 Genentech的两位资深肿瘤免疫学专家 Ira Mellman和Daniel Chen（上图）意识到肿瘤免疫学作为一门新兴的交叉学科，正在被不断涌现的新知识和生物体的复杂性所困扰，于是决定画一张简洁又有逻辑的肿瘤免疫学全景图，让各种复杂又松散的细胞生物过程统一起来。不久之后，Genentech的艺术家根据两位科学家在餐巾纸上画的原型图设计出一幅由七个圆和箭头构成的闭环图 。这张图很快传播开成为研究肿瘤免疫学的思维框架，并于2013年在题为《Oncology Meets Immunology: The Cancer-Immunity Cycle》的文献回顾中首次发表。
Daniel Chen和Ira Mellman于2013年在Immunity杂志上发表的肿瘤免疫周期图（编者修改翻译成中文）
1）肿瘤细胞死亡并释放肿瘤特异抗原；
基因组突变是肿瘤免疫过程发生的驱动因素。肿瘤细胞的基因编码区变异或整合进染色体内的病毒DNA会都会产生导致表达出特殊的蛋白质。这些蛋白质碎片可以被T细胞识别为“外源”肽， 所谓的“新抗原”（neoantigens）。当肿瘤细胞因各种原因死亡后，含有新抗原的蛋白质被释放到细胞间质中，等待被抗原呈递细胞（antigen presenting cells，APCs）摄取。
各种临床治疗手段，如放疗、化疗、靶向治疗和溶瘤病毒，都因为能够杀死肿瘤细胞并激发由肿瘤新抗原引起的免疫反应，而被Mellman和Chen标注在肿瘤免疫周期的第一步。
2）抗原呈递细胞摄取并处理肿瘤新抗原；
专业的抗原呈递细胞树突状细胞通过巨胞饮（micropinocytosis）捕获细胞间质中的死亡肿瘤细胞释放的蛋白质，并水解为可以结合到MHC 抗原呈递复合体上的肽段。该过程也可由一般的抗原呈递细胞，如巨噬细胞完成。
MHC复合体分为I型和II型。 I型复合体广泛表达于体细胞中，它呈递系统能够T被T细胞受体（T cell receptor，TCR）识别。而II型复合体。主要表达于树突状细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞中，是更专用的抗原呈递系统。部分树突状细胞在向T细胞呈递新抗原之前，能够先从MHC II型呈递系统向MHC I型呈递系统进行一次交叉呈递（cross presentation），相关机制不清晰。相较于MHC I型，II型对与之结合的肽段的长度没有严格的限制，这样可以尽可能多地容纳外源肽段。
长期肿瘤抗原刺激会引起免疫系统的耐受性，这样避免激活的免疫细胞攻击正常细胞。抗原呈递细胞需要有包括促炎症细胞因子和肿瘤细胞死亡时释放的因子在内的多种免疫原性信号（immunogenic signals）共同作用，否则将无法有效激活能够识别呈递的特异性抗原的T细胞。
2010年，FDA批准的首个前列腺癌细胞免疫疗法Provenge（Sipuleucel-T）就是一种提升抗原呈递效率的治疗性疫苗。该疗法通过提取患者的树突状细胞，与融合抗原蛋白PAP-GM-CSF（PAP，一种在前列腺癌中过表达的酶，GM-CSF，促进树突状细胞成熟的信号）混合进行体外培养后回输，帮助前列腺癌患者的免疫系统完成对PAP的抗原呈递。
美、德两国的研究团队在Nature杂志分别发表文章，报道各自运用个体化治疗疫苗治疗黑色素瘤的临床疗效数据（图5）。与Provenge选择固定的肿瘤抗原策略不同，最新的个体化疫苗首先通过生信分析和体外实验发现某位患者的肿瘤细胞可能呈递的新抗原组合（本系列的第二篇文章将详细介绍抗原呈递的预测技术），再合成抗原蛋白质（美国Catherine Wu的团队）或携带抗原编码的mRNA（德国Ugur Sahin的团队），最后将合成的蛋白或mRNA注射到患者体内，加速完成对一组肿瘤抗原的呈递过程。
3）抗原呈递细胞进入淋巴结激活T细胞；
未成熟的树突状细胞被载有新抗原的MHC复合体激活并通过淋巴系统移往区域淋巴结，到达淋巴结时树突状细胞已成熟，并表达出激活初始T细胞所必需的共刺激分子（图6）。淋巴结中的部分初始T细胞表达能够识别肿瘤新抗原的T细胞受体这些受体可以与到达淋巴结的树突状细胞表面载有新抗原的MHC 复合体结合，并在共刺激分子的协同作用下诱导T细胞增殖并分化成为效应T细胞（effector T cells）和调节性T细胞（T regulatory cells）。激活初始T细胞基本上是所有特异性免疫必需的一步，免疫反应的性质和平衡也在这一步通过效应T细胞（激活免疫杀伤）和调节性T细胞（抑制免疫杀伤）的比例来精确控制。 初始T细胞被激活后开始分泌细胞生长因子IL-2并对其响应，同时T细胞表面表达与IL-2结合更紧密的IL-2受体蛋白α链，加强IL-2信号引起的细胞周期加速。免疫系统通过这种自分泌（autocrine）调节强化T细胞增殖和分化（图7）。除了正向反馈机制，激活的T细胞也会提高CTLA-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CD152）的表达量，通过与CD28竞争结合B7来抑制T细胞的增殖，起到平衡作用（图8）。很多情况下初始CD8 T细胞结合共刺激因子不足的抗原呈递细胞时，需要CD4 效应 T细胞辅助提升抗原呈递细胞共刺激因子的表达和旁泌性（paracrine）地分泌IL-2（图9）。目前，FDA已经批准重组IL-2（如aldesleukin）和CTLA-4单抗（如ipilimumab）用于抗肿瘤治疗。
4）激活的T细胞离开淋巴结进入循环系统；
5）T细胞穿过血管壁浸润到肿瘤微环境；
6）T细胞通过特异性受体识别肿瘤细胞；
7）肿瘤细胞被T细胞识别并溶解消灭；
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