Sejten belüli jelátviteli folyamatok és jelentőségük az immunológiában

Átírás

1 Sejten belüli jelátviteli folyamatok és jelentőségük az immunológiában ORFI Immunológiai Továbbképzés Budapest, márc. 7. Dr. Mócsai Attila Semmelweis Egyetem ÁOK Élettani Intézet

2 Az immunrendszer működése Felismerés Eltávolítás Felismerés zavara Súlyos fertőző betegségek Autoimmun betegségek

3 Az immunrendszer működése Felismerés Eltávolítás

4 Az immunrendszer működése Felismerés Jeltovábbítás Eltávolítás Nagyon összetett folyamat Sok sejttípus és molekula

5 A B-sejtreceptor jelátvitele

6 Az immunrendszer működése Felismerés Jeltovábbítás Eltávolítás Nagyon összetett folyamat Sok sejttípus és molekula Köztük nagyon sok kináz Lehetséges támadáspontok? JELÁTVITELI TERÁPIA

7 A tirozin-kinázok Intracelluláris jelátvitelben vesznek részt Receptor tirozin-kinázok Inzulin-rec., EGFR, stb. Nem-receptor tirozin-kinázok Src-család, Btk-család, Syk, stb. (MAP-kinázok nem!) Minden sejttípusban jelen vannak Nagyon sokféle funkció

8 Kinázok, mint terápiás támadáspontok? Immunválaszban nagyon sok kináz vesz részt van miből válogatni magasabban és alacsonyabban is vannak kinázok Kinázok druggable molekulák enzim-aktivitás jól gátolható; alacsony toxicitás kináz-gátlószerek kifejlesztése technikailag megoldott Specificitás vs. multi-targeting? mindkettő lehet előnyös kinázok esetén mindkettő megoldható Kináz-gátlószerek kismolekulák olcsó előállítási költség szájon át szedhetők Kináz-gátlószerek már a klinikumban vannak hematológiai daganatok: imatinib, nilotinib, dasatinib nem-hematológiai daganatok: gefitinib, erlotinib

9 A Gleevec története Imatinib Chronic phase Bcr-Abl fúziós fehérje Blast crisis CML

10 Tirozin-kináz-gátlószerek Onkológiai alkalmazás (jelenleg)

11 Tirozin-kinázok immunológiai és gyulladásos folyamatokban?

12 A rheumatoid arthritis idővonala 1897 Bayer develops aspirin 1939 Autoimmunity causes arthritis 1941 RA as a distinct clinical entity 1948 Rheumatoid factor isolated 1950s Steroids in the treatment of autoimmunity 1988 Methotrexate for treating RA 1998 Infliximab for Crohn s disease 1998 Etanercept for RA 2001 Imatinib for CML 2006 Rituximab for RA 2009 Tocilizumab for RA 2012 Tofacitinib for RA Célzott terápia Mócsai, Kovács and Gergely, BMC Med 2014

13 A célzott terápiák kifejlesztése Betegség megértése Célmolekula azonosítása Gyógyszerfejlesztés

14 Az RA sejtes résztvevői Feldmann, Nat Rev Immunol 2002

15 Citokin-hálózatok RA-ban McInnes and Schett, Nat Rev Immunol 2007

16 Intracelluláris jelátviteli folyamatok A B-sejt-receptor jelátvitele Citokin-receptorok jelátvitele

17 A célzott terápiák jellemzői és támadáspontjai Biológiai terápiák sejtfelszíni receptorok gátlása Kismolekulájú gátlószerek sejten belüli jelátvitel gátlása Citokinhálózatok Egyéb folyamatok Elsősorban kináz-gátlószerek

18 Biológiai terápiák és kismolekulás gátlószerek általános jellemzői Biologics Small molecules Chemical composition Protein Organic small molecule Structure Known sequence, variable 3D structure & glycosylation Well-defined structure Molecular weight > 1 kda <700 Da Stability Protease and heat-sensitive Mostly stable Administration Parenteral Oral In vivo half-life (Usually) Long (Usually) Short Target Extracellular Intracellular Mechanism of action (Usually) Blocking, depletion (Usually) Enzyme inhibition Specificity High Low/variable Manufacturing cost High Low/variable Degradation Catabolism Metabolism Generics Biosimilar Identical Mócsai, Kovács and Gergely, BMC Med 2014

19 Syk: Egy hemopoetikus-specifikus kináz Számos receptor jelátvitele TCR, BCR, FcR integrinek, C-típusú lektinek, stb. A jelpálya legtetején legelső ponton vesz részt megkerülhetetlen tényező Mócsai et al., Nat Rev Immunol 2010

20 A B-sejtreceptor jelátvitele B-sejtek fejlődése és túlélése Autoantitesttermelés B-sejtek általi antigénprezentáció

21 A Syk szerepe a B-sejtek fejlődésében és túlélésében Wild type Syk KO B-cells Turner et al., Nature 1995

22 A Syk szerepe oszteoklasztokban WT Syk KO TRAP Staining In Vitro Resorption Mócsai et al., PNAS 2004

23 Immunoreceptor signaling Osteoclast development Integrin signaling Innate & necrosis recognition Syk Syk Syk Syk Inflammation

24 Syk szerepe arthritisben?

25 A Syk szerepe autoantitest-indukált arthritisben Ankle thickness (mm) WT Control WT Arthritis 2.9 WT Syk KO 2.6 Syk KO Arthritis Days post serum transfer Jakus et al., Arthritis Rheum 2010

26 Másodlagos károsodások arthritisben Vad típus Kontroll Vad típus Arthritis Syk KO Arthritis Video 8 Jakus et al., J Exp Med 2009 Jakus et al., Arthritis Rheum 2010

27 A Syk gátlása rheumatoid arthritisben Számos jelpálya gátlása B-sejtek makrofágok neutrofilek oszteoklasztok Mócsai et al., Nat Rev Immunol 2010

28 A JAK-STAT jelpálya Citokin-receptor JAK JAK Extracelluláris tér Citoplazma Legrövidebb út a sejtmagba STAT STAT DNS STAT Sejtmag Génátírás

29 Az RA patogenezisében szerepet játszó citokinek IFNα, IFNβ IL-6 IL-7 IL-10 IL-12 IL-15 IL-21 IL-23 IL-1 IL-17 IL-18 TGF-β TNF JAK-STAT jelpálya

30 Mi a JAK kinázok biológiai funkciója?

31 A JAK kináz-család felfedezése és tagjai Eredetileg: Just Another Kinase egy újabb kináz-család azonosítása szekvencia alapján funkció teljesen ismeretlen Később: Janus-kinázok (Kétarcú kinázok) két kináz-domén jelenlétére utal az egyik kináz-domén inaktív A JAK-család tagjai: JAK1 JAK2 JAK3 TYK2

32 Az első tudományos áttörés: JAK3 SCID Nature 1995, 377: Science 1995, 270:

33 A JAK kinázok szerepe Type I receptors: JAK JAK IL-2 IL-4 IL-12 IL-3 Epo G-CSF GM-CSF Jak1, Jak3 Jak2, Tyk2 Jak2 Type II receptors: IFNγ IFNα IFNβ IL-10 Jak1, Jak2 Jak1, Tyk2 STAT Citokin-jelátvitel Transcriptional regulation

34 A JAK kinázok szerepe

35 Receptorcsalád Citokin-receptor Jelátvitel I-es típusú citokin-receptorok (van extracelluláris WSXWS szekvencia) II-es típusú citokin-receptorok (nincs extracelluláris WSXWS szekvencia) A JAK kinázok szerepe IL-2-receptor (γc) IL-3-receptor IL-4-receptor (γc) IL-5-receptor IL-6-receptor IL-7 receptor (γc) IL-9-receptor (γc) IL-11-receptor IL-12-receptor IL-13-receptor IL-15-receptor (γc) IL-21-receptor (γc) IL-23-receptor G-CSF-receptor GM-CSF-receptor EPO-receptor GH-receptor Leptin-receptor PRL-receptor TPO-receptor IFN-α-receptor IFN-β-receptor IFN-γ-receptor IL-10-receptor IL-22-receptor JAK1, JAK3 JAK2 JAK1, JAK3 JAK2 JAK1, JAK2, TYK2 JAK1, JAK3 JAK1, JAK3 JAK2 JAK2, TYK2 JAK1, JAK2, TYK2 JAK1, JAK3 JAK1, JAK3 JAK3 JAK2 JAK2 JAK2 JAK2 JAK2 JAK2 JAK2 JAK1, TYK2 JAK1, TYK2 JAK1, JAK2 JAK1, TYK2 JAK1 Németh and Mócsai, Figyelő 2017

