癌症究竟是如何發生的?免疫系統爲何會「失職」?

一個人身上每天有數萬億個細胞在複製,在致癌物(吸菸、電離輻射、幽門螺桿菌等)影響下,每天約有50-100萬個細胞在複製過程中可發生突變。有的突變細胞進一步變為癌細胞。由於我們有免疫系統的保護,通常我們不會得癌症。正常的免疫系統能及時清除掉一看就不是好人的“癌細胞”。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

人體的免疫系統

對人體免疫功能的認識首先就是從抗感染免疫開始,機體抗感染的能力被認為是人體的免疫能力。免疫系統的重要生理功能就是對“自己”和“非己”抗原的識別和應答,以它識別和區分“自己”和“非己”抗原分子的能力,起著排異和維持自身耐受的作用。

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圖1 傳統免疫系統對“自己”和“非己”的識別和反應模式

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免疫系統及其功能

免疫系統由免疫器官及組織、免疫細胞和免疫分子組成。

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表1 免疫系統組成

人體的免疫系統有以下功能:

  • 免疫防禦:防止外界病原體的入侵及清除已入侵病原體及其他有害物質。
  • 免疫監視:隨時發現和清除體內出現的“非己”成分,如腫瘤細胞、衰老凋亡細胞和病毒。
  • 免疫自穩:通過自身免疫耐受和免疫調節兩種主要的機制來達到免疫系統內環境的穩定。
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免疫反應的分類

固有免疫

固有免疫又稱為先天性免疫和非特異性免疫,是機體在種系發育和進化過程中形成的天然免疫防禦功能,即出生後就已具備的非特異性防禦功能,是生物在長期進化過程中形成的一系列防禦機制。這種免疫不針對特定抗原,作用範圍廣,發揮作用快,也參與特異性免疫應答過程。

特異性免疫

特異性免疫又稱獲得性免疫或適應性免疫,是獲得免疫經後天感染(病癒或無症狀的感染)或人工預防接種(菌苗、疫苗、類毒素、免疫球蛋白等)而使機體獲得抵抗感染能力。這種免疫只針對特定抗原,具有高度特異性、耐受性和記憶性,作用較慢。通常包括B細胞介導的體液免疫應答、T細胞介導的細胞免疫應答、抗原提呈細胞。

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圖2 體液免疫作用機制示意圖

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圖3 細胞免疫作用機制示意圖

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免疫系統是如何工作的?

首先,人體有三道防線:

  • 第一道防線是皮膚和黏膜,它們不僅能阻擋病原體侵入人體,而且它們的分泌物還有殺菌作用。
  • 人體的第二道防線指的是體液中的殺菌物質和吞噬細胞,體液中含有的一些殺菌物質能破壞多種病菌的細胞壁,使病菌溶解而死亡.吞噬細胞能吞噬和消滅侵入人體的各種病原體。人體的第一、二道防線屬於非特異性免疫。
  • 人體的第三道防線由免疫器官和免疫細胞(主要是淋巴細胞)組成,當病原體進入人體後,會刺激淋巴細胞產生一種抵抗該病原體的特殊蛋白質,叫做抗體,抗體能夠幫助人體清除或滅殺進入人體的病原體;當疾病痊癒後,抗體仍存留在人體內。人體的第三道防線屬於特異性免疫。

正常人體的血液、組織液、分泌液等體液中含有多種具有殺傷或抑制病原體的物質。主要有補體、溶菌酶、防禦素、乙型溶素、吞噬細胞殺菌素、組蛋白、正常調理素等。這些物質的直接殺傷病原體的作用不如吞噬細胞強大,往往只是配合其它抗菌因素髮揮作用。例如補體對霍亂弧菌只有弱的抑菌效應,但在霍亂弧菌與其特異抗體結合的複合物中若再加入補體,則很快發生溶解霍亂弧菌的溶菌反應。

當病菌、病毒等致病微生物進入到人體後,免疫系統中的巨噬細胞首先發起進攻,將它們吞噬到“肚子”裡,然後通過酶的作用,把他們分解成一個個片斷,並將這些微生物的片斷顯現在巨噬細胞的表面,成為抗原,表示自己已經吞噬過入侵的病菌,並讓免疫系統中的T細胞知道。

T細胞與巨噬細胞表面的微生物片斷,或者說微生物的抗原,連著相遇後如同原配的鎖和鑰匙一樣,馬上發生反應。這時,巨噬細胞便會產生出一種淋巴因子的物質,他最大的作用就是激活T細胞。T細胞一旦“醒來”便立即向整個免疫系統發出“警報”,報告有“敵人”入侵的消息。這時,免疫系統會出動一種殺傷性T淋巴細胞,並由它發出專門的B淋巴細胞,最後通過B淋巴細胞產生專一的抗體。

殺傷性T淋巴細胞能夠找到那些已經被感染的人體細胞,一旦找到之後便向殺手那樣將這些受感染的細胞摧毀掉,防止致病微生物的進一步繁殖。在摧毀受感染的細胞的同時B淋巴細胞產生的抗體,與細胞內的致病微生物結合使之失去致病作用。通過以上一系列複雜的過程,免疫系統終於保衛住了我們的身體。

當第一次的感染被抑制住以後,免疫系統會把這種致病微生物的所有過程記錄下來。如果人體再次受到同樣的致病微生物入侵,免疫系統已經清楚地知道該怎樣對付他們,並能夠很容易、很準確、很迅速的做出反應,將入侵之敵消滅掉。

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免疫監視學說的提出

六十年代經Thomas、Burnet和Good等人提出了免疫監視學說。

免疫監視學說的中心思想是:免疫系統具有一個十分完備的監視功能,能準確地分辨“自己”和“非己”的成分;它不僅能清除外界侵入的各種微生物,排斥同種異體移植物,而且還能消滅機體內突變的細胞,防止腫瘤的生長,保護機體的健康。

腫瘤誘導的免疫抑制作用,包括調節性T細胞(T reg)、腫瘤相關巨噬細胞(TAM)、MDSC和各種細胞因子,例如IL-6和TGF-β等,抑制免疫系統抗腫瘤作用,影響腫瘤清除或是進展的結局。當免疫監視功能由於各種原因被消弱時,便為腫瘤的發生提供了有利條件;如果機體不具備免疫監視功能,人類的腫瘤發病率會大大的提高。

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免疫系統為什麼會“失職”?

免疫細胞清除癌細胞需要兩個重要步驟,第一步是識別,第二步是消滅。免疫細胞需要識別腫瘤細胞的一些表面特徵,發現它是壞人。這就像警察從時間、地點和線索等綜合信息,判斷一個人是不是罪犯。警察光知道一個人是罪犯是不夠的,還需要能剷除他們。同樣道理,免疫細胞也不能光發現癌細胞,還需要清除它。

但是當免疫系統出現問題時,癌症細胞就可能逃脫免疫的殺傷,此時免疫系統常常因為分不清敵我,而放過了本應該被殺傷的癌細胞。癌症的發生,說明免疫細胞的監管作用失靈了,這叫做“免疫逃逸”。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

識別和消滅這兩步之中,至少其中一個出了問題。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

免疫細胞盡職盡責的在體內巡邏,識別並攻擊腫瘤細胞。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

但有時,癌細胞攜帶像面具一樣的蛋白,這使得免疫系統常常因為分不清敵我,而放過了本應該被殺傷的癌細胞。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

有時,免疫細胞明明識別了癌細胞,但卻沒啥反應,變成“圍觀吃瓜警察”。這是因為癌細胞很聰明,它們能給免疫細胞發送各種信號,來抑制免疫細胞的活性。就像罪犯給警察送禮一樣,讓它們“高抬貴手”。

此外,還有一個特別的原因,腫瘤中的細胞大多來源於人體自身,免疫系統不會輕易把它們視為異物,因此不會主動對它們展開攻擊。

癌症究竟是如何發生的?免疫系統為何會“失職”?

腫瘤免疫治療被認為是近幾年來癌症治療領域最成功的方法之一。腫瘤免疫治療在《科學》雜誌2013年十大科學突破中位居首位。2016年~2017年,腫瘤免疫治療兩度被美國臨床腫瘤學會評選為年度首要進展。

毫無疑問,免疫療法是現在抗癌領域最火爆的概念,自然也在國內外的腫瘤患者、投資機構、新聞媒體等圈子,掀起了討論和追逐的熱潮—PD-1、PD-L1、CAR-T、生物治療、腫瘤疫苗、細胞治療,林林總總,不一而足!一時間,各種相關的、不相關的中英文詞彙,連篇累牘,激起瀕臨絕症的病友心底強烈的求生願望。

不少腫瘤患者,對免疫治療,盲目樂觀、躍躍欲試;有的患者,甚至不惜重金、冒著生命危險,去嘗試依然處於研發早期階段的、連安全性都無法保證的“腫瘤免疫治療新技術”。

到底什麼樣的腫瘤免疫治療是靠譜的?什麼是不成熟的?什麼是大忽悠?

腫瘤免疫治療,實際上主要分為兩大類:

  • 一種把腫瘤的特徵“告訴”免疫細胞,讓它們去定位,並造成殺傷,這種療法一般就是細胞免疫療法。
  • 另一種是解除腫瘤對免疫的耐受/屏蔽作用,讓免疫細胞重新認識腫瘤細胞,對腫瘤產生攻擊,這種療法就是免疫檢查點抑制劑療法。

細胞免疫療法

細胞免疫療法是把患者體內免疫細胞拿到體外進行改造,讓這些細胞具備對癌細胞更有效、更精準的免疫能力,改造後的免疫細胞回輸到患者體內後,它們會定向消滅癌細胞。這類療法包括LAK、DC、CIK、DC-CIK、CAR-T、TCR-T、NK、CAR-NK以及腫瘤浸潤性淋巴細胞(TIL)等。

免疫檢查點抑制劑

PD-1/PD-L1免疫療法(immunotherapy)是當前全世界備受矚目、廣為研究的新一類抗癌免疫療法,旨在充分利用人體自身的免疫系統抵禦、抗擊癌症,通過阻斷PD-1/PD-L1信號通路使癌細胞死亡,具有治療多種類型腫瘤的潛力,實質性改善患者總生存期。

截止目前,已有5種PD-1抑制劑在歐美幾十個國家上市,包括2種PD-1抗體和3種PD-L1抗體。分別是:

Nivolumab(商品名Opdivo,簡稱O藥);

Pembrolizumab(商品名Keytruda,簡稱K藥);

Atezolizumab(商品名Tecentriq,簡稱T藥);

Avelumab(商品名Bavencio,簡稱B藥);

Durvalumab(商品名Imfinzi,簡稱I藥)。

在國內上市的分別是Opdivo和keytruda。

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