人体免疫系统包括一系列独特的细胞组分和机制，这些组分和机制共同保护我们免受有害外源性病原体的伤害。利用这一点来抵抗和治疗癌症是一个重点研究领域。了解癌细胞通常能逃避免疫监测的原因并制定帮助免疫系统区分肿瘤细胞与健康组织的策略，可能有助于为那些罹患癌症的患者开发高效疗法。
免疫系统如何区分外来病原体与自身抗原从而防止免疫应答期间对组织的附加伤害？其中一种方法是利用一系列免疫检查点或内在调控机制，来调控局部刺激信号与抑制信号之间的平衡。许多癌细胞通过在其细胞表面上表达检查点配体，并利用这种机制，从而基本使它们即便在显眼部位也能得到隐藏。事实上，癌细胞可以利用数种机制来逃避免疫清除，包括利用细胞突变，使其更难被识别为有害细胞、表达蛋白来直接使免疫细胞失活以及改变周围肿瘤微环境来抑制免疫应答。
目前，免疫疗法的一个关注点是靶向通常能阻止 T 细胞激活和反应的信号转导检查点蛋白。其中一个示例为程序性细胞死亡 1 蛋白 (PD-1)，这种蛋白在免疫耐受性中起着重要作用，并且可被癌细胞用来逃避免疫监测。PD-1 是一种通过结合 PD-L1 和 PD-L2 配体得以激活的细胞表面蛋白，这两种配体能启动细胞内信号传导并抑制 T 细胞。因此，阻断 PD-1/PD-L1 及 PD-1/PD-L2 相互作用已被成功开发为各种癌症的一种治疗性干预手段。
另一种调动免疫系统来对抗癌症的方法是采用过继细胞治疗技术，使用此技术时，患者自身的免疫细胞会被扩增，并且可能通过修饰来靶向癌细胞。其中一个示例为嵌合抗原受体 T (CAR-T) 细胞治疗。在这种方法中，T 细胞会被聚集并进行基因修饰，以表达能特异性识别患者癌细胞的嵌合抗原受体。然后，这些修饰后的 T 细胞会被重新注入患者体内，是利用 T 细胞的细胞毒能力来消灭癌细胞的“活药物”。CAR 是采用模块化设计的合成蛋白，能诱发效应 T 细胞功能的内源性细胞信号转导级联，包括增强增殖、细胞因子释放和细胞毒性。
当前研究主要侧重于优化嵌合抗原受体的设计，以改善下游信号转导激活。为了让过继细胞治疗有显著功效，确定正确的 CAR-T 靶标并全面了解其生物学是必不可少的。在使用基于 CAR-T 的干预之前及期间，可以使用包括免疫组织化学 (IHC) 在内的数种技术来确认 T 细胞群的特性和空间环境及其靶抗原。迄今为止，CAR-T 细胞治疗有望能治疗一系列血液系统癌症，包括弥散性大 B 细胞淋巴瘤和急性淋巴细胞性白血病。CAR-T 在实体瘤中的渗透性和反应仍需进一步改善和提高。