A tumorimmunológia és az immunrendszer alapú terápiás lehetőségek

Átírás

1 A tumorimmunológia és az immunrendszer alapú terápiás lehetőségek Kotlán Beatrix Országos Onkológiai Intézet, Budapest

2 A daganatok és az immunrendszer kapcsolatai. Amíg egyensúly áll fenn a daganatokat elősegítő és gátló mechanizmusok között, addig egészségesnek tekinthető az egyén. A tumorsejtek azonban kibújhatnak az immunológiai felügyelet alól (escape), és daganatszövetet hozhatnak létre. Ez a szervezetben sokáig rejtve maradhat, miközben immunológiai tolerancia alakul ki. A korán felismert daganat a gyorsabb és hatékonyabb terápiás beavatkozás lehetőségét javítja. A folyamatos változásra képes daganatsejtek szelekció révén ellenállóvá válhatnak a kezelésekkel szemben. A daganat szövődményei halált is okozhatnak; a sikeres kezelés tartós tumormentes állapothoz, gyógyuláshoz vezet. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt.

3 Daganatsejtek felismerésének és elpusztításának elvi lehetőségei. A/ A veleszületett immunrendszer sejtjei a megváltozott-saját érzékelése révén (nem klasszikus MHCmolekulák) ismerhetik fel a daganatsejteket. Az NK- és a γδt-sejtek is rendelkeznek citotoxikus képességgel. Az IFNγ közvetlenül is gátolja a tumor növekedését és az érképződést, valamint aktiválja a makrofágokat és DC-ket. Az elpusztult daganatsejteket a DC-k és makrofágok kebelezik be, majd MHC-peptidkomplexek formájában prezentálják a Th-sejteknek a nyirokcsomóban. B/ Az adaptív válasz kialakulása során effektor sejtek szűrődnek be a tumorszövetbe, illetve tumorspecifikus antitestek kapcsolódnak a daganatos sejtekhez. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt. )

4 Tumorantigének antigének, amelyek jellemzően daganatsejteken jelennek meg A/ a szervezetben valóban csak a daganatsejtekben fejeződnek ki ezek a tumorspecifikus antigének, B/ kóros mennyiségben, kóros szövetben és nem megfelelő időben jelennek meg, mint saját antigének ezek a tumorral asszociált antigének. /leírásuk állatkísérletek alapján, tumorok átültetésével történt / tumor-transzplantációs antigéneknek vagy tumor-rejekciós antigéneknek is nevezik ezeket. A transzplantált tumorok kilökődéséért elsősorban a citotoxikus T-sejtek felelősek, ezért a jellemzett tumorantigének jelentős része mint MHC-I-hez kötődő peptid ismert, azonban ezek az antigének lehetnek CD4+ T-sejt, illetve B-sejt epitópok forrásai is.

5 Tumorantigének kialakulása és megjelenése. Tumorspecifikus antigének származhatnak vírusokból vagy genetikai mutációk következtében megváltozott, s emiatt a szervezet számára idegen fehérjékből. A tumorasszociált antigének abnormális időben, szövetben vagy mennyiségben megjelenő fehérjék. A felnőttben kifejeződő magzati fehérjék ismeretlenek a felnőtt immunrendszere számára, ugyanakkor egy ismert antigén kórosan fokozott denzitása vagy poszt-transzlációs módosulása szintén az immunsejtek aktivációjához vezethet. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt. )

6 A tumorantigének csoportjai Csoport Mechanizmus Antigén Daganat Tumorspecifikus Antigének Tumorasszociált antigének Mutáció Vírusfertőzés Ciklinfüggő kináz4 Kaszpáz-8 Humán papillómavírus E6 fehérje Melanoma Karcinóma Méhnyakrák Idiotípus mig Limfóma Magzati CEA Hasnyálmirigyrák Ivarsejteredetű MAGE-1 Melanoma Fokozott expresszió HER-2/neu Emlőrák Kóros glikoziláció MUC-1 Hasnyálmirigyrák CEA: CarcinoEmbryonic Antigen; MAGE-1: melanoma-antigén 1; HER-2 Human Epidermal growth factor Receptor 2; MUC-1: mucin 1, (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt. )