36 JAK mutációk emberben és egérben Janus-kináz Humán mutáció Egér mutáció JAK1 (Gain-of-function ALL) Knockout perinatális letalitás, SCID JAK2 Gain-of-function (V617F) myeloproliferatív betegségek Knockout embrionális letalitás (vérképzés zavara) JAK3 Genetikai hiány SCID Knockout SCID TYK2 (Genetikai hiány Hyper IgE) Knockout fertőzések elleni védelem zavart szenved (csökkent vagy fokozott érzékenység) Németh and Mócsai, Figyelő 2017

37 Összefoglalva Haemopoiesis JAK2 Egyebek Bonyolult... (Immunfolyamatok: főleg JAK1, JAK3)

38 A JAK-család gátlása NIH (John O Shea) Pfizer Tofacitinib JAK3 (+ többi JAK) gátlószere Számos citokin jelátvitelének egyidejű gátlása

39 A legfontosabb JAKgátlószerek szerkezete Schwartz et al., Nat Rev Drug Discov 2017

40 Jak gátlószerek klinikai státusza (Phase II vagy későbbi) Drug Target Status Diseases Ruxolitinib (INC424) Tofacitinib (CP690550) JAK1, JAK2 JAK3>JAK1>> (JAK2) FDA and EMA approved Phases II, III Phases II, III Phase II Phase II Phase II FDA approved, EMA approval recommended FDA approval recommended Phase II Phase II Myeloproliferative neoplasms Various cancers GVHD RA AA Vitiligo, AA, psoriasis, AD (topical) RA Psoriasis and psoriatic arthritis, UC, juvenile idiopathic arthritis, AA, Crohn's disease, ankylosing spondylitis, kidney transplant Psoriasis, AA, AD (topical) Oclacitinib JAK1 FDA approved Canine allergic dermatitis Baricitinib (INCB28050, LY ) JAK1, JAK2 EMA approved Phase II RA GVHD, giant cell arteritis, diabetic nephropathy Decernotinib (VX509) JAK3 Phases II, III RA Upadacitinib (ABT494) Filgotinib (GLPG0634) JAK1 JAK1 Phase III Phases II, III Phase II Phase III Phases II, III RA UC, Crohn's disease AD RA UC, Crohn's disease Itacitinib (INCB039110) JAK1, JAK2 Phase II Psoriasis, RA, pruritus Peficitinib (ASP015K) Pan-JAK Phase III RA PF JAK3 Phase II RA, AA, UC PF JAK1, TYK2 Phase II Psoriasis, AA, UC BMS TYK2 Phase II Psoriasis Schwartz et al., Nat Rev Drug Discov 2017

41 A tofacitinib és a fostamatinib RA-ban Tofacitinib (JAK-gátlószer; ORAL Solo Trial) Fostamatinib (Syk-gátlószer; TASKi1 Trial) Percent responders Placebo Tofacitinib 5 mg b.i.d. Tofacitinib 10 mg b.i.d. Percent responders Placebo Fostamatinib 150 mg o.d. Fostamatinib 100 mg b.i.d. 0 ACR20 ACR50 ACR70 0 ACR20 ACR50 ACR70 Side effects infections headache LDL elevation neutropenia Side effects diarrhea neutropenia Gomez-Puerta and Mócsai, Curr Top Med Chem 2013

42 A tofacitinib és a fostamatinib specificitása Tofacitinib (JAK) Fostamatinib (Syk) Davis et al., Nat Biotechnol 2011

43 A tofacitinib és a fostamatinib specificitása Tofacitinib Sorszám Kináz K d (nm) 1 JAK3 0,16 2 JAK2 0,58 3 JAK1 1,6 4 TYK2 4,8 5 DCLK CAMK2A GRK MAP4K ULK DCLK BMP2K Fostamatinib Sorszám Kináz K d (nm) 1 FLT3 0,71 2 STK16 1,7 3 PDGFRB 3,3 4 JAK2 3,5 5 MLK2 3, ULK FLT NEK SYK ULK JAK1 21 Németh and Mócsai, Figyelő 2017 Davis et al., Nat Biotechnol 2011

44 A tofacitinib A JAK-család nagyon specifikus gátlószere főleg JAK3, de többi is Több citokin-jelpálya egyidejű gátlása Nincs folyamatos és teljes gátlás ezért nincs SