Противотуморният имунологичен цикъл описва естествения процес, при който имунната система защитава организма от рак. Когато функционира оптимално, цикълът се самоподдържа. Всяко следващо завъртане на цикъла, може да разшири и задълбочи имунния отговор. ¹

Първият сигнал, който задейства противотуморния имунологичен цикъл, е освобождаването на специфични за тумора неоантигени. Това са мутирали или свръхекспресирани протеини, които се отделят при апоптозата на ракови клетки.

Следващата стъпка в процеса е представянето на антигена. То се осъществява с помощта на антиген-представящи клетки (АПК), които разпознават антигените и ги отвеждат до локалните лимфни възли. Пример за антиген-представяща клетка е дендритната клетка.

В този етап антиген-представящите клетки представят антигените на Т-клетките в локалните лимфни възли. 

Процесът на активация на Т-лимфоцитите се обуславя от няколко фактора: 

1) свързване с антигена посредством Т-клетъчен рецептор (TCR); 

2) ко-стимулиращ сигнал (B7:CD28); 

3) цитокини. 

Активацията на Т-лимфоцитите се регулира внимателно от имунната система и позволява фина настройка на имунния отговор: свръхактивацията би довела до автоимунна реакция, а недостатъчната активация би ускорила развитието на рака.

След като Т-клетките са активирани в стъпка 3, те напускат лимфните възли, навлизат в кръвния поток и минават през различни части на тялото, търсейки туморните клетки.

Когато Т-клетките достигнат мястото, където са локализирани туморните клетки, тяхната работа е да инфилтрират тумора. Инфилтрация на тумора означава напускане на кръвоносния съд и навлизане в туморната микросреда. 

Веднъж достигнали тумора, Т-клетките трябва да разпознаят специфичния антиген на повърхността на туморната клетка, който е свързан с главния комплекс на тъканна съвместимост I (MHC I).

Последната стъпка в цикъла е активирането на Т-клетъчната цитотоксичност. Т-клетките се активират срещу туморните клетки, като освобождават цитотоксини, които задействат апоптозата на туморната клетка. Смъртта на раковите клетки води до отделяне на големи количества неоантигени в туморната микросредата и така цикълът се затваря.