付少才,樊 君,赵 杰,徐在海
(北京京西宠物医院,北京 100077)
宠物肿瘤及其免疫治疗进展
付少才,樊 君,赵 杰,徐在海
(北京京西宠物医院,北京 100077)
肿瘤是人类和宠物的常见病,恶性肿瘤对人类和宠物的健康构成严重危害。人类和宠物肿瘤病理改变极为相似,研究宠物肿瘤在比较医学和人类肿瘤上均具有重要学术价值。本文仅就临床常见15种宠物肿瘤病理特点和免疫治疗研究进展作一简述,供临床宠物肿瘤病理诊断和免疫治疗参考。
宠物;肿瘤;免疫治疗
肿瘤是人类和动物的常见病、多发病,其中恶性肿瘤是危害人类和动物健康最严重的一类疾病。长期以来,世界各国对人类肿瘤的病因学、发病学及防治研究极为重视。而对动物肿瘤包括宠物肿瘤的研究却不象人类那样重视。随着社会的发展,饲养宠物的人们越来越多,老龄宠物和宠物的老龄病随着时间的推移也越来越多,尤其是宠物肿瘤的发生率明显增高,其中恶性肿瘤直接威胁到宠物的生命健康。国内目前尚未见有关宠物肿瘤发生率的评估报告,据美国和加拿大宠物机构调查结果显示,每年宠物犬恶性肿瘤为0.381%,猫恶性肿瘤为1.558%。目前肿瘤的本质至今尚未完全揭示出来,研究证明,某些宠物肿瘤和人体肿瘤的病理改变非常相似,说明宠物肿瘤与人体肿瘤有明显相关性。研究宠物肿瘤在比较医学上具有重要学术意义,对研究人类肿瘤也具有重要参考价值。因此目前国外对宠物肿瘤的研究高度关注。关于肿瘤的治疗问题,自1985年美国国家癌症研究委员会正式将肿瘤免疫治疗确立为继手术、放疗、化疗后的第四种疗法以来,极大的推动了肿瘤免疫治疗研究和发展,同时也迅速推广到宠物肿瘤免疫治疗和研究中。当前进一步加强对肿瘤的防治研究,仍是世界生物医学领域的重大研究课题和紧迫的战略任务。本文仅就临床常见宠物肿瘤类型特征及其宠物肿瘤免疫治疗研究进展,将其要点综述如下。
宠物肿瘤的种类很多,根据其组织来源主要分为上皮组织肿瘤、间叶组织肿瘤、神经组织肿瘤、淋巴和造血组织肿瘤、多种组织类型的肿瘤。每一种类又按其瘤细胞分化程度,生长方式,转移扩散及对机体的影响分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类。现将临床常见宠物肿瘤特点简述如下。
1.1.1 良性上皮组织肿瘤:(1)乳头状瘤:由皮肤黏膜被覆上皮构成的良性肿瘤,肿瘤向表面呈外生性生长,形成指状或乳头状突起,亦可呈菜花状或疣状,根部呈蒂状与正常组织相连。瘤体较大时容易破溃出血。镜下,每一个乳头表面被覆增生的鳞状上皮或移行上皮,乳头轴心由结缔组织间质和血管构成;(2)腺瘤:由腺体、导管或分泌上皮发生的良性肿瘤。黏膜腺瘤多呈息肉状,腺器官内的腺瘤多呈结节状,常有包膜,与周围正常组织分界清楚。根据腺瘤的组成成分或形态特点可分为:①囊腺瘤,多见于犬、猫卵巢。②纤维腺瘤,主要见于犬、猫乳腺,属于良性肿瘤,有完整包膜。镜下,乳腺导管扩张,上皮增生,纤维间质增生常挤压导管。③多形态腺瘤,由腺组织、黏液样变及化生软骨样组织等多种成分混合组成。
1.1.2 恶性上皮组织肿瘤:(1)鳞状细胞癌:简称鳞癌,常发生在鳞状上皮被覆部位,如皮肤、口腔、唇、鼻、喉、食管、眼睑、耳部、四肢等处。癌瘤表面呈菜花状,基底部较宽,常因坏死脱落形成溃疡状,癌组织向深层浸润性生长。镜下,癌细胞呈巢状分布,间质界限清楚。癌细胞大小不等,形态多样,呈多边形、短梭形或不规则形,核大胞质少,核染色质染色程度深。低分化癌细胞异型性明显,有较多核分裂像,无明显细胞间桥,也无癌珠。高分化癌细胞在癌巢的中央可出现层状角化物,称之角化珠或癌珠,是鳞癌的重要特征,细胞间桥也较清楚;(2)基底细胞癌:由皮肤基底细胞发生的肿瘤,常见于犬、猫面部和四肢。镜下癌细胞核大、胞质少,界限不清,与正常基底细胞核、大小、形态和染色基本一致,无间质。不同点是无细胞间桥。肿瘤组织学分为:①实体型:真皮内是大小不等的癌细胞瘤块,瘤团周边细胞常排列有序呈特征性栅状或菊花状,瘤团内部瘤细胞排列紊乱;②角化型:在瘤细胞团块中可见角质囊,含有完全或不完全角质物;③腺样:瘤细胞排列成细长束条或链状,互相交织呈腺体状(并不形成腺泡结构),也可呈放射性或花边状排列;④色素型:在瘤细胞间夹杂有黑色素细胞,间质中有噬黑色素细胞。由于肿瘤实质内含有纤维基质和浓染的黑色素细胞易被误认为是黑色素瘤;(3)原位癌:指上皮组织癌变后,癌细胞已累及上皮全层,但未穿透基底膜。鳞状上皮原位癌有时累及黏膜腺体,尚未穿破基底膜,仍为原位癌,称之原位癌累及腺体。此外,乳腺小叶腺泡发生癌变而未穿破基底膜时,称之小叶原位癌。原位癌是一种早期癌,如果及时发现和积极治疗,可防止发展为浸润性癌。值得注意的是判断原位癌时,应与鳞状上皮或腺上皮的非典型性增生癌前病变相区别;(4)腺癌:是由腺体、导管或分泌上皮发生的恶性肿瘤。根据其形态结构和分化程度特点,将腺癌分为:①乳头状或管状腺癌:癌细胞形成大小不等、形状不一、排列不规则的腺样结构(癌巢),癌细胞异型性较大,核分裂像多。当腺癌伴有大量乳头状结构时,称为乳头状癌;腺腔高度扩张呈囊状的腺癌,称为囊腺癌;伴有乳头状的囊腺癌,称为乳头状囊腺癌。②实性癌;低分化的腺癌,恶性程度较高。癌细胞聚集成实体性,无腺样结构,癌细胞异型性明显,核分裂像多见。有的癌巢小而少,间质多,质地硬,称为硬癌;有的癌巢大而多,间质少,常伴有淋巴细胞浸润,称为髓样癌。③黏液样癌:癌细胞中有黏液积聚,因癌细胞崩解,癌组织变为黏液,质地如胶冻,切面有粘性,色灰白,半透明。镜下可见黏液堆积在腺腔内,由于腺体崩解形成黏液;另一种黏液聚积在癌细胞内,将核挤向一侧,使癌细胞呈印戒状,以这种细胞为主要成分者,称为印戒细胞癌。印戒细胞癌早期即有广泛浸润和转移,预后不良。
1.2.1 良性间叶组织肿瘤:(1)纤维瘤:起源于结缔组织的良性肿瘤,由成纤维细胞和胶原纤维组成,与正常纤维组织相似,但在数量和排列方面有其特点。纤维瘤细胞和纤维常以束状向某一方向伸展,或呈漩涡状分布,纤维束相互交错,排列散乱。根据质地,将纤维瘤分为:①硬纤维瘤:纤维多、细胞少、质硬;②软纤维瘤:细胞多、纤维少、质软。瘤组织中可见黏液性变、玻璃样变和钙化。临床常见犬、猫的纤维瘤,多发生在皮下疏松结缔组织的部位,呈结节状、有包膜。黏膜的纤维瘤称息肉,有根蒂,切面灰白色,常发生于鼻腔、食管、乳管、直肠、阴道等部位;(2)脂肪瘤:起源于脂肪组织的良性肿瘤,常见于胸壁或腹部皮下,也可见于颈部和四肢皮下组织,呈结节状、光滑、质地软、有包膜,切面淡黄,有油腻感。肿瘤大小不一,多为单发性,亦可多发性。镜下与正常脂肪组织的主要区别是有包膜和纤维间隔呈分叶状;(3)平滑肌瘤:起源于平滑肌的良性肿瘤,常见于犬、猫的消化道、子宫壁和阴道。肿瘤多呈结节状、质硬,有包膜,切面淡灰红色。镜下,瘤组织实质由形态比较一致的梭形平滑肌细胞构成,瘤细胞排列成束状,互相交织,核呈长杆状,两端钝圆,同一束内的细胞核有时排列成栅状结构;(4)血管瘤:起源于血管内皮的良性肿瘤,犬、猫多见。血管瘤呈红褐色、鲜红色和粉红色,质地较软,无包膜呈浸润性生长。肿瘤大小不一,单发或多发。根据病理学将血管瘤分为:①毛细血管瘤:血管内皮细胞增生,构成毛细血管,内皮细胞排列成条索状或团块状,有构成血管的倾向,管腔内有红细胞。②海绵状血管瘤:瘤组织由大量高度扩张的薄壁血管或血窦构成,形似海绵状,管腔大小、形态不规则,内有红细胞。③混合型血管瘤:兼有毛细血管瘤和海绵状血管瘤的组织学特征;(5)骨瘤:起源于骨组织的良性肿瘤,由成熟的肿瘤性骨质构成,但失去正常骨质的结构和排列方向。骨瘤中的骨板、哈氏管等结构不规则,骨间板散乱。由密质骨构成的称为硬性骨瘤,由多孔松质骨构成的称为海绵状骨瘤。骨瘤常见于犬的下颌骨、颅骨和四肢骨。
1.2.2 恶性间叶组织肿瘤:(1)纤维肉瘤:起源于纤维结缔组织的恶性肿瘤。瘤细胞不规则呈多形性,异型性和核分裂像明显。高分化纤维肉瘤,瘤细胞呈梭形,异型性小,与纤维瘤有些相似。低分化者异型性明显,瘤细胞呈多形性,核分裂像明显,瘤巨细胞常见。犬、猫纤维肉瘤呈多发性;(2)平滑肌肉瘤:起源于平滑肌组织的恶性肿瘤,切面呈鱼肉状,常伴有出血坏死,并向周围组织浸润。镜下,可见瘤组织由大量梭形细胞或不规则细胞组成,细胞有束状或漩涡状排列倾向,胞浆丰富,嗜伊红,胞核呈圆形或棒形,有不同程度间变。瘤组织中散在较多巨细胞,核分裂像明显;(3)骨肉瘤:起源于骨母细胞,肿瘤细胞能直接形成肿瘤性类骨组织或骨组织的骨源性恶性肿瘤。多发于犬的长骨干骺端,呈梭形膨大,切面呈灰白色鱼肉状,常伴有出血、坏死、破坏骨皮质,侵犯周围组织。镜下,瘤细胞呈明显异型性的梭形或多边形肉瘤细胞组成。骨肉瘤内还可见软骨肉瘤和纤维肉瘤成分。骨肉瘤呈高度恶性,生长迅速,通常发现时已经有血道转移。病理诊断骨肉瘤最重要的组织学依据是瘤细胞可直接形成肿瘤性骨样组织或骨组织。
神经组织的肿瘤种类繁多,包括中枢神经系统肿瘤、周围神经系统肿瘤、视网膜母细胞瘤、色素痣、黑色素瘤等。现将犬、猫常见的色素痣和黑色素瘤分述如下。
1.3.1 皮肤色素痣:起源于表皮基底层的黑色素细胞,为良性增生病变,有的可恶变成为黑色素瘤。根据其在皮肤组织内发生的部位不同,可分为:①交界痣:痣细胞在表皮和真皮的交界处生长,形成痣细胞巢,此型易恶变。②内皮痣:痣细胞在真皮内呈巢状或条索状排列,是最常见的一种痣。③混合痣:兼有交界痣和内皮痣组织学特征。如色素痣的色素加深、体积增大、生长加快或破溃、发炎出血等,可能是恶变的象征。
1.3.2 黑色素瘤 是一种能产生黑色素的高度恶性肿瘤,多发生于老年犬、猫,常见部位为眼周、口唇、齿龈、足部、外阴和肛门周围等,有的由交界痣恶变而来。此瘤亦可发生在黏膜和内脏器官。大体检查,肿瘤呈黑色,高于皮肤表面,与周围组织界限不清。镜下,黑色素瘤的组织结构呈多样性,瘤细胞可呈巢状、条索状或腺泡样排列;瘤细胞呈多边形或梭形,大小不等,核大常被胞质内色素颗粒掩盖,胞质和胞核不能区分。黑色素瘤的预后较差,常有血道和淋巴道转移。
宠物肿瘤特别是恶性肿瘤有赖于综合治疗。单纯外科手术切除,有时不能解决肿瘤转移;化疗则伴有严重毒性反应;放射治疗对组织损伤明显。肿瘤免疫治疗是当前国外研究热点,其治疗原则:一方面是提高肿瘤细胞的特异抗原性,另一方面是提高免疫淋巴细胞和相关巨噬细胞的杀瘤功能。以下简介几种宠物肿瘤免疫疗法要点。
2.1.1 免疫增强剂:某些生物制剂、化学制剂、中草药等非特异增强机体的免疫功能,如干扰素(IFN)、卡介苗(BCG)、胸腺素等能非特异增强自身或局部的免疫功能,从而达到抗瘤效应。用大剂量的BCG膀胱内灌注,膀胱癌治疗效果明显。
2.1.2 细胞因子疗法:细胞因子基因工程产品为肿瘤免疫治疗提供了条件,治疗恶性肿瘤的细胞因子主要有白介素-1(IL-1)、白介素-2(IL-2)、白介素-3(IL-3)、白介素-4(IL-4)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF)、IFN、粒-单核细胞集落刺激因子(GMCSF)等,由于细胞因子具有协同作用,因此可以联合应用治疗肿瘤。但是细胞因子的半衰期较短,在体内停留时间也较短,影响治疗效果。
2.1.3 CLS自体细胞治疗:该技术由美国斯坦福大学和天普大学首创,基本方法是从患病机体的外周血中分离出DC抗原提呈细胞和CIK单核细胞(细胞诱导的杀伤细胞),在专项GMP实验室内进行细胞活化增殖培养,再回输到机体内,修复机体免疫功能,并能自动认别,定向有效杀灭肿瘤细胞,防止肿瘤细胞转移扩散。CLS治疗能够延长晚期带瘤机体生存时间,提高生存质量。
2.2.1 主动免疫治疗:(1)灭活瘤苗 经手术或活检取出肿瘤组织,将瘤细胞用化学抗癌药物、电离辐射、液氮冷冻、酶等处理后,可抑制瘤细胞的生长,保留其免疫原性。再注入本体,从而达到杀灭肿瘤细胞的目的。灭活疫苗较安全,对某些肿瘤有一定程度的效果,但总体治疗效果并不理想。目前正在研究试用多种方法修饰疫苗以增强其免疫原性;(2)活瘤苗 取自身或异体同种肿瘤组织制成,但使用活瘤苗有一定危险性,如引起肿瘤发生、免疫促进作用等;(3)导入基因瘤苗 利用分子生物学技术,把细胞因子、黏附因子、主要组织相溶性复合体(MHC)等基因导入肿瘤细胞,增强肿瘤细胞的免疫原性,有望成功治疗肿瘤。
各种瘤苗均可一定程度的增强机体的抗肿瘤免疫应答,但理想的瘤苗尚未研制成功,关键是尚未发现肿瘤特异性抗原。
2.2.2 被动免疫治疗:特异性的被动免疫治疗主要是免疫导向疗法,将针对肿瘤特异性抗原的单克隆抗体(McAb)作为载体,把抗癌物质作为弹头,把二者结合制成“生物导弹”。生物导弹利用McAb的特异性,将抗癌物质导向肿瘤部位,对肿瘤细胞进行特异性杀伤。目前常用免疫导向治疗主要有3种:(1)免疫化学药物疗法:常用的化学抗癌药物有阿霉素、长春新碱、氨甲喋呤等,化学药物对肿瘤细胞的杀伤作用取决于药物剂量,McAb应尽可能多结合药物分子,但过多结合药物分子会导致抗体失去活性;(2)免疫毒素疗法 :常用的毒素有蓖麻毒素、白喉毒素、破伤风毒素等:将毒素与McAb结合,利用McAb的特异性,把毒素导向肿瘤部位,从而发挥特异性杀伤肿瘤效应;(3)免疫放射疗法:将放射性核素标记McAb进行导向治疗的方法较前二种方法更为实用。常用的放射性核素有131I、125I、212Bi等,其中131I广泛使用。标记的抗体有癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)、碱性成纤维生长因子(bFGF)、血管内皮生长因子(VEGF)抗体及抗独特型抗体等。放射性同位素标记的McAb能够杀伤射程内的全部瘤细胞,包括未与McAb结合的瘤细胞;“生物导弹”优于单独应用McAb或抗癌药物,但仍有许多问题有待解决,如McAb的特异性有待提高;McAb与抗癌物质结合的稳定性有待加强;McAb与抗癌物质结合后提高McAb的活性等。因此,“生物导弹”的疗效也有一定限度。
肿瘤过继性细胞免疫治疗是向肿瘤机体输入具有抗瘤活性的免疫细胞,直接杀伤肿瘤或激发机体抗瘤免疫效应,从而达到治疗肿瘤的目的。目前临床上应用的过继细胞免疫疗法有如下几种。
2.3.1 淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK):LAK是用淋巴因子(大剂量IL-2)激活的同种或自身的杀伤细胞,LAK是一种异质性的细胞群,主要由自然杀伤细胞(NK细胞)组成。IL-2基因工程产品的问世,为体外制备大量的、具有高效杀瘤活性的 LAK细胞提供了条件。LAK的杀瘤作用属于非特异性免疫治疗,大剂量的IL-2给瘤体机体可能带来严重副作用,其治疗效果尚未完全确认。
2.3.2 肿瘤浸润淋巴细胞(TIL):TIL是由肿瘤组织分离的浸润淋巴细胞,经体外增殖培养后再回输给同一肿瘤机体。TIL中以T细胞为主,杀瘤作用为特异性,具有比LAK细胞更强的杀瘤效应。
2.3.3 细胞毒性T淋巴细胞(CTL):TIL是CTL的来源,CTL杀伤肿瘤细胞具有高度特异性和活性,在体外能够长期培养增殖。回输肿瘤特异性CTL是目前过继免疫疗法的一个发展方向,并已取得令人鼓舞的疗效。
2.3.4 细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK):用IL-1、IL-2、干扰素-γ(IFN-γ)体外刺激机体外周血单核细胞,经培养增殖后,可获得具有非特异性杀伤效应细胞,此称CIK。此类细胞其增殖效率和杀瘤活性均明显高于LAK细胞。目前临床试验取得明显效果。
免疫基因治疗的原理:某些细胞因子可明显抑制肿瘤生长,将细胞因子基因导入效应细胞中表达,使效应细胞聚集在肿瘤局部并高水平表达导入的细胞因子,直接或间接发挥杀瘤效应。
2.4.1 细胞因子基因治疗:通过导入细胞因子基因的受体细胞分泌细胞因子,以增长局部细胞因子浓度杀伤瘤细胞。根据细胞因子导入的受体细胞不同,肿瘤细胞因子基因治疗又分为3种:(1)细胞因子基因导入淋巴细胞:作为受体细胞的淋巴细胞主要来自TIL,导入的细胞因子基因主要有IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、TNF等基因。导入了细胞因子基因的TIL可定向集中在肿瘤局部,并分泌该细胞因子,从而增强TIL的抗瘤能力。此方法有一定局限性:①目的基因导入后的TIL进入肿瘤组织的定向性能力减弱;②可能增强诱导淋巴细胞自身恶性转化的危险性;(2)细胞因子基因导入肿瘤细胞:用编码某些细胞因子的基因导入肿瘤细胞,修饰肿瘤细胞制备肿瘤疫苗是当前肿瘤基因治疗的研究热点。细胞因子基因的导入不仅提高了肿瘤局部细胞因子浓度,同时也增强了肿瘤细胞的免疫原性。但是并非所有细胞因子基因导入肿瘤细胞均有免疫保护作用,这与细胞因子的种类和肿瘤类型有关。提高肿瘤疫苗疗效的一个途径是联合导入多种有效细胞因子基因于一种肿瘤细胞中,如IL-2诱导的抗肿瘤效应细胞是CTL,而IL-4诱导的效应细胞是巨噬细胞和嗜酸性粒细胞,把二者联合导入一种肿瘤细胞,则诱导的抗瘤效应更为理想;(3)抑癌基因导入肿瘤细胞:抑癌基因改变在肿瘤发生、发展中起重要作用,人类和动物、宠物多数肿瘤均存在抑癌基因改变。将野生型抑癌基因导入瘤细胞或非瘤细胞,其表达产物可抑制肿瘤恶性生长,甚至诱导癌细胞转化为正常细胞。目前在肿瘤基因治疗中研究较多抑癌基因是 p53、p16、RB、WT-1等。
2.4.2 黏附分子基因导入肿瘤细胞的基因治疗:在T细胞介导的肿瘤免疫中,如果T细胞没有受到第二信号黏附分子的刺激,T细胞即使与肿瘤抗原结合也将导致耐受或无反应性。目前研究证明黏附分子B7(CD80)对T细胞的协同刺激在激发肿瘤免疫中起重要作用。除部分B淋巴细胞瘤外,肿瘤细胞一般不表达B7分子,将 B7基因导入肿瘤细胞制作疫苗,可引起机体抗肿瘤免疫反应。
2.4.3 MHC分子基因导入肿瘤细胞的基因治疗:一般肿瘤细胞表面缺失MHC-1类分子,即使肿瘤细胞具有肿瘤排斥抗原,肿瘤细胞也不能诱导机体有效的免疫应答。将MHC-1基因导入肿瘤细胞,肿瘤细胞的免疫原性随之增长,从而诱导CTL增多并产生一定的免疫记忆,使肿瘤细胞在体内不能继续生长。
2.4.4 其它相关基因导入肿瘤细胞:目前导入肿瘤细胞的外源基因还有反义核苷酸、肿瘤药物相关基因、病毒基因等,临床显示均有一定的抗瘤效应。
综上所述,肿瘤免疫治疗尤其对恶性肿瘤的治疗已成为肿瘤综合治疗的一个重要组成部分,对提高化疗、放疗的敏感性,减少肿瘤复发和转移具有一定作用。实践证明,目前肿瘤免疫治疗尚不能取代传统肿瘤治疗,仅作为一种辅助疗法,随着该治疗技术的深入研究和不断完善,有着广阔的发展前途。
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Progress in Research on Pet Tumors and Their Immunotherapy
FU Shao-cai,FAN Jun,ZHAO Jie,XU Zai-hai*
(Beijing Jingxi Pet Hospital,Beijing 100077,China)
Tumor is a common disease in human and pets.Malignant tumor is dangerous to human and pets healths.There is a considerable similarity between pathological changes of human and pet tumors.Studying pets tumor is of highly academic value in comparative medicine and human oncology.This paper introduces the pathological features of 15 kinds of clinic common pet tumors and the progress in their immunotherapy.It provides a reference to pathological diagnosis and immunotherapy of pet tumors.
Pets;Tumor;Immunotherapy
R33;R184
A
1671-7856(2010)11、12-0170-05
10.3969/j.issn.1671.7856.2010.11、12.042
2010-08-05
付少才,男,高级兽医师,大学本科,宠物疾病诊治。
徐在海,男,病理学研究员,博士生导师。