Tumorimmunológia. Zöld Éva. DEOEC, Belgyógyászati Intézet Klinikai Immunológiai Tanszék

Átírás

1 Tumorimmunológia Zöld Éva DEOEC, Belgyógyászati Intézet Klinikai Immunológiai Tanszék

2 Mi a daganat? A sejtszaporodás és pusztulás egyensúlyának felborulása, genetikai és epigenetikai okokból génhibák kialakulása, melynek következtében genetikailag károsodott sejtek szaporodnak fel. Jellemző: Genetikai instabilitás A sejtproliferáció szabályozásának zavara, a gátlás megszünése, az apoptosis elmaradása. Fizikai kémiai és biológiai ágenseknek szerepe lehet a daganat kialakulásában Carcinogének Sugárzás: UV fény, napfény, röngten, radioaktiv sugárzás DNA károsodás, kromoszóma törés Kemikáliák: dohányzás, kátrány, stb DNA károsodás (mutagének) Onkogén vírusok: DNA inzerció (tumorok 15%-a) Rb, p53 tumorszuppresszor gének inaktivációja

3 Tumorsejtek kialakulása A tumorok evolúciója többlépéses folyamat A tumorgenezisért 3 fő géntípus felelős 1. Onkogének: aktivációját mutációk válthatják kionkogén aktív, új funkció 2. Tumorszuppresszor gének: génmódosulás, téves génátírás, génhiba, nukelotidszakasz deléció csonka fehérje képződése recesszív funkcióvesztés v. csökkenés 3. Stabilitási gének változásai: DNS replikáció hibáit helyreállító folyamatokat érinti nem képesek korrigálni mutációk fokozódása (A csiravonalban létrejött mutáció aa tumorral szembeni örökletes hajlamot, a szomatikus sejtben szórványos tumorra való hajlamot jelent)

4 A tumorképződési hajlamot előidéző örökletes gének Géntípus Gén Útvonal Tumor Tumor szuppresszor gének mutációja Stabilitási gének Onkogének APC pp53 WTI ATM BRCA1/2 KIT RET Adenomatosus polyposis p53 p53 CIN (kromoszóma instabilitás) CIN RTK(receptor tirozin kináz) RTK (mutáns allél duplikáció) Bél, gyomor, pm Emlő, sarcoma, agy Wilms tumor Leukémia, lymphoma Emlő, petefészek Gyomor, bél, stroma Pm, mellékvese

5 Szomatikus mutáció eredményeként kialakuló, nem öröklődő tumorgének Gén Mutáció típusa Tumor típusa Útvonal Bcl-2 FAS/TNFR6 HPV-E6 JAK2 TGFR1 BCL3 Transzlokáció Aktiválódó kodoncsere HPV fertőzés Transzlokáció Inaktiválódó kodoncsere Transzlokáció Lymphoma Lymphoma Méhnyak Leukémiák Bél, emlő lymphomák Apoptosis Apoptosis p53 RTK SMAD?

6 A tumorok kialakulása Onkogének aktivációja Mitogének Növekedési faktor receptorok Transzkripciós aktivátorok Sejtciklus gének Szöveti sejtek Tumor szuppresszorok inaktivációja Növekedést gátló Transzkripciós receptorok Sejtciklust gátló Programozott sejthalál gének DNS helyreállító enzimek Malignus sejtek Önálló növekedési faktor szingálok Érzéketlenség a növekedést gátló faktorokra Apoptozis elkerülése Korlátlan szaporodó képesség Folyamatos angiogenezis Szöveti migráció és metasztázis

7 Tumorantigének Tumor specifikus Antigének (TSA): új antigén csak a tumorsejtben- normál sejtben nincs, lehet virális fehérjékből, módosult celluláris fehérjékből Mutált onkogének és tumor szuppressszor gének p53, kaszpáz 8 Egyéb mutált gének (transzlációs) Kóros mértékben kifejeződő normálfehérje Onkogén vírusok által kódolt fehérjék Onkofoetalis közös fehérjék Megváltozott glikolipid Szövetspecifikus differenciációs Ag TSTA (Tumor spec. antigén) Her-2 HPVE6, EBV/LMP2 CEA, AFP gangliozid CALLA/CD10, melanoma Ag Tumorasszociált Ag (TAA) bizonyos normál sejtben is megtalálhatók (nem alakul ki velük szemben immunológiai tolerancia, fiziológiásan gátolt fehérjék) =(here, petefészekben fehérjék Cancer/ testis (CT) antigének MAGE-A, Ny,-ESo-1, CT7/MAGE-C1, CT9/BRDT, CT10 sejtes vagy humoralis immunválaszt okoznak Nagy részük X kromoszómához kötött

8 A legjobban jellemzett tumor antigének Antigén Antigén funkció Expresszió Cyclin-dependens-kináz 4 Sejt ciklus regulátor Melanoma Béta-caterin Szignál transzdukció Melanoma Caspase-8 Apoptozis regulátor Squamosus sejtes carcionoma MAGE-1, MAGE-3 Normál testiculáris fehérjék Melanoma, emlőtu., glioma Tyrozináz Melanin szintézis Melanoma Surface-IgG idiotípus BCR Lymphoma Her-2/neu Receptor tirozin kináz Emlő és ovarium cc MUC-1 Glikozilált mucinok Emlő és pancreász tu. HPV- E6 és E7 Virális gén termékek Cervicalis carcinoma

9 Tumor antigének prezentálása Daganat olyan Ag struktúrát hordoz, amivel szemben az immunrendszer támadni képes TUMORRAL SZEMBENI VÉDEKEZÉST MEGHATÁROZZA: A daganat hordoz-e Ag-t (epitópokat): komplett antigén készlet, jó ha eltér a sajáttól többirányú effektor választ képes elindítani Effektor válasz indukció a szervezetet védi a tumort tolerálja

10 A tumorsejtek és az immunrendszer kapcsolata (immunoediting) A tumorképződés kezdeti szakaszában az immunrendszer ellenőrző funkciója biztosíthatja a védelmet a malignus sejtek szaporodásával szemben (immunosurveillance felügyelet)

11 Tumorimmunológia kérdései Hogyan menekül meg a tumor az immun-felügyelet (surveilance) alól? Vannak-e olyan tumorspecifikus antigének, amire az immunrendszer reagálhat? Mi szabja meg a daganattal szembeni reakció hatásosságát? Hogy lehet befolyásolni? -immunterápia

12 Az immunrendszer védekezési lehetőségei Tumor antigének felismerése Veszélyszignálok (NKGD2 aktiváló receptor, húgysav, hősokk protein, hialuronsav, heparán-szulfát) felismerése lokális gyulladás Celluláris immunitás CD4+ T sejtek Citotoxikus T sejtek (TCL-CD8+) NK sejtek (természetes ölő sejtek) (CD16R, CD56) NKT (természetes ölő T sejtek) (TCR, CD3+) Limfokin aktiválta killer sejt (CD16+, IL2R) Antitest dependens killer sejt (ADCC, FcR) Tumort infiltráló limfociták (TIL) Humorális (antitestes) mechanizmus

13 Tumor elleni immunválasz Innate immunrendszer Natural killer (NK) sejtek: aktivációt követően, direkt killing aktivitás (CD16R (IgG binding R), CD56 adhesion molecule, cytokine binding R (IL-2)) NKT sejtek: TRAIL/perforin- tumor sejt lízis, IFN-γ angiogenezis Chediak-Higashi szindróma - NK sejt károsodás bizonyos tumor előfordulása emelkedett Makrofágok: antigén prezentáció

14 Dendritikus sejtek Professzinális antigén prezentáló sejtek IL-12 termelés

15 Miért fontosak a CD4+ helper T sejtek Th1 citokint termel (IL-2, GM-CSF) B sejt aktiváció (ellenanyag termelés) segítése Mo-NK aktivitás Specifikus memóriával bíró T sejt védekezést indítanak be A CD8+ T sejt citotoxicitás függ a CD4+ T sejt támogatásától CD4+ T sejt és a CD8+T sejt közelség fontos CD4+T sejten CD40 L APC sejt CD40 R nő az adhéziós molekula expresszió + kostimulátorok- CD80- CD86 expresszió

16 Citokinek az innate (NK sejtek, makrofágok, neutrophilek) és adaptív immun rendszer (T és B sejtek) szabályozói IFN-α: MHC-1, tumor antigének és adhéziós molekulák upregulációja, B és T sejtek, makrofágok és dendritikus ejetek aktivitásának elősegítése IFN-γ: CD4+ segítő és CD8+ citotoxikus T sejtek differenciálódásának elősegítése, fokozza a makrofágok fagocyta képességét IL-2_ T sejt növekedési faktor, mely T sejteken specifikus receptorhoz kötődik IL-12: elősegíti az NK és T sejtek aktivitását, növekedési faktor a B sejtek számára GM-CSF (granulocyta-stimuláló faktor): antigén prezentáló sejtek képzése Perforin: membránkárosító

17 Antitestek B sejtek termelik Direkt hatás blokkolják a növekedési faktor receptorokat megállítják a tumor sejtek növekedését Apoptosis indukció Indirekt hatás (fő protektív hatás) ADCC (antitest-dependens sejt mediált citotoxicitás): citotoxikus sejtek, mint monociták, makrofágok toborzása CDC (complement dependens citotoxicitás): receptorhoz kötödés, complement rendszer aktiváció (complement cascade), membrane attack komplex kialakulása, sejt lízis és sejthalál

18 A tumorok menekülési mechanizmusai ellenőrzés kikerülése 1. Tumorsejt és tumorantigén függő mechanizmusok A sejtfelszínről levált oldott tumorantigének gátolják a B sejtek általi felismerést a sejtfelszínen Antigén moduláció Az antigén ellenanyagok általi elfedése (masking) gátolja az effektorfunciót A tumorképződés korai szakaszában kismértékű TAA kifejeződés Kis immunogenitás- pozitiv szelekciós előny Mutáció gátolja a peptidepizódok képződését az antigénprezentáció során, az epitóp MHC-hez voló kötésését, a TCR-hez való kötését Epitópok kezelés hatására történő elvesztése Az effektorsejtek tumorhoz történő hozzáférését gátló fizikai hatások Tumor eredetű gátló faktorok (pl. PGE2 immunszuppresszív hatású)

19 A tumorok menekülési mechanizmusai ellenőrzés kikerülése 2. Antigén prezentáció Direkt prezentáció a tumorsejt által TAA ellen kialakult immunológiai tolerancia az MHC II. és kostimuláló molekulák hiánya miatt MHC I molekulák kifejeződésének csökkenése/hiánya Mutáció, megváltozott intracelluláris transzport IFN-γ érzékenység elvesztése Antigénprezentációval összefüggő molekulák kifejeződésének gátlása Tumor eredetű faktorok által gátolt DC sejt differenciáció és aktiváció

20 A tumorok menekülési mechanizmusai ellenőrzés kikerülése Az immunrendszer mechanizmusa Ignorancia: a tumorképződés korai szakaszában hozzáférhető kevés TAA-t az immunrdsz nem ismeri fel Tolerancia: a tumorantigén specifikus T sejtek deléciója, funkcionális válaszképtelensége T-sejt gátlás: tumor eredetű faktorok, immunszuppresszív myeloid sejtek, reguláló T sejtek által (TGF-β citokin nagy mennyiségű termelése)

21 A tumorok menekülési mechanizmusai immunrendszer effektor funkciója elöl Tumort infiltráló reguláló T sejtek (CD3+CD4+CD25+highFoxP3+) számának növelése (CCL22, CCR4 segítségével vándorolnak a tumorhoz) NKT sejtek (tumorellenes immunitás elindítása, citotoxikus hatás, IFN-γ termelés) csökkenése

22 Tumor-immunoterápia Coley Str. Erysipelas szűrlet tumorba- necrosis Cél: 1. a tumorsejt immunogenitásának növelése- érzékenyítése 2. a gazdaszervezet tumorellenes válaszának fokozása a hatásos immunválaszt gátló szabályozómechanizmusok csökkentése Formái: 1. Passzív: daganatos betegbe humorális antitestet vagy sejtes elemeket visszük be (adoptív immunterápia) 2. Aktív : a daganatos beteg immunreaktivitását fokozzuk specifikus és nem specifikus védekező mechanizmus kiépítése

23 A immunszenzitizáló gyógyszerjelöltek elvárt tulajdonságai A daganatsejtekre kifejtett hatások Az adott specifikus onkogén útvonalat célozzák meg Növelje a death receptor -ok expresszióját Növelje a proapoptotikus molekulák expresszióját Gátolja az antiapoptotikus molekulák kifejeződését Növelje a tumor antigéneket bemutató receptorok vagy az NK ligandok mennyiségét Az immunrendszer sejteire gyakorolt hatás Ne legyen toxikus a hemopoesisre Ne lépjen kölcsönhatásba az antigén receptorokkal (T sejtes válasz), az NK receptor-ligand kapcsolattal és a kostimulátoros rendszerrel

24 Passzív tumorellenes ellenanyag terápia Más fajból származó poliklonális ellenanyagok pl. antilymphocyta szérum CLL-ben és lymphomákban Monoklonális ellenanyagok (MAB) (1995) Géntechnológiai úton létrehozott tumorspecifikus egér mea vagy human rmab Toxin, radioaktív izotóp kapcsolható hozzá Hatás: ADCC, komplement aktiváció, R-hoz kötődve apoptosis, nem specifikus T- sejtek tumorsejtre való irányítása pl letális dózisú lymphoma-terápia utáni autológ csontvelőgraftban a tumorsejtek szelektív elölése monoklonális Ig-vel és komplementtel B sejtes hemoblastózisban humán MAB van : CD19, CD20, CD22, CD37, HLA-DR, CD52

25 Passzív tumorellenes ellenanyag terápia Bispecifikus antitestek a daganatok ellen Effektor sejt Bispecifikus AT Daganat sejt + Perforin, granzym, citokin, elpusztul FasL Tumorellenes MaB készítmények Avastin (bevacizumab) VEGF BEXXAR (tositumomab)cd20 Campath (alemtuzumab) CD52 Herceptin (Trastuzumab) Rituxan (Rituximab) CD20 Zamyl CD33 Zevalin (ibritumomab) CD20 Áttétes colorectal tu, nem kis sejtes tüdőtumor NHL B sejtes CLL Áttétes mellrák NHL AML NHL

26 Passzív tumorellenes celluláris immunterápia T sejttel átvihető hypersenzitivitás: ex vivo aktivált és felszaporított sejtek visszajuttatása (perifériás vérből vagy tumorból származó sejtekből) in vitro IL-2 stimulálás LAK (lymphokine-acivated killer cells) létrehozása Pl. melanoma, veserák, hatás: % Hátrány: LAK sejt nem vándorolt a daganatszövetbe TIL sejteket nem lehetett in vitro aktiválni- kostimulátor hiánya miatt Nem volt elég T sejt Szövődmény: citokin release, capillaris permeábilitás fokozódás, plasma leak sy, agy- tüdő oedema

27 Aktív tumorellenes immunterápia - tumorvakcináció Hatékonysága függ: célantigén immunogenitása, természetes immunitás által biztosított aktivációs ingerek, beteg immunstatusa Létrehozásához felhasználható: Autológ tumorsejtek (és in vitro variansok) Tumorsejtekből nyert lizátum hősokkfehérje Plazmidba vagy rekombináns vírusba épített genetikai anyag, csupasz DNS 4-5 hetente alkalmazható

28 Aktív tumorellenes immunterápia - tumorvakcináció Típusai: Autochthon tumorsejtek Gazdaszervezetből származik A módosított sejtek különböző immunstimulátor molekulákat hordozhatnak (pl. DC differenciációt előidéző GM-CSF) Allogén tumorsejtek Más betegből származik Adjuvánssal együtt adott tumorsejtek Pl. ALL, AML-ben Tumorantigén-alapú vakcinák Rekombináns fehérjék/peptidek, hősokkfehérjék, antiidiotípus ellenanyagok A CD4+ és CD8+ T sejtek aktivációja szükséges hozzá Dendritikus sejt alapú vakcinák Természetes adjuvánsok Specifikus és tartós citotoxikus T sejt aktivációt eredményezhet

29 Őssejt transzplantáció Cél: A/ Daganatellenes kemoterápia okozta csontvelő-elégtelenség megszüntetése őssejt: csv, perifériás őssejt pool, idegen allograft vagy autograft B/ Hematológiai daganatok (leukémiák) esetében graft csv T sejtek, ill. a perifériás T sejtek megtámadják a szöveti antigéneket, de a leukémiás sejteket is. Így GVH mellett GV leukémiával is számolni lehet- és kedvező lehet a daganattal szembeni védekezésre. Hő shock fehérjék A daganatokból kivont hsp-el protektiv immunitást lehet indukálni (hsp70, hsp90, és grp94/pg96 fehérjék) Daganatból izolált gp96 egerekben memóriával bíró T sejt választ vált ki.

30 Nem specifikus immunterápia Nem antigénspecifikus aktiváció Típusai 1. Interferonok (IFN) IFN-1, IFN-2 Befolyásolják a makrofágok és NK sejtek aktivitását Fokozzák a DC sejtek citotoxikus T sejt aktiváló képességét Gátolhatják a sejtosztódást (hajas sejtes leukémia, CML) 2. Bakteriális adjuvánsok Aktiválhatják a hivatásos APC ket, DC-ket Segítik a tumorellenes tolerancia áttörését Élő, legyengített BCG, elölt Corynebacterium parvum szuszpenzió Melanoma, szuperficiális hólyagrák 3. Reguláló T sejtek inaktivációja Anti-CD25 ONTAK recombináns fehérje (anti-il2) cutan T sejtes lymphoma Tolerogén DC-k képződését elősegítő citokinek Treg által kifejezett CTLA-4 funkcionális gátlása Treg stimulálása GITR-agonistákkal (glükokortikoid indukált TNFreceptor)

31 Milyen tulajdonságoknak kellene megfelelnie egy ideális tumor-markernek? Magas specificitással rendelkezzen, jóindulatú elváltozásokban, egészségesekben ne legyen jelen zavaró koncentrációban Ézékenységet, szenzitiv, már a korai stádiumban is kimutatható legyen. Szerv-specifikus legyen. Összefüggést a daganat tömegével, annak stádiumával. Összefüggést a daganat progressziójával. Megbízható prediktív értéke legyen. Az ismert tumor-markerek a specificitást és a szenzitivitást illetően nem érik el a 100%-ot.

32 Gyakorlatban is alkalmazott tumor markerek Marker Diagnózis Szűrés Követés Prognózis CEA Carcinoembrionális Antigen C-sejt C-sejt Emlő, Colon, Tüdő, C-sejt AFP Alpha-Fetoprotein Máj Máj CA 19-9 Carbohydrate-Antigen 19-9 CA 15-3 Cancer-antigen 15-3 Hasnyálmirigy Hasnyálmirigy, epeutak Emlő Colon CA 125 Cancer-Antigen 125 Petefészek PSA Prostata Specific Antigen Prostata Prostata NSE Neuron-Specific Enolase Tüdő-kissejtes Tüdő-kissejtes Neuroendokrin SCC Sqamosus Cell Carcinoma Cervix, Nyelőcső Calcitonin C-sejt C-sejt C-sejt C-sejt HCG Human Chorio Gonadothropin TPA Tissue Polypeptide Antigen HTG Human Thyroglobulin CA 72-4 Trophoblast Throphoblast Trophoblast Hólyag Pajzsmirigy Gyomor-Petefészek 2 microglobulin Myeloma multiplex Myeloma multiplex

33