预防或治疗人类许多与病毒感染密切相关的肿瘤，如乙型肝炎病毒疫苗。目前，以病毒为载体与其他肿瘤抗原或多肽组成的重组病毒疫苗(如重组痘苗病毒)正在研制和I期临床试验之中。?

4.抗独特性疫苗

    抗独特型抗体作为抗原的内影像，可模拟抗原的结构并代替肿瘤抗原成为疫苗，诱发机体产生特异性抗肿瘤免疫应答。制备简便，只需以肿瘤特异性单克隆抗体作为免疫原，制备抗体并筛选具有内影像作用的抗独特型抗体，不需要分离或鉴别肿瘤抗原。?

5. DNA疫苗

     DNA疫苗是指人工克隆一段编码肿瘤特异性抗原的DNA，并通过质粒等方式注入机体，使其在体内细胞中有效表达蛋白而成为肿瘤特异性抗原。这种抗原模仿了病毒蛋白等内源性抗原的递呈方式，解除了免疫耐受，诱导机体产生特异性抗肿瘤免疫应答。DNA疫苗虽有许多问题有待研究，但显示了诱人的前景。?

(二)免疫导向疗法?

    免疫导向疗法是将具有细胞毒作用的杀伤因子与单克隆抗体偶联制成“生物导弹”，并利用单抗能特异性结合肿瘤抗原的特性使杀伤因子“导向”集中到肿瘤病灶，杀伤肿瘤细胞。常用杀伤因子有：放射性核素(131I)、抗肿瘤药物(氨甲蝶呤、阿霉素)、毒素(蓖麻毒素、白喉毒素、绿脓杆菌外毒素等)。其中放射性核素应用方便、标记简便，易显像及定位定量检测，并能破坏邻近未被单抗结合的肿瘤细胞，因此应用最多。今后应设法研制人源性单克隆抗体，或使鼠源性单抗“人源化”，以减少或避免因反复使用鼠源性单抗引起的副作用。

(三)过继免疫疗法?

    肿瘤过继免疫疗法是将自身或异体的抗肿瘤效应细胞的前体细胞，在体外采用IL-2、抗CD3单抗，特异性多肽等激活剂进行诱导、激活和扩增，然后转输给肿瘤患者，提高患者抗肿瘤免疫力，以达到治疗和预防复发的目的。常见的免疫效应细胞有：①LAK细胞：用高浓度IL-2激活病人自体或正常供者的外周血单个核细胞；②TIL细胞：从切除的瘤组织或癌性胸腹水中分离淋巴细胞，体外经IL-2诱导激活和扩增；③CD3AK细胞：用抗CD3单抗辅以小剂量IL-2激活外周血单个核细胞；④CTL细胞：用特异性多肽抗原体外诱导CTL克隆。?

(四)细胞因子疗法

    该疗法是近期随着高纯化或重组细胞因子的生产得以实现。细胞因子疗法的原理是某些细胞因子注射体内后可调节、增强一种或多种免疫细胞的功能，发挥更强的抗肿瘤免疫功能。目前临床常用的细胞因子有IL-2、TNF、IFN及CSF等。?

(五)基因疗法?

    肿瘤的基因疗法不同于其他治疗方法，其原理是克隆某些可用于肿瘤治疗的目的基因，将目的基因在体外转染受体细胞，然后回输体内，或直接将目的基因体内注射，使目的基因在体内有效表达，增强体内抗肿瘤作用或改善肿瘤微环境增强抗肿瘤免疫力。目前常用的抗肿瘤基因治疗目的基因有：细胞因子基因(如编码IL-2～12、IFN、TNF、CSF等细胞因子基因)，肿瘤抗原基因(如编码MAGE、CEA等的基因)，MHC基因，协同刺激分子基因(如编码B7、CD54、LFA-3等的基因)，肿瘤自杀基因(如TK、CD基因等)，肿瘤抑癌基因(如RB基因、P53基因等)。

常采用的受体细胞有：1.体外培养细胞  淋巴细胞(以T淋巴细胞为主、LAK、TIL细胞等)，巨噬细胞，造血干细胞，成纤维细胞，肿瘤细胞，其他细胞。2.体内细胞。

常采用的转导基因方法：1.离体法(ex vive)  将目的基因转染或转导体外培养受体细胞，离然后回输体内。离体的转导基因方法包括：①非病毒转导法：DNA—磷酸钙共沉淀法、显微注射等。②病毒介导法：常用逆转录病毒、腺病毒、疱疹病毒、痘苗病毒等作为基因载体。2.直接体内法(in vive)  将目的基因表达载体(如质粒等)，直接注射体内(如基因枪、DNA直接体内注射)，使之在体内细胞中有效表达。肿瘤基因疗法正从实验进入临床阶段。