7 Az immunválasz elkerülésének lehetőségei daganatsejtekben (1). A daganatsejtek elkerülhetik a felismerést, ha nem fejeznek ki elegendő MHC-molekulát, vagy koreceptorokat és kostimulátorokat. A daganatsejtekből származó antigének bemutatása is kostimulátor receptorok hiányában történik, amennyiben a DC-k nem kaptak veszélyjeleket. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt. )

8 Az immunválasz elkerülésének lehetőségei daganatsejtekben (2). A sejtfelszíni antigének vedlése az antigénsűrűség csökkentése révén szintén rontja az immunológiai felismerést és válaszkészséget. Egyes tumorantigén-ellenes antitestek elfedik az antigéneket, illetve azok internalizációját váltják ki. A daganatsejtek aktívan is gátolhatják az immunválaszt a megfelelő citokinek szekréciójával vagy Treg-sejtek aktivációja révén. Egyes daganatok kötőszövet képzése révén fizikailag védettek. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt. )

9 Immunológiai tolerancia a daganattal szemben Szempontok: -a daganatsejtek kétségkívül sajátjaink, vannak olyan antigénjeik, melyeket az immunrendszer kórosként ismer fel, de az tumorsejtek immunogenitása általában csekély - daganat fejlődése során az immunválaszt passzívan elkerülő vagy aktívan moduláló sejtek szelektálódnak. A szervezetben folyamatosan nagy mennyiségben jelenlévő antigének inkább anergiát indukálnak az immunrendszerben, egy nagyobb méretű daganat pedig a szervezet legyengítésén keresztül közvetetten is immunszuppresszív hatást fejthet ki. - a megfigyelhető tumorellenes immunválasz (keringő tumorantigén-ellenes ellenanyagok, daganat-specifikus T-sejtek) értéke a daganat eliminációjában ezért kétséges, ugyanakkor ezeket a jelenségeket fel lehet használni a betegség felismerésében és követésében. - esetenként a daganatok spontán gyógyulása (remisszió) is megfigyelhető, amiben az immunrendszernek is oki szerepe lehet. Ezen kívül a terápiás beavatkozások visszabillenthetik a mérleg nyelvét az immunrendszer javára.

10 Immunterápiás lehetőségek a daganatok kezelésében - Az immunrendszer ugyan képes felvenni a harcot a daganatsejtek ellen, de egy diagnosztizált daganat azt jelzi, hogy alulmaradt a küzdelemben. - A tumorellenes immunológiai jelenségek ismerete azonban lehetővé teszi, hogy terápiás beavatkozások során kihasználjuk azokat. A sebészi, radiológiai, kemoterápiás és molekuláris kezelések kiegészíthetők vagy kombinálhatók immunterápiás technikákkal. - Jelentős különbségek vannak a különböző emberi daganatok immunterápiára adott válaszaiban: általában kiegészítő, kombinált kezelésként alkalmazandó, egyes esetekben monoterápiaként is használható. - Nagy jelentőségű új immunterápiás fejlesztések történnek világszerte

11 Monoklonális ellenanyag-terápiák Rosszindulatú daganatok kezelésére már a 19. század végén megpróbáltak szamárban és kutyákban termelt antiszérumot használni. A monoklonális ellenanyagtechnológia, illetve a molekuláris biotechnológia fejlődésének köszönhetően ma rekombináns emberi ellenanyagokat használhatunk gyógyászati célokra. A daganatos sejtek felszínén megjelenő epitópok ellen előállított antitesteket felhasználhatjuk a tumor elpusztítására. A célpont ideális esetben tumorspecifikus antigén, azonban sokszor csupán a tumorossá vált sejteken fokozott mértékben kifejeződő (de egyébként is megtalálható) antigénekre specifikus ellenanyagokat használnak (például CD20).

12 Monoklonális ellenanyagokon alapuló tumorterápiás lehetőségek. A monoklonális ellenanyagok és módosított formáik különböző utakon fejthetik ki tumorellenes hatásukat. Internalizálódó receptorokat célba véve radioaktív izotópokat, toxinokat és citosztatikus gyógyszereket juttathatunk a daganatsejtekbe. Az antitestek Fc-régiója által közvetített effektor funkciók a daganatsejt lízisét okozzák. A halálreceptorok keresztkötése apoptózist indukál a sejtekben. A daganatok növekedését gátolja a növekedési faktorok vagy receptoraik blokkolása. A daganatsejtekhez és az ölősejtekhez is kötődő bispecifikus ellenanyagok elősegítik a célsejtek pusztítását. (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt.)

13 Monoklonális antitest-terápiák daganatok kezelésére. Célpont Alkalmazás Pusztító mechanizmus Elnevezés CD52 CLL, T-sejtes limfóma Célsejteket elpusztítja ADCC, CDC révén Alemtuzumab VEGF Vastag- és végbélrák VEGF-blokkoló, érképződést gátol a tumorban Bevacizumab EGF-R Vastag- és végbélrák, fej- és nyakdaganatok EGFR-antagonista, proliferációt gátol Cetuximab Panitumomab CD33 AML Leukémiás blasztsejteken CD33-hoz kötődik, calicheamicin internalizálódik, DNS-szintézist gátol Gemtuzumab Ozogamicin CD20 Non-Hodgkin-limfóma Béta-sugárzó radioizotóppal konjugált (Y90, J131) moab, ami a célsejteket elpusztítja Ibritumomab Tiuxetan Tositumomab J131 CD20 Non-Hodgkin-limfóma ADCC, CDC kiváltása célsejteken Rituximab HER-2 Mellrák ADCC-indukció HER2-t fokozottan kifejező sejteken Trastuzumab (Immunológia /Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012) Medicina Könyvkiadó Zrt.

14 Monoklonális antitest-terápiák daganatok kezelésére Rekombináns monoklonális antitesteket az orvostudomány egyre több területén használnak, egyik kiemelt alkalmazás a tumorterápia. A táblázat az engedélyezett ellenanyagokból tartalmazza a már régebb óta használtakat, a lista folyamatosan bővül. Többféle mechanizmussal gátolják a daganatsejtek szaporodását, illetve idézik elő azok pusztulását. Egyes ellenanyagok megfelelő konjugátumai képalkotó eljárások segítségével (pozitron emissziós tomográfia - PET) alkalmasak a daganat szervezeten belüli lokalizációjára is.

15

16 Larkin J, Ascierto PA, Dréno B, Atkinson V, Liszkay G, Maio M, Mandalà M, Demidov L, Stroyakovskiy D, Thomas L, de la Cruz-Merino L, Dutriaux C, Garbe C, Sovak MA, Chang I, Choong N, Hack SP, McArthur GA, Ribas A (2014) Combined vemurafenib and cobimetinib in BRAF-mutated melanoma. N Engl J Med 20: (IF: ) Ascierto PA, McArthur GA, Dréno B, Atkinson V, Liszkay G, Di Giacomo AM, Mandalà M, Demidov L, Stroyakovskiy D, Thomas L, de la Cruz-Merino L, Dutriaux C, Garbe C, Yan Y, Wongchenko M, Chang I, Hsu JJ, Koralek DO, Rooney I, Ribas A, Larkin J (2016) Cobimetinib combined with vemurafenib in advanced BRAFV600-mutant melanoma (cobrim): updated efficacy results from a randomised, double-blind, phase 3 trial. Lancet Oncol pii: S (16)30122-X. Ascierto PA, Del Vecchio M, Robert C, Mackiewicz A, Chiarion-Sileni V, Arance A, Lebbé C, Bastholt L, Hamid O, Rutkowski P, McNeil C, Garbe C, Loquai C, Dreno B, Thomas L, Grob JJ, Liszkay G, Nyakas M, Gutzmer R, Pikiel J, Grange F, Hoeller C, Ferraresi V, Smylie M, Schadendorf D, Mortier L, Svane IM, Hennicken D, Qureshi A, Maio M Ipilimumab 10 mg/kg versus ipilimumab 3 mg/kg in patients with unresectable or metastatic melanoma: a randomised, double-blind, multicentre, phase 3 trial. Lancet Oncol Mar 27. pii: S (17) doi: /S (17) [Epub ahead of print] Dummer R, Schadendorf D, Ascierto PA, Arance A, Dutriaux C, Di Giacomo AM, Rutkowski P, Del Vecchio M, Gutzmer R, Mandala M, Thomas L, Demidov L, Garbe C, Hogg D, Liszkay G, Queirolo P, Wasserman E, Ford J, Weill M, Sirulnik LA, Jehl V, Bozón V, Long GV, Flaherty K. Binimetinib versus dacarbazine in patients with advanced NRAS-mutant melanoma (NEMO): a multicentre, open-label, randomised, phase 3 trial. Lancet Oncol Apr;18(4): doi: /S (17) Epub 2017 Mar 9.

17 Dummer R, Ascierto PA, Gogas HJ, Arance A, Mandala M, Liszkay G, Garbe C, Schadendorf D, Krajsova I, Gutzmer R, Chiarion Sileni V, Dutriaux C, de Groot JWB, Yamazaki N, Loquai C, Moutouh-de Parseval LA, Pickard MD, Sandor V, Robert C, Flaherty KT. Overall survival in patients with BRAF-mutant melanoma receiving encorafenib plus binimetinib versus vemurafenib or encorafenib (COLUMBUS): a multicentre, open-label, randomised, phase 3 trial. Lancet Oncol Sep 12. pii: S (18) doi: /S (18) [Epub ahead of print] Kotlan B, Plotar V, Eles K, Horvath S, Balatoni T, Csuka O, Újhelyi M, Sávolt Á, Szollar A, Vamosi-Nagy I, Toth L, Farkas E, Toth J, Kasler M, Liszkay G. Challenging tumour immunological techniques that help to track cancer stem cells in malignant melanomas and other solid tumours. Contemp Oncol (Pozn) Mar;22(1A): doi: /wo Epub 2018 Mar 5. Kotlan B, Horváth Sz, Eles K, Plótár V, Naszados Gy, Czirbesz K, Blank M, Farkas E, Toth L, Tovari J, Székács A, Shoenfeld Y, Godeny M, Kásler M, Gabriella Liszkay. Tumor associated disialylated glycosphingolipid antigen revealing antibodies found in melanoma patients immunoglobulin repertoire, suggest for a two direction regulation mechanism between immune B cells and the tumor. Revised Manuscript ID: under final decision at Frontiers in Immunology, 2019 section: Cancer Immunity and Immunotherapy, Article type: Original Research

18

19 Cél: Immunrendszerre épülő új rákterápiás fejlesztés 1/ Új technológia tumorsejtkötő molekulák kinyerésére 2/ Új eljárás tumorasszociált struktúrák kimutatására 3/ Immun B sejtekből hasznosított genetikai információ 4/ Immun T sejtek felvértezése szolid tumorok ellen

20 A Tumort infiltráló B sejtek kimutatása és kinyerése solid tumorokból B Kotlan B, Immunology Letters 1999.

21 TIL-B phage display technology H L soluble scfv E. coli non-suppressor strain L amp R tag amber g3 E. coli suppressor strain scfv M13 origin g3p E. coli C ytoplasm Periplasm V H linker V L g3 g8p

22 Tumor - kötő klónok kiválasztása ScFvk fág könyvtár ALAP KLóNOK / TÖRZSTÁLCA ( 96 lukú mikrotiter plate) E.Coli TG1, HB2151 kultúra, IPTG indukció: felülúszó sejtmembránnal fedett - Primer emlő IDC: TU1, TU2 - MDA MB 231, LS174T - SK-Mel28 - HEK293, COS kontroll +anti-c-myc v. anti-etag +anti-egér /AP +szubsztrát Tumorkötő ScFvk klónok

23 Új technológia tumorsejtkötő molekulák kinyerésére 12/ Kotlan, B, Simsa P, Gruel N, Foldi J, Fridman WH, Petranyi G, Teillaud JL. A scfv phage display mini library generated from the immunoglobulin repertoire of breast medullary carcinoma infiltrating B lymphocytes. Dis. Markers. (2000) 16: doi: /2000/ / Kotlan B, Simsa P, Teillaud JL, Fridman WH, Toth J, McKnight M, Glassy MC. Novel ganglioside antigen identified by B cells in human medullary breast carcinomas: the proof of principle concerning the tumorinfiltrating B lymphocytes. J Immunol. (2005) 175: doi: /jimmunol Kotlan B, Contemporary Oncology, 2016

24 GD3 Tumorasszociált antigének daganatos szövetmintákon Kotlan B, Magyar Onkol 2016

25 Chimeras Antigen Receptor / (CAR) konstrukció

26 Kotlan B, Magyar Onkológia, 2016