인체면역계은 선천면역(innate immunity)과 적응면역(adaptive immunity)으로 구분할 수 있다. 선천면역은 골수구 계열의 백혈구, 적응면역은 T 세포와 B 세포가 관여하며 NK(natural killer) 세포가 두 면역계의 가교역할을 한다.

적응면역은 처음에는 서서히 진행되지만 수용체 모양이 서로 다른 T 세포 또는 B 세포가 관여하여 다양한 침입자에 대한 방어가 가능해진다. 즉 T 세포는 조력자 T 세포(helper T cell, Th)와 세포독성 T 세포 (cytotoxic T lymphocyte, Tc, CTL)가 존재하며 조력자 T 세포는 CD4+ T cell, 세포독성 T 세포는 CD8+ T cell로도 표현한다.



수지상세포(dendritic cell 혹은 antigen presenting cell)는 순찰‧감시 역할을 한다. 만약 외부에서 침입자가 체내로 들어오면 가장 먼저 항원을 인식한 후 조력자(Helper) T 세포 또는 세포독성 T 세포를 불러온다. 세포독성 T 세포는 매우 공격적으로 직접 항원을 제거하는 역할을 하며 조력자 T 세포는 B 세포를 유도하여 B 세포가 항체를 분비하여 강력하게 침입자를 제거하고 기억 능력을 가지게 한다. 따라서 침입자에 대한 기억을 저장해 두었다가 다음에 동일한 항원이 재침입하면 즉각적으로 방어할 수 있는 기능을 가지고 있다. NK 세포는 모든 정상세포에 발현되어 있는 펩타이드 주조직적합성항원(MHC) Ⅰ을 확인하여 주조직적합성항원(MHC) Ⅰ이 없으면 바이러스 등에 감염된 세포로 판단하여 무차별적으로 살해하는 특징이 있다.

종양면역학에서는 다양한 면역세포 중 고전적인 숙주 방어기전과는 달리 적극적으로 암의 성장을 보조 및 촉진하는 성격을 가진 세포들이 존재함을 밝혔고 이들의 조절을 통하여 암세포의 성장을 억제하는 치료법의 개발이 활발히 연구 중에 있다. 종양면역감시(Tumor immune surveillance) 는 암세포가 발생 및 성장 단계에서 숙주의 면역세포 중 T 세포에 의해 처음 인식되고 T세포에서 분비되는 싸이토카인이 면역세포들을 동원하여 암세포를 사멸하는 체제이다.

이에 암세포는 적극적으로 T 세포의 관용(tolerance)을 유도하여 재분포되고 성장을 하는 종양의 면역편집(immunoediting) 과정을 거치면서 암세포 자신이 성장과 전이를 하기 위해 면역체계의 면역감시를 회피하려 한다. 종양의 면역편집은 암세포의 제거(elimination)→평형(equilibrium)→도피(escape)의 3단계를 통하여 면역감시회피(immune evasion)가 이루어진다. 제거과정은 면역체계가 암세포를 인지하고 효과적으로 제거할 수 있는 과정인 반면 평형과정부터는 더 이상 면역체계가 암세포를 제거하지 못하는 단계에 이른다. 즉 평형과정은 면역체계와 암세포간의 평형상태를 이루어 암 성장을 억제할 수 없는 단계로서 면역체계의 암 제거 또는 조절 능력을 벗어나 암 성장과 전이가 일어나게 된다. 도피과정은 암세포가 면역체계를 억제하거나 회피할 수 있는 능력을 획득함에 따라 이루어지게 된다.
결국 면역항암제는 암세포가 획득한 면역억제 또는 면역회피 기전을 극복하기 위하여 면역체계의 종양인지능력, 파괴 능력을 회복 또는 강화시키는 기전의 약제라 할 수 있다.