Об’єктом для імунної системи в організмі є інфекційні, паразитарні агенти, сторонні тіла, трансплантати, злоякісні клітини. В основі контроля гомеостазу імунокомпетентними клітинами лежить оцінка антигенного складу цих об’єктів. Відповідно, пусковим механізмом протипухлинної імунної відповіді буде ідентифікація пухлинних антигенів імунними клітинами, які потім знищують злоякісні клітини або утримують їх ріст.
В середині ХХ століття була доведена наявність в пухлинних клітинах різних типів антигенів, що ініціюють імунну відповідь. Їх називають пухлиноасоційованими. Такі антигени неоднакові в різних пухлинах одного організму та, навіть, в різних пухлинах однієї тканини, тому що є унікальними мутантними білками неонкогенної природи. Умовно пухлиноасоційовані антигени поділяють на дві категорії: туморспецифічні, які є тільки на пухлинних клітинах, та туморзв’язані, які є і на пухлинних, і на нормальних клітинах. Туморспецифічні антигени відповідальні за розвиток специфічного Т-клітинного протипухлинного імунітету. Спостерігають це у випадках вірусного канцерогенезу. Онкогенні віруси разом із клітиною господаря створюють нову структуру, яку Т-лімфоцити розпізнають як «чужу». Туморспецифічні антигени є індивідуальними, вони належать одній конкретній пухлині, що викликана одним певним канцерогеном та на практиці діагностичного значення вони не мають. Туморзв’язані антигени не є унікальними та специфічними. Це більшість пухлинних антигенів, які поділяють на вуглеводні (ненормальні форми глікопротеїдів та гліколіпідів), онкофетальні або ембріональні (є в нормальних тканинах ембріона, але відсутні у дорослих) та диференціальні (є в пухлинах щ певним типом диференціювання). Туморзв’язані антигени ідентифікуються за допомогою моноклональних антитіл. Такі антигени використовуються в якості маркерів при діагностиці певних типів злоякісних пухлин або для створення протипухлинних антитіл при імунотерапії.
Імунологічний контроль за розвитком пухлини є складним багатоетапним процесом. Вважають, що на початкових стадіях, коли кількість трансформованих клітин не значна домінують вроджені механізми протипухлинної імунної реакції. Цю функцію здійснюють природні кіллери (NK-клітини), макрофаги, моноцити, гранулоцити, дендритні та тучні клітини. Припускають, що ці клітини мають рецептори, які розпізнають на клітинній мембрані пухлинних клітин глікопротеїди та гліколіпіди. Після ідентифікації, настає реакція відторгнення пухлинних клітин, яка реалізується через їх лізис та фагоцитоз. При подальшому росту пухлини разом із збільшенням кількості пухлинних клітин відповідно збільшується і кількість пухлинних антигенів. Коли кількість пухлинних антигенів досягає критичної точки, Т-лімфоцити стають здатними розпізнавати пухлинні клітини за антиген-специфічними механізмами. Якщо стан клітинного імунітету добрий, а пухлинних клітин не багато, то розвиток пухлини може не наступити.
На периферії в зоні росту пухлини формується запальний вал представлений скупченням імунокомпетентних клітин (лімфоцитів, макрофагів, дендритних клітин, гранулоцитів тощо). Вони інфільтрують строму пухлини, стають функціонально активними, продукують цитокіни, чим перешкоджають її розповсюдженню. Тому лімфоїдна інфільтрація в тканині пухлини має прогностичне значення. По мірі збільшення розмірів та прогресії пухлини місцева імунна реакція стає слабшою, а з початком метастазування майже не проявляється. Певне значення у протипухлинному захисті відіграються регіональні лімфатичні вузли. Їх захисні функції реалізуються двома шляхами. Перший – це механічна інфільтрація пухлинних клітин, але ця функція короткочасна, друга – імунологічна. Але коли захисний потенціал лімфатичних вузлів знижується пухлинні клітини в лімфатичних вузлах дають початок лімфогенним метастазам. Саме тому, лімфаденектомія ще до виявлення метастазів є виправданою.
У більшості випадків імунна реакція організму не приводить до знащення та знешкодження пухлинних клітин. У 1954 році J. Bumet назвав пухлину «генетичним парадоксом», так як несумісні з організмом клітини не тільки продовжують існувати, але й активно розмножуються. Зазначають, що існує ряд факторів, які призводять до неефективного захисту організму від злоякісних пухлин, а саме:
1) недостатня імуногенність пухлиноасоційованих антигенів;
2) неспецифічність більшості пухлинних антигенів;
3) зниження експресії молекул ГКГС на пухлинних клітинах (головний комплекс гістосумісності – гени, що відіграють велике значення у розвитку імунітету);
4) експресія на поверхні пухлинної клітини нетипових підтипів молекул ГКГС, які інгібують імунні ефектори;
5) дефекти антигенної презентації;
6) порушення у мікрооточені пухлини;
7) властивість пухлини синтезувати та активувати цитокіни, що стимулюють їх ріст;
8) мутації в генах-інгібіторах сигнальної трансдукції (генах, що подавляють передачу сигналу між клітинами);
9) неможливість імунітету знаходити малу кількість пухлинних клітин;
10) відсутність специфічних Т-клітин-попередників;
11) відсутність імунної реакції на пізніх стадія хвороби.