免疫反應的操控(Manipulation of the immune response)

• Pin Lin ( 凌 斌 ), Ph.D. Departg ment of Microbiology & Immunology, NCKUext 5632lingpin@mail.ncku.edu.tw

• References: 1. Chapters 12 in 免疫系統 ( 黎煥耀 教授 編譯 , 2nd edition) 2. Parham, The Immune System (2nd edition)

課程要點(Outline)

• 疫苗的發展與它在預防醫學上的角色。• 器官移植與宿主排斥的作用與機轉。• 移植法則 (the law of transplantation) 。 • 免疫特權位置 (immunological privilege site) 。• 移植排斥。 • 移植在臨床上的應用。• 免疫監測理論 (immune surveillance hypothesis) 。 • 癌細胞抗原 (tumor antigen) 。 • 癌症免疫學的發展及在生物醫學上的應用。

疫苗的作用機制及種類 -I1. 疫苗的使用，可以預防傳染性疾病的發生，尤其是病毒感染。

2. 基本上疫苗必須是安全、有效的，經濟上能負擔得起的，在 觀念上要記住的是疫苗不是用來預防感染 (infection) ，它是 用來預防疾病 (disease) 。

3. 疫苗設計上必須考慮下列數點：• 那一個抗原可以產生有效的保護力？ • 要在何處 (anatomical site) 誘導的免疫力才是有效的？ • 需要的免疫力是抗體或細胞性免疫才是有效的？ • 需要何種佐劑 (adjuvant) 和注射計畫才能引發適當的免疫力？

疫苗的作用機制及種類 -II1. 特異的抗原 => 先天免疫系統 (Innate immunity) => 適應性免疫系統 (Adaptive immunity) => 保護性免疫

力 2. 病毒疫苗 - Whole viruses or Viral components

(1) 去活化病毒疫苗 (inactivated virus vaccine), eg., 狂犬病 , 沙克小兒麻痺 (2) 活的減毐病毒疫苗 (live-attenuated vaccine) , eg., 麻疹 , 沙賓小兒麻痺 (3) 次單元疫苗 (Subunit vaccine), eg., B 型肝炎病毒

3. 細菌疫苗 - Whole bacteria, bacterial components or secreted toxins

4. 佐劑 (Adjuvants) 可增強疫苗引起的免疫反應

人類的第一個疫苗 - 牛痘病毒疫苗

活的減毐病毒疫苗 (live-attenuated vaccine)

佐劑可增強疫苗引起的免疫反應

對很多的慢性病原菌也需要疫苗

基因改造的疫苗(Genetic engineered vaccine)

課程要點 (Outline)

• 疫苗的發展與它在預防醫學上的角色。• 器官移植與宿主排斥的作用與機轉。• 移植法則 (the law of transplantation) 。 • 免疫特權位置 (immunological privilege site) 。• 移植排斥。 • 移植在臨床上的應用。• 免疫監測理論 (immune surveillance hypothesis) 。 • 癌細胞抗原 (tumor antigen) 。 • 癌症免疫學的發展及在生物醫學上的應用。

組織器官移植 (Transplantation of tissues & organs)

1. 組織器官的移植 , 一直是臨床醫療上的一大課題

2. 主要挑戰是必須克服接受者的免疫系統對移植物的排斥反應

3. 移植排斥反應- 由遺傳差異所造成 ; 主要是 Non-self allogeneic

MHC 分子 (or HLA) 差異- 由接受者的 T 細胞引起免疫排斥=> 抑制免疫反應 ( 抑制 T 細胞活性 )

組織器官移植的類型

1. 自體移植 (Autograft)

-Skin

2. 同系移植 (Syngeneic or

Isograft) - 同卵雙胞胎

3. 同種異體移植 (Allograft)

- 最常見

4. 異種異體移植 (Xenograft)

MHC (HLA)差異引起移植排斥反應

接受者的 T 細胞主導移植排斥反應

皮膚移植排斥反應

腎臟移植排斥反應

移植排斥 & 移植抗宿主反應

移植抗宿主反應

血液 A, B, O 型的抗原構造

非 MHC (HLA) 差異引起移植排斥反應

接受者血清+輸血者紅血球=> A, B, O 相容

交叉配合實驗 (Cross-match Test)

超急性排斥(Hyperacute rejection)

O 型 recipient ( 有 Anti-A Abs) 接受 A型 Donor的 Kidney Anti-A Abs 在移植 Kidney 形成免疫複合物=> 活化補體 類似第三型過敏反應

MHC (HLA)配對改善移植排斥反應

次要組織相容抗原差異引起移植排斥反應(Minor Histocompatibility Ag difference)

e.g. 環孢黴素 A 抑制 T 細胞活化

免疫抑制劑應用至移植

課程要點 (Outline)

• 疫苗的發展與它在預防醫學上的角色。• 器官移植與宿主排斥的作用與機轉。• 移植法則 (the law of transplantation) 。 • 免疫特權位置 (immunological privilege site) 。• 移植排斥。 • 移植在臨床上的應用。• 免疫監測理論 (immune surveillance hypothesis) 。 • 癌細胞抗原 (tumor antigen) 。 • 癌症免疫學的發展及在生物醫學上的應用。• 基因療法 (gene therapy) 。

癌症免疫學 (tumor immunology)

1. 癌症的產生可以是因為環境因子如致癌物的誘導或病毒感 造成細胞轉形而發生。 2. 細胞轉形 (transformation) 所牽涉到細胞基因的改變，包括突 變 (mutation) 、基因放大 (gene amplification) 、染色體刪除 (chromosomal deletion) 或轉移 (translocation) 在大部份的癌症 細胞都存在。 3. 上述的改變對細胞造成的影響，一定要有抗原存在，才能被 免疫系統辨認。 4. 癌細胞可以被免疫細胞攻擊、殺死。5. 癌細胞會利用不同的方式，以逃避免疫細胞的攻擊。6. 免疫方法在癌症的治療、診斷和預防上扮演很重要的角色。

癌症是細胞增生轉形所引起

癌症的產生牽涉到細胞基因的改變

腫瘤抗原的產生

對抗腫瘤的免疫力是有專一性

毒殺 CD8 T 細胞及 NK 細胞對抗腫瘤細胞有互補功能

裸鼠 -Low T cells High NK cells

對抗腫瘤的免疫療法 - 增強 T 細胞反應

對抗腫瘤抗原的抗體可用來診斷及治療

對抗腫瘤抗原的抗體可用來診斷及治療

SUMMARY

1. 疫苗注射可以預防傳染性疾病 => 增強免疫力=> 操控免疫反應的可行性

2. 有些傳染性疾病仍缺乏有效疫苗=>進一步了解這些病原菌引起的免疫反應

3. 組織器官移植 => 抑制免疫力 => MHC (HLA)配對

=> 抑制免疫反應 ( 抑制 T 細胞活性 )

4. 癌細胞一定要有抗原存在，才能被免疫系統辨認5. 癌細胞會利用不同的方式，以逃避免疫細胞的攻擊。6. 癌症免疫療法仍在實驗階段