Magyarországon nem kiugróan magas a daganatos betegségek előfordulási aránya, azonban a halálozás sajnos igen (2012)

Átírás

1

2

3 Magyarországon nem kiugróan magas a daganatos betegségek előfordulási aránya, azonban a halálozás sajnos igen (2012) Forrás: F. Ades et al.: Discrepancies in cancer incidence and mortality and its relationship to health expenditure in the 27 European Union member states Részletek:

4 Tumor (neoplázia): növekedési kontroll (immunosurveillance) alól elszabadult sejtek csoportja A sejtek malignus transzformációját okozhatja Kémiai karcinogén anyag Besugárzás mutáció, transzformáció Vírus etc. A tumorok elnevezése: Tumorok keletkezése, fajtái Benignus (jóindulatú): korlátozott növekedés Malignus (rosszindulatú): korlátlan növekedés (rák) Metastasis: áttét Karcinoma: embrionális ektoderma, vagy endoderma eredetű Szarkóma: mezodermális kötőszövet (szövet, csont) Leukémia: hematopoietikus sejt eredetű Limfóma: csontvelői hematopoetikus sejtekből

5 A daganat klonális evolúciója (Az eltérő árnyalatú, illetve alakú szimbólumok genetikailag/epigenetikailag eltérő sejteket jelölnek.) Genetikailag (is) heterogén tumor kialakulása Molekuláris sejtbiológia Szeberényi József, Dialóg Campus Kiadó - Nordex Kft. (2014) 5

6 A tumorok és az immunrendszer kapcsolata

7 A tumorsejtek felismerése az immunrendszer által Macfarlane Burnet (1950): immune surveillance: az immunrendszer egyik élettani feladata, hogy felismerje és elpusztítsa a transzformálódott sejteket, mielőtt (illetve miután) azok tumort formálnak; az immunrendszer képes a tumorok számos típusát felismerni és hatékony választ indítani azok ellen.

8 21.1. ábra A daganatok és az immunrendszer kapcsolata egészséges állapot rejtett daganat felismert daganat, terápia megkezdése

9 A tumor-immunitás általános jellemzői A tumorsejt olyan antigéneket fejez ki, amelyeket az immunrendszer idegennek ismer fel a tumort mononukleáris sejtek T limfociták, természetes ölősejtek (NK), makrofágok veszik körül (hisztopatológiai vizsgálatok) a tumorhoz tartozó nyirokcsomóban aktivált limfociták és makrofágok találhatók melanoma és emlő tumorok esetében az infiltráló limfociták jelenléte jobb prognózist jelent A kialakuló immunválasz azonban nem mindig eléggé hatékony; nem gátolja a tumor kialakulását és növekedését; Az immunrendszert (orvosi felügyelet alatt!) stimulálni lehet annak érdekében, hogy hatékonyan pusztítsa el a tumorsejteket.

10 21.2. ábra Daganatsejtek felismerése és elpusztítása

11 Tumorantigének

12 Tumorantigének kialakulása és megjelenése TSA - tumor specifikus antigének vírus TAA tumorasszociált antigének

13 Tumorok immun-szerkezetének változása; A tumor kialakulásának három fázisa: elimináció, egyensúly, szökés Science Signalling 331, 1565 (2011).

14 A tumorok immun-anatómiája A tumorokat a burjánzó sejtek, stromasejtek és a tumort infiltráló immunsejtek hálózata jellemzi. Ezek betegenként, tumor-típusonként változnak. A tumor szerkezete - az immunológiai hálózat elemeit is tartalmazza: -Tumor mag (core) -Invazív határ (margin) -Harmadlagos limfoid szerkezet (TLS) - A tumor környezetében: DC, NK sejtek, CTL, B-sejtek, makrofágok TLS Tertiery Lymphoid Structures harmadlagos limfoid szerkezet a tumor környezetében alakul ki: Nature Reviews Cancer 12, (2012)

15 Tumorképződés 15

16 Tumorigenezis a krónikus gyulladás a tumorképződés első lépcsője Krónikus gyulladási folyamatok és kapcsolt neopláziák Krónikus gyulladást kiváltó fertőzések és kapcsolt neopláziák 16

17 Dvorak, H., Cancer Immunol Res A tumorok sosem gyógyuló sebek Tumorigenezis gyulladási mechanizmusok krónikussá fajulása Sebgyógyulás (akut gyulladás) Tumorképződés (krónikus gyulladás) Tumorok és nem gyógyuló sebek közös elemei: Közös sejtek: makrofágok, hízósejtek, eozinofilek, fibroblasztok, vérlemezkék, endotél Közös citokinek: CXCL1,2,3,5,8, VEGF, bfgf, TGFb, PDGF Közös mátrixbontó mechanizmusok: MMP- 2, MMP-9, upa 17

18 A makrofágok különböző tumort pusztító anyagok felszabadításával vesznek részt a daganat ellenes immunválaszban: lizoszomális enzimek reaktív gyökök (peroxidok) nitrogén-oxid Makrofágok (M1) a tumor ellen tumor nekrózis faktor (TNF) - direkt módon pusztít tumorsejtet (apoptózis) - indirekt módon a tumor érrendszerét károsítva

19 A gyulladás elősegíti a daganat fennmaradását; a tumor-asszociált makrofágok (TAM M2) szerepe

20 Makrofágok (TAM M2) szerepe tumorok angiogenezisében tumor Makrofágok által termelt angiogén faktorok: VEGF, kemokinek, endothelin, IL-17, IL-23, TGFβ endotélsejtek proliferációja metalloproteázok termelése vaszkuláris alapmembrán károsodása, endotélsejtek migrációja a tumorba új ér formálódása a tumorban Lamagna et al. Journal of Leukocyte Biology 2006

21 Tumorok eliminációja 21

22 Tumorsejtek felismerése és elpusztítása Természetes ölősejtek (NK-sejtek) Citotoxikus T-limfociták (CD8+ CTL) Makrofágok Ellenanyagok

23 Elimináció a tumor eliminációja a veleszületett IR által γ/δt sejt, NK-sejt, NKT-sejt aktiváció citotoxicitás: Perforin/granzyme szekrécióval > PM permeabilizálás/apoptózis TNFa szekrécióval > apoptózis TRAIL-TRAILR1/2 kontaktussal > apoptózis (TRAIL= TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand) IFNα,β szekrécióval -> apoptózis IFNγ szekrécióval -> apoptózis, citotoxikus / Th1 válasz erősítése M1 TAM (Th1-polarizált Tumor Asszociált Makrofág) által: Reaktív oxigéngyökök (ROI) -> szövetkárosító hatás TNFα szekrécióval > apoptózis 23

24 A természetes ölősejtek (NK) kétféle mechanizmussal pusztíthatják el a target-sejtet Az NK sejtek azonnali reakció révén - olyan tumorsejteket pusztítanak, amelyekben az MHC-I expresszió csökkent ÉS: Az NK-sejtek képesek ellenanyag függő sejt által kiváltott citotoxicikus reakcióra (ADCC) is Tumorsejt specifikus Ag (és MHC I) expressziója csökkent Tumorsejt specifikus Ag expressziója nő CTL NK CTL NK KAR ADCC

25 Elimináció a tumor eliminációja az adaptív IR által T-sejt mediált lízis (főleg CD8+, részben CD4+ T sejtek is) 1) Perforin és granzim szekrécióval 2) FasL-Fas kontaktussal T sejt Tumorsejt T sejt Elpusztított tumorsejt Antitest-mediált lízis* 1) Komplement-aktivációval 2) NK-sejt vagy makrofág aktivációval FCgRIII-on keresztül (ADCC: Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity) * szolid tumorokban jelentősége kérdéses ADCC 25

26 Különböző T-sejt alpopulációk infiltrációja és a tumor-prognózis kapcsolata 124 cikk alapján készült analízis, 20 különféle tumor-típus adatai Nature Reviews Cancer 12, (2012)

27 Elimináció a tumorok felismerése az adaptív IR által A probléma: 1) CD8+ T-sejtek a tumorantigének elleni válasz fő effektorai, 2) Naiv CD8+ T sejtek csak DC-k által, MHCI en bemutatott antigéneket ismernek fel a nyirokcsomókban, 3) Tumorantigéneket DC-k felvehetnek, és ekkor exogén antigénként MHC II-re kerülnek, amit egy CD8 T sejt nem ismer fel. A megoldás: keresztprezentáció A DC-k speciális körülmények között exogén (pl. tumor v. vírusantigéneket) MHCI-en is bemutathatnak Exogén virális vagy tumor ntigén ábra Keresztprezentáció A keresztprezentáció feltétele: A DC felhatalmazást (licensing) igényel a CD4+ Th1 sejtektől: pl. CD40L 27

28 Menekülési (escape) mechanizmusok 28

29 Escape I az antigénprezentáció gátlása; a dendritikus sejtek (DC) működésének zavarása DC endocitózis gátlása DC immigráció / emigráció gátlása DC MHCI/II expresszió gátlása DC kostimulációs molekulák (CD80/86) expressziójának gátlása DC IDO (Indoleamin 2,3-dioxigenáz) és argináz expresszió indukálása Tumorantigének gyenge felvétele Érett DC-k száma a tumorban és a tumort lecsapoló (draining) nyirokcsomókban Antigén prezentáció Tolerancia a prezentált tumor antigénekre Trp, Arg (T sejt kulcsmetabolitok) elvonása, CD8+ T anergia és apoptózis Treg differenciáció bystander DC-k tolerizálása 29

30 Escape II a T sejtes válaszok gátlása Lokális hatások T sejt aktiváció/kostimuláció gátlása a tumor környezetében IDO, IL-10, TGF-b, VEGF T sejt anergizálás abnormális gyulladási sejtek toborzásával idc (éretlen/tolerogén DC): Ag prezentáció kostimuláció nélkül Treg (CD25+ Foxp3+) sejtek: IL-10, TGF-b, IL-35, Treg-Tcit kontaktus (?) M2 makrofágok és MDSC-k (CD11b+ és GR1+ mieloid sejtek) T sejt élettartam rövidítése a tumor által Szisztémás hatások T sejt jelátvitel megzavarása NOS (NO szintetáz), argináz termelés FasL (?), TRAIL, PDL1 expressziója CD3 z lánc csökkent expressziója NFkB aktiváció gátolt STAT protein / citokin jelátvitel zavart 30

31 Escape III elrejtőzés, elzárkózás, kifárasztás MHC I expresszió csökkentése Tumorsejtek elrejtőzése Tcit elől Antigén elrejtése (antigen masking) Tumor sejtfelszíni antigének elfedése vagy endocitózissal való elrejtésének kiváltása antitestek által Antigén vedlés (antigen shedding) Tumorantigének levedlése a sejtfelszínről (a domináns tumor-antigének szolubilis formái termelődnek csak) Fizikai gátak kiépítése (immun privilégium) Nehezen áthatolható ECM burok Tumor teher (tumor burden) Nagy tumor tömeg -> IR, szervezet kifárasztása 31

32 Escape IV a cancer stem cell (tumor őssejtek) védettsége Sztochasztikus tumorképződés (klasszikus modell) Őssejt (CSC)-vezérelt tumorképződés (új modell) A tumor őssejtek, - nem immunogének - igen ellenállóak immunmediált lízissel szemben A tumorok heterogének, de ~ A tumorok heterogének, és minden klón képes önálló csak egy kis frakciójuk (tumor szaporodásra és új tumorok őssejtek, sárga, CSC) képes létrehozására efficiens szaporodásra és új tumorok létrehozására 32

33 Escape V immunoediting Tumor Immunoediting: Elhúzódó, sikertelen tumorellenes immunválaszok következményeként rezisztens tumorsejtek szelektálódnak ki (a tumor immunológiai szerkesztése ) 33

34 Az immunrendszer kijátszása tumorok által Alacsony immunogenitás nincs peptid:mhc-i nincs adhéziós molekula nincs ko-stimulációs molekula Antigén változtatás a tumor kezdetben jellegzetes antigént fejez ki a membránon, de az ahhoz specifikusan kapcsolódó ellenanyagok bekebelezését követően az antigének eltűnnek Tumor által kiváltott immun-szupresszió a tumor olyan faktorokat - TGF-b - termel, amelyek a T-sejt közvetlen gátlásához vezetnek (Treg)

35 Ellenanyagok szerepe a tumor eliminálásában Komplement-dependens lízis Ellenanyag-függő sejtközvetített citotoxicitás (ADCC) makrofágok NK sejtek A CTL tumorsejt közötti gátló kapcsolat megszüntetése ( a gátlás gátlása )

36 Tumorok immunterápiája 1. A szervezet immunrendszerének stimulálása hatékonyabb tumorellenes hatás elérése céljából Tumorvakcinák - tumorsejtek, vagy tumorantigének alkalmazása Az immunsejtek stimulálása citokinekkel, ko-stimulátorokkal Az immunrendszer nem-specifikus stimulálása gyulladást kiváltó/gátló anyagok helyi alkalmazása, limfociták poliklonális aktiválását előidéző anyagok szisztémás alkalmazása Az immunsejtek funkcióját gátló molekulák gátlása ( checkpoint blockade ) 2. Passzív immunterápia alkalmazása T-sejtekkel illetve ellenanyagokkal Adoptív T-sejt terápia Anti-tumor ellenanyagok alkalmazása

37 Természetes ölősejtek (NK) hatékonyságának fokozása Az NK sejtek tumor ellenes aktivitását különböző citokinek fokozzák: interferonok, interleukin-2 (IL-2) és IL-12 IL-2 aktivált NK sejtek (lymphokine activated killer LAK - sejtek) nyerhetők, ha egy tumoros egyén véréből, vagy a tumorból származó limfocitákat nagy dózisú IL-2-vel kezelnek. Egy NK sejt megtámad és elpusztít egy leukémia sejtet. (In vitro kísérlet).

38 A T-sejtek központi szerepe a daganat-terápiában CTL kostimuláció + IL-2 gátlás megszüntetése tumorsejt tumor-specifikus CTL felszaporodása fokozott tumor elimináció

39 Terápia dendritikus sejtek (DC) alkalmazásával

40 Dendritikus sejtek (DC) alkalmazása tumor-terápia során éretlen DC-k előállítása in vitro monociták izolálása vérből Ralph Steinman Steve Jobs a DC-k feltöltése tumorantigénekkel lizátum készítése érett, tumor-antigént bemutató DC-k tumorsejtek izolálása tumoros a beteg vakcinálása beteg tumor-specifikus T-sejtek aktiválása, a tumor elpusztítása

41 Tumor-ellenes vakcinák előállítása elpusztított tumorsejt tisztított tumorantigén tumor antigént kódoló DNS vektor Tumorantigénnel kezelt dendritikus sejtek plazmid DNS vakcina pl: HPV vakcinák (rek.prot) dendritikus sejtek, amelyeket tumorantigént expresszáló vektorral transzfektáltak

42 Tumorellenes vakcina létrehozása a b

43 Tumorellenes vakcina működése Tumorantigénnel in vitro feltöltött DC-k beadása A nyirokcsomóban: tumorantigének bemutatása - kostimulátorok, és a DC-ből származó IL-12 és IFN γ szerepe; - tumor-specifikus CD4 és CD8 pozitív T-sejtek keletkezése és felszaporodása A tumor helyszínén: a tumorsejtek elpusztítása CTL, IFNγ és TNFα által

44 Tumorellenes vakcina összetétele 4 fő komponens: tumorantigének, a készítmény, adjuvánsok, szállító-eszközök Röv.: CpG ODN, CpG oligodeoxynucleotide; GM-CSF, granulocyte macrophage colony-stimulating factor; MPL, monophosphoryl lipid A; poly-iclc, polyinosinic polycytidylic acid with polylysine and carboxymethylcellulose; STING, stimulator of interferon genes protein; TCR, T cell receptor; TLR, Toll-like receptor

45 Terápia monoklonális antitestek (mab) alkalmazásával

46 Tumorsejtek célzása specifikus ellenanyaggal konjugált pusztító ágenssel Ehrlich-féle varázslövedék tumorspecifikus ellenanyag toxin tumorsejt tumor-specifikus antigén

47 Monoklonális ellenanyagokon alapuló tumorterápiás lehetôségek

48 A human terápiás ellenanyagok evolúciója és klinikai alkalmazásuk Lonberg 2005 Nature Biotech

49 Monoklonális antitest-terápiák daganatok kezelésére

50 A CD20 antitest + komplement mediált B-sejtpusztítás hatásmechanizmusa Ofatumumab Rituximab apoptózis CDC komplement dependens citotoxicitás ADCC ellenanyag dependens sejtes citotoxicitás Komplement által fokozott ADCC Boross P., Leusen J., Am.J.Cancer Res

51 CAR-T Chimeric Antigen receptor Therapy CAR-T sejt: a beteg véréből T-sejtet izolálnak, amit genetikailag úgy módosítanak, hogy felismerje a tumorsejteket.

52 CAR-T Chimeric Antigen receptor Therapy scfv: Single chain Fragment Variable - specific for tumor antigen Chimeric Antigen Receptors

53 Evolution of CAR signaling capacities First generation CARs transmitted activating signals only via ITAM-bearing signaling chains like CD3ζ or FcεRIγ. Second generation CARs contain an additional costimulatory domain (CM I), predominantly the CD28 domain. Signaling through these costimulatory domain leads to enhanced proliferation, cytokine secretion Third generation CARs fused the intracellular part of a second costimulatory molecule (CM II) in addition to CD28 and ITAM-bearing signaling chains, thus generating tripartite signaling CARs.

54 Legújabb terápia: a CTL és a tumorsejt közti gátló kapcsolat megszüntetése ellenanyaggal

55 CTLA-4 és PD-1 útvonal gátlása a tumor-immunterápiában ipilimumab nivolumab pembrolizumab

56 Fiziológiás immunválasz során: a PD-1 és PDL1 közötti kölcsönhatás gátolja a T-sejt aktivitását, így az nem pusztítja el a daganatsejtet Tumor terápiában (pl. melanoma): a gátlás kialakulását gátolják pl. anti PD-1 ellenanyaggal. Ennek eredményeként az aktivált T-sejt felszabadul a gátlás alól, és elpusztítja a daganatsejtet Aktivált citotixikus T-sejt Aktivált citotixikus T-sejt gátlás PD-1 PD-L1 V TCR MHCI + tumor-ag Anti-PD1 PD-1 PD-L1 V TCR MHC I + tumor-ag Daganatsejt A PD-1 gátló jeleket közvetít; - a fék kiiktatása (blokkoló ellenanyaggal) lehetővé teszi a tumorellenes immunválaszt Daganatsejt

57 A célzott terápiában jelenleg alkalmazott daganat-ellenes szerek két fő csoportja Monoklonális antitestek Specifikus gátlás Nagy fehérje-molekulák Parenterálisan adható ADCC, immunrendszer aktiválása Nincs gyógyszerinterakció Biosimilar-kérdés Kis molekulájú tirozinkináz-gátlók Ált. több receptor egyidejű gátlása Kis, promiszkuis molekulák Per os (szájon át) adagolható Nincs immunrendszert aktiváló hatásuk Számos gyógyszerinterakció lehetséges Genetikai háttér?

58 Köszönöm a figyelmet!