background image

Tumor Immunology 

 

                                                     

 

Objectives                                                                              
 
The objectives of this lecture are to know  

1. Definition of tumor immunology . 

2.  Types of tumor antigens. 

3.  Effector mechanisms in cancer immunity. 

4.  Immunotherapy of malignancy 

Tumor Immunology 

Tumor immunology is the study of  

1.  The antigenic properties of transformed cells,  

2.  The host immune responses to these tumor cells, 

3.  The immunologic consequences to the host of the growth of malignant 

cells, and  

4.  The means by which the immune system can be modulated to recognize 

tumor cells and promote tumor eradication. 

Tumor or neoplasm 

—  A tumor, or neoplasm  , is a collection of the clonal descendants of a cell 

whose growth has gone unchecked.   When a tumor continues to grow and 

to invade healthy tissue, it is considered to be a cancer.  Malignant tumors 

are  distinguished  from  benign  tumors  by  their  progressive  growth  and 

invasiveness.  Metastasis  is  a  characteristic  of  many  malignant  tumors 

(cancers). 

Immune surveillance 

—  The immune surveillance: cancer cells frequently arise within the body 

but  are  normally  eliminated  before  they  multiply  sufficiently  to  become 

clinically detectable.  

             lect:6

 

     

Dr. Khalid Waleed

 

M.B.ch.B., Msc., PhD. Immunology 

 

 


background image

Or  it  is a physiologic  function of the immune system  is  to recognize  and 

destroy clones of transformed cells before they grow into tumors. Tumors 

arise only if they are able to escape immune surveillance. 

Failure of Immune surveillance 

   Failure  of  immunosurveillance  may  be  due  to  the  fact  that  in  the  early 

development  of  a  tumor,  the  amount  of  antigen  may  be  too  small  to 

stimulate  the  immune  system  and,  due  to  the  rapid  proliferation  of 

malignant cells, the immune system is quickly overwhelmed.  

Some  tumors  may  secrete  immunosuppressive  molecules  and  others  may 

induce suppressor cells.  

Some tumors may shed their unique antigens which block antibodies and 

T cells from reacting with malignant cells. 

Tumor antigens 

  The principal biologic mechanisms that may lead to the appearance 

of  immunogenic  tumor  antigens  including  mutation,  gene 

activation, and clonal amplification 

  Tumor  cells  express  antigens  on  their  surfaces  that  are  often  the 

targets of immune responses.  

  Many  tumor  antigens  are  cellular  peptides  presented  by  MHC 

molecules that stimulate antigen-specific T-cell proliferation.  

Types of tumor antigens 

1.  Tumor-specific antigens (TSAs). 

2.  Tumor-associated antigens. 

3.  Tissue differentiation antigens.  

1. Tumor-specific antigens (TSAs) 

  Tumor-specific antigens are unique to tumor cells and do not occur 

on other cells in the body.  


background image

  TSAs  are  not  found  on  normal  somatic  cells  but  result  from 

mutations  of  genes  and  the  resulting  altered  proteins  that  are 

expressed by the tumor cells.  

  Tumor-specific antigens have been demonstrated on tumors induced 

with chemical or physical carcinogens and on some virally induced 

tumors.  

  Identification  of  TSAs  on  naturally  occurring  tumors  has  proved 

difficult,  most  likely  because  the  immune  response  generally 

eliminates  cells  that  express  TSAs  at  levels  great  enough  to  be 

antigenic.  The  are  two  types  of  TSAs:  virally  induced  and 

chemically induced Tumors antigens. 

Viraly induced tumor  

  Tumour-inducing  viruses  contain  viral  genes  that,  when  integrated 

into the cellular genome, can transform the virus-infected cell into a 

tumour cell.  

  Several  tumour-inducing  viruses  have  been  identified  such  as 

Simian virus 40, polyoma, papilloma and adenoviruses. These DNA 

viruses express the transforming DNA early after infection and their 

early  genes  may  integrate  into  the  DNA  of  the  infected  cell.  This 

event  can  transform  the  cell,  and  expression  of  the  early  genes  is 

required to maintain its transformed state.  

  These  viral  gene-encoded  antigens  are  shared  by  all  cells 

transformed  by  the  same  virus  and  may  therefore  function  as 

tumour-specific antigens.  

  In human papillomavirus-induced cervical cancer, the transforming 

E6  and  E7  proteins  are  expressed,  and  in  mouse  models  these 

antigens  have  been  effectively  targeted  for  active  immunization 

against  cervical  cancer.  The  RNA  viruses,  except  for  Human  T 


background image

lymphotropic  virus-1,  have  not  been  identified  as  tumorigenic  in 

humans.  

Chemically induced tumors  

  There  have  been  many  chemical  carcinogens  identified,  but  their 

principal mechanism of cancer induction is similar in that it appears 

to be mutational.  

  Chemically-induced  tumors  are  different  from  virally-induced 

tumors  in  that  they  are  extremely  heterogeneous  in  their  antigenic 

characteristics.  

  Thus,  any  two  tumors  induced  by  the  same  chemical,  rarely  share 

common tumor specific antigens.  

2.Tumor-associated antigens : Tumor-associated antigens are not unique 

to  the  tumor  cells  and  instead  are  also  expressed  on  normal  cells  under 

conditions  that  fail  to  induce  a  state  of  immunologic  tolerance  to  the 

antigen.  The  expression  of  the  antigen  on  the  tumor  may  occur  under 

condition  that  enable  the  immune  system  to  respond  to  the  antigen.  It 

includes:  1.  Oncofetal  Tumor  Antigens  2.  Oncogene  Proteins  as  Tumor 

Antigens. 

Oncofetal Tumor Antigens  

A. Alpha-fetoprotein 

  The normal range of AFP concentrations in humans is 0-20 ng/ml.  

  This  level  rises  considerably  in  patients  with  hepatomas  and  non-

seminal testicular carcinoma. 

  A  5-fold  or  higher  rise  in  this  protein  is  used  for  monitoring 

hepatomas and testicular cancers. 

  AFP  level  may  also  be  raised  in  some  non-malignant  conditions, 

such as cirrhosis, in hepatitis and other forms of liver damage. 

 


background image

B. Carcinoembryonic antigens 

  CEA levels in normal people range up to 2.5 ng/ml , 

  They  increase  significantly  in  certain  malignancies,  particularly 

colo-rectal cancers. 

  They  may  also  rise  in  some  non-malignant  conditions  (chronic 

cirrhosis, pulmonary emphysema and heavy smoking. 

  Levels  that  are  4-5  times  normal  have  been  used  to  predict 

recurrence of colo-rectal tumors.  

Oncogene Proteins as Tumor Antigens  

  Oncogene  Proteins  as  Tumor  Antigens  (mutant  cellular  gene 

products): A number of tumors have been shown to express tumor-

associated  antigens  encoded  by  cellular  oncogenes.  These  antigens 

are also present in normal cells encoded by the corresponding proto-

oncogene. 

  For example, human breast-cancer cells exhibit elevated expression 

of  onocogen-encoded  neu  protein,  a  growth-factor  receptor,  where 

as  normal  adult  cells  express  only  trace  amounts  of  neu  protein. 

Because  of  this  difference  in  the  neu  levels,  anti-neu  monoclonal 

antibodies  can  recognized  and  selectively  eliminate  breast-cancer 

cells with out damaging normal cells. 

4. Tissue differentiation antigens 

Prostatic  tumor  may  carry  prostatic  specific  antigen  (PSA).  It  is  a 

normal differentiation antigen for prostate.  It  is also released into the 

serum and can be measured as a screening test for prostatic cancer. 

 

 

  


background image

   Tumor antigen

 

 Tumor in which it is found

 

Remarks

 

Alphafetoprotein (AFP)

 

  

Germ cell tumors  

Hepatocellular carcinoma 

 

 

 

Carcinoembryonic antigen (CEA)

 

 bowel cancers 

Occasional lung or breast cancer 

CA-125

 

 Ovarian cancer 

 

MUC-1

 

 breast cancer 

 

 

 

epithelial tumor antigen (ETA)

 

breast cancer

 

 

 

 

Tyrosinase

 

malignant melanoma

 

  

normally present in minute quantities;     

greatly elevated levels in melanoma 

 

 

Melanoma-associated antigen 

(MAGE)

 

malignant melanoma

 

Also normally present in the testis 

 

 

abnormal products of ras, p53

 

   Various tumors 

 

Normal intracellular enzyme

 

Oncoprotein

 

PSA 

Her-2/neu 

Prostate 

Breast 

Ig   idiotypes

 

lymphoma 

B-cells 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Effector Mechanisms in Cancer Immunity 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Phases of immune interaction with tumor cells 

— Three phases of immune interaction with tumor cells 

1. Elimination:  Tumor  cells  are  detected  and  destroyed  by  the  immune 

system. 

2. Equilibrium: Tumor cells are not eliminated by the immune system. 

3. Escape: Tumor cells escape immune control. 

Mechanisms of tumor cell immune escape 

1. Loss of antigen or (MHC) expression. 

2. Resistance to cytotoxicity. 

3. Defects in tumor antigen processing /presentation. 

4. Loss of crucial genes involved in the immune response. 

5. Recruitment 

of 

immunosuppressive 

cells 

to 

the 

tumor 

microenvironment. 

Immunotherapy of malignancy 

Immunotherapy  of  malignancy  employs  various  preparations  for  the 

augmentation of tumor-specific as well as nonspecific immune responses.  

—Approaches include 

   (a) active immunization;  

   (b) passive therapy with antibodies;  

   (c)  antibody–drug  conjugates,  which  is  antibody  joined  to  a 

chemotherapy drug, radioactive particle, or a toxin;  

   (d) local application of live bacterial vaccines (BCG);  

   (e) use of cytokines;  

   (f) adoptive transfer of effector cells. 

 


background image

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 92 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل