肿瘤相关的免疫抑制细胞 2014

肿瘤相关的免疫抑制细胞尹丙姣华中科技大学同济医学院免疫学系2015.1.23主要内容一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞(regDC)三、肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）四、髓样来源的抑制细胞（MDSC）五、调节性T细胞（Treg）1.癌基因/抑癌基因学说2.细胞周期/细胞凋亡学说3.端粒和端粒酶学说4.肿瘤干细胞学说5.肿瘤相关的免疫学理论肿瘤发生相关机制机体免疫系统通过细胞免疫识别并特异地杀伤突变细胞，使突变细胞在未形成肿瘤之前即被清除，但当机体免疫监视功能不能清除突变细胞时，则可形成肿瘤。——肿瘤免疫监视学说（Burnetin1967）肿瘤发生的阶段（从监视→逃逸）(1)肿瘤清除阶段天然/适应性免疫机制清除部分肿瘤细胞。(2)肿瘤平衡阶段在多种肿瘤监视压力下，某些肿瘤细胞发生突变并逃逸而生存下来，即“适者生存”。(3)肿瘤逃逸阶段逃逸的肿瘤细胞无控制生长。肿瘤本身具有不稳定性和异质性→逃逸；肿瘤生存环境中的多种因素（如生长因子、营养供给和免疫压力等）形成外界选择压力，使瘤细胞发生突变，获得某种有利其生存的基因而得以存活。肿瘤微环境有利于TAM、MDSC、Treg和regDC等免疫抑制性细胞产生→逃逸。（以增强机体免疫应答为基础的免疫治疗，亦有可能引起肿瘤逃逸）自然选择→肿瘤逃逸AnnualReviewsCancerImmunoeditingAnnualReviewsTumorEscapeMechamism生理条件下髓系细胞的分化肿瘤微环境下髓系细胞的不正常分化RegDC主要内容一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（regDC）三、肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）四、髓样来源的抑制细胞（MDSC）五、调节性T细胞（Treg）DC的分类及命名根据DC来源分类*髓样DC（myeloidDC,mDC)或传统DC(conventionalDC,cDC）*浆细胞样DC(plasmacytoidDC,pDC)根据DC成熟状态分类：成熟DC和未成熟DC（iDC）根据DC功能状态分类*耐受性DC：表达IDO的DC、高表达ILT4的DC；*调节性DC：可诱导高表达IL-10的Tr1细胞（二者均为浆细胞样iDC）根据DC分布部位分类*淋巴组织中DC：括滤泡DC、并指状DC和胸腺DC*非淋巴组织中DC：朗格汉斯细胞和间质DC*循环DC：外周血DC和隐蔽细胞MenuFB树突状细胞的分化、发育和迁移DendriticCellMaturationMHCII↑B7-1/B7-2↑组织中未成熟DC-强吞噬和吞饮作用-处理抗原能力强-低水平的MHC-缺乏共刺激分子-递呈抗原能力弱淋巴组织中成熟DC-不再有吞噬能力-表达共刺激分子(B7-1/B7-2)-高表达MHC和黏附分子-抗原递呈能力强DC的生物学功能*强的吞饮作用*受体介导的内吞(FcR/CR/甘露糖受体）*吞噬作用*表面捕获(FDC)(FcR和C3bR)抗原提呈免疫调节*激活初始T细胞，启动免疫应答；*分泌细胞因子，调节免疫细胞分化、发育；*分泌趋化性细胞因子，趋化T/B细胞；*利用未成熟DC诱导免疫耐受。DCDCT细胞活化增殖影响DC分化成熟的因素微生物产物、炎性细胞因子是诱导DC成熟的重要因子；2.刺激DC的抗原种类，如自身抗原、肿瘤抗原（TA）等抑制DC的成熟；3.DC所处环境中的抑制性免疫细胞(如Treg、M2、MDSC等)和细胞因子（IL-10、TGF-）等。肿瘤微环境对DC的影响肿瘤微环境中除了免疫抑制性细胞和细胞因子干扰DC分化成熟外，还有很多因素干扰成熟DC的功能：低氧胞外高水平的腺苷高水平乳酸低pH值怎样理解调节性DC(regDC)1.cDCs,includingtissue-residentDCs,migratoryDCsandinflammatoryDCsmightexhibitimmunosuppressivepropertiesundercertaincircumstancesorinimmaturestage.2.pDCshavealsobeenreportedtoexhibitpotentimmunosuppressiveandtolerogenicproperties3.AcommonlyacceptedparadigmisthatfunctionalpropertiesofDCsarematuration-dependent.However,existingevidencesuggeststhatDCscanexistinamultitudeoffunctionalstatesotherthansimplyimmatureormature.regDCscanexistasimmature,semi-matureandfullymatureDCsubpopulationsthatusedifferentmechanismsforinductionofimmunetoleranceandimmunesuppression.怎样理解调节性DC(regDC)即表型成熟或不成熟DC均可被肿瘤微环境“调教”为免疫抑制性DC（即regDC）。regDC的诱导及其免疫抑制途径Tumor-derivedIL-10,TGF-βandPGE2诱导regDC。主要通过STAT3、MAPK等信号途径。regDC通过分泌IL-10,TGF-β诱导TregregDC产生ARG1、IDO或iNOS等抑制T细胞功能regDC的细胞膜上表达抑制性共刺激分子如B7-H1等诱导T细胞无能。肿瘤微环境中的DC→免疫抑制主要内容一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（regDC）三、肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）四、髓样来源的抑制细胞（MDSC）五、调节性T细胞（Treg）肿瘤相关的巨噬细胞（TumorAssociatedMacrophage,TAM）巨噬细胞不是均一的细胞群，其表型和功能表现出高度的异质性和可塑性。（一）Mφ表达丰富的表面分子表面受体：模式识别受体(PRR):Toll样受体、甘露糖受体、清道夫受体等LPS/LBP复合物受体即CD14免疫球蛋白的Fc受体（FcRⅠ、FcRⅡ、FcRⅢ）补体受体（CR1、CR3）多种细胞因子、激素、神经肽的受体等表面抗原：MHC分子、黏附分子（LFA-1、ICAM-1）、共刺激分子（B7、CD40）等特征标志分子F4/80和巨噬细胞集落刺激因子受体是小鼠Mφ的表面标识（二）Mφ亚群根据Mφ活化方式、表面分子、分泌细胞因子及生物学功能不同将其分为两大类：1.经典活化的MΦ（classicalactivatedmacrophages，orM1）M1由IFN-、TNF-，或PAMPs(如LPS、dsRNA)以及一些内源性的危险信号（如HSP)所诱导。2.可选择活化的MΦ(alternativelyactivatedmacrophages,AAMsorM2）其中M2又可细分为三群M2a（由IL-4/IL-13诱导）M2b（由免疫复合物和TLR配体诱导）M2c（由IL-10、糖皮质激素诱导）巨噬细胞极化（Polarization）的一般概念一般认为极化Mφ是单核细胞活化后一系列功能状态两个极端。Mφ分化受各种微环境信号的诱导与调节。极化的Mφ能够进一步影响局部免疫反应,与各种因子协同作用，调节病原体微生物感染结局、肿瘤免疫、参与免疫调节和组织修复过程。（三）极化的巨噬细胞的一般概念与特征反映M1与M2细胞表型和功能的指标及意义表面分子：M2型高表达DECIN-1、CD206、SR-A，低表达CD16/32M1型高表达CD16/32，低表达DECIN-1、CD206、SR-A酶活性：M2型Arg-1酶活性高，iNOS活性低，反映其杀瘤能力弱M1型iNOS活性高，Arg-1酶活性低，反映其杀瘤能力强吞噬指数：M2型吞噬指数低，反映其吞噬功能弱M1型吞噬指数高，反映其吞噬功能强M1/M2与免疫平衡M1主要抵抗胞内病原体、控制急性感染，然而，M1的过渡极化会引起多种病理损伤；M2多与感染性疾病的慢性进展有关。巨噬细胞的极化与Q热病原体（伯纳特立克次体）M1/M2与免疫平衡Whipple’sdisease（惠普尔病）isassociatedwithanM2macrophageprofile有研究表明，体内M1型巨噬细胞可以相当迅速地转变为M2型巨噬细胞：一群血液中巡逻的单核细胞，在李斯特菌感染的第1~2小时内，渗入炎症组织并分化成巨噬细胞，释放促炎介质（TNF-α、IL-1β）；但到感染的后期（8小时），这些巨噬细胞终止了相应的功能，开始表达M2表面标志，如ARG-1等。(四)炎症过程中Mφ的可塑性（五）肿瘤进程中巨噬细胞的可塑性肿瘤组织中细胞因子参与M极化TAM就是肿瘤组织中的M2肿瘤微环境诱导M1细胞向M2细胞极化（分化）广义的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）分类Classicallyactivated,M1macrophageswithananti-tumourfunctionImmunosuppressivemacrophages:M2AngiogenicMacrophages:Tie2-expressingMo/MφInvasiveMacrophages:WhichcanhelptumorcellsinvadingtheTEMMetastaticMacrophages:Assistingtheseedingoftumorcellsatdistantsites主要内容一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（regDC）三、肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）四、髓样来源的抑制细胞（MDSC）五、调节性T细胞（Treg）OriginofMyeloid-derivedsuppressorcells(MDSC)OriginofMyeloid-derivedsuppressorcells(MDSC)感染外伤肿瘤（一）MDSC的表型特征及亚群MDSC是一群异质性的细胞群体，它包括髓系细胞前体、未成熟的粒细胞、单核细胞和树突状细胞，由于其具有免疫抑制功能，所以，也曾被称为未成熟的免疫抑制细胞.小鼠的MDSC表型为Gr-1+CD11b+根据其与Gr-1分子中不同表位(Ly6G、Ly6C)的抗体结合特异性不同分两亚群单核细胞样的MDSC亚群：CD11b+Ly6G–Ly6Chi粒细胞样的MDSC亚群：CD11b+Ly6G+Ly6Clow人的MDSC表型为Lin-HLA-DR-CD33+CD11b+小鼠MDSC形态和细胞亚群粒细胞样的MDSC→单核细胞样MDSC→人MDSC的表型和亚群早幼粒人MDSC的表型和亚群PromyelocyticMDSC:lin-HLA-DR-CD33+CD11b+CD14-MonocyticMDSC:lin-HLA-DR-/lowCD33+CD11b+CD14+GranulocyticMDSC:lin-HLA-DR-/lowCD33+CD11b+CD15+ThefrequencyofCD33+CD11b+HLA-DR-cellsincirculatingmonocytepopulationispositivelyassociatedwithHBVinfection.Results10ThefrequencyofCD33+CD11b+HLA-DR-cellsingranulocytepopulationisnotassociatedwithHBVinfection,Results9MDSCExpantionMDSCActivitionMDSC的信号转导Notchsignaling----MDSCaccumulationStat3signaling----MDSCproliferationStat6signaling----MDSCactivationSchematicsofpossiblesignalingpathwayinvolvedinMDSCexpansionSchematicsofpossiblesignalingpathwaysinvolvedinMDSCactivationMDSC的免疫抑制功能MDSC既能抑制适应性免疫，又能抑制固有免疫。抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖和归巢；促进M就向促进肿瘤生长的M2转化；阻断NK细胞分泌IFN-而抑制其胞毒活性。MDSCssuppressacquiredandinnateanti-tumorimmunity1.产生iNOS和Argnase消耗精氨酸，导致TCRCD3合成受阻；精氨酸短缺导致增殖的T细胞G0-G1期阻滞；通过NO直接抑制T细胞功能。2.产生ROS和ONOO-（Peroxynitrite，过氧化亚硝酸盐）ONOO-导致TCR、CD8硝基化，抑制CD8+T细胞增殖ROS也可直接抑制T细胞增殖MDSC免疫抑制机制（1）SuppressivemechanismsmediatedbydifferentsubsetsofMDSCsROS↑Peroxynitrite↑NOlowNO↑ROSlow单核细胞样的MDSC亚群粒细胞样的MDSC亚群ThemechanismsofMDSC-mediatedimmunesuppressioninperipherallymphoidorgansROS↑Peroxynitrite↑Arginase↑NOlowNoResponseThemechanismsofMDSC-mediatedimmunessuppressionatthesiteofatumourMDSC免疫抑制机制（2）3.诱导Treg产生；4.促进M1细胞向M2细胞转化；5.可分化为TAM和血管内皮细胞；6.隔绝胱氨酸，阻止T细胞获得半胱氨酸；7.影响T细胞归巢到淋巴结或肿瘤组织。MDSCpreventTcellactivationbysequesteringcystineandlimitingtheavailabilityofcysteine胱氨酸MDSCsuppressantitumorimmunitythroughavarietyofdiversemechanismsTherapeuticStrategiestoTargetMDSCTherapeuticStrategiestoTargetMDSC针对MDSC的靶向性治疗策略促进MDSC分化如ATRA、VitD3诱导MDSC向DC和M 分化抑制MDSC扩增如阻断VEGF、MMP等炎症因子、Stat3抑制剂等抑制MDSC的功能Arg1和iNOS的抑制剂如COX2抑制剂清除MDSC如吉西他滨（gemcitabines）似乎能特异性清除MDSCMDSCs与其他髓系细胞之间的关系G-MDSC与neutrophils之间的区别与联系G-MDSCNeutrophils免疫抑制作用++-吞噬功能-+Arg1MPOROSCD115和CD244趋化因子CXCR1和CXCR2但是，G-MDSC在体外培养24小时后可分化为neutrophils。M-MDSCs与M1之间的区别与联系1.M-MDSC具有免疫抑制功能，同时表达iNOS和Arg1，且iNOS具有促进肿瘤的作用；2.体外培养或转输给tumor-free小鼠体内可分化为M1和DC。M-MDSCs与M2之间的区别与联系1.均具有免疫抑制作用，但二者的表型不同，且M2仅表达Arg1。2.在具有肿瘤衍生因子的培养基中培养或荷瘤小鼠体内可分化为M2或/和血管内皮细胞。MDSCs与其他髓系细胞之间的关系MDSC与M之间Cross-talk加速肿瘤进程MDSC与DC之间Cross-talk促进肿瘤进程主要内容一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（regDC）三、肿瘤相关的巨噬细胞（TAM）四、髓样来源的抑制细胞（MDSC）五、调节性T细胞（Treg）CD4+CD25+调节性T细胞（Treg）（一）T细胞亚群及Treg概述（二）肿瘤Treg的来源（三）肿瘤Treg抑制作用的机制（四）针对肿瘤Treg的免疫治疗策略（一）T细胞亚群及Treg概述（一）调节性T细胞(Treg）包括CD4+Treg，CD8+Treg和CD4-CD8-TregCD4+CD25+Treg1)天然调节性T细胞（nTreg）：FoxP3+2)诱导性T细胞(iTreg)TGF-单独诱导naiveT细胞分化----iTreg(FoxP3+)由IL-10诱导产生，分泌更多IL-10----Tr1(FoxP3-)口服低剂量抗原诱导产生,分泌更多TGF-----Th3(FoxP3-)（二）肿瘤局部Treg的产生机制COX-2、CD70、Galectin-1、IDO（三）Treg抑制肿瘤免疫的机制（四）针对肿瘤Treg的免疫治疗DepletingBefore2006ManagingAfter2006非特异性Treg的清除（CD25mAb、IL-2+白喉毒素等）特异性Treg的清除提高效应T细胞抗Treg的抑制作用的能力阻断Treg的趋化和聚集抑制Treg的功能（针对STAT3、IL-10等）控制Treg的分化控制Treg的功能联合生物治疗激发机体肿瘤免疫的综合措施激发机体肿瘤免疫的综合措施1.SATA3抑制剂→抑制MDSC、TAM、regDC的产生；2.低剂量化疗→肿瘤细胞凋亡→活化DC、TA被DC交叉提呈给T细胞→清除Treg、TAM、MDSC等3.CD40激动剂和TLR配体（CpGODN）→活化DC4.CTLA-4、PD-1等的封闭抗体→促共刺激分子表达5.OX40激动剂等，阻断Treg的抑制作用，活化T细胞肿瘤微环境中免疫抑制因素肿瘤相关的髓系抑制细胞(TAMCs)：TAM、MDSC、TANs、regDC肿瘤相关的淋巴系抑制细胞：Treg，regDC肿瘤相关的免疫抑制因子：1）TGF-、IL-10、IL-35、VEGF、TNF-等2）CTLA-4、PD-L1等3）Arg1/iNOS、IDO、COX2/PEG2Thankyou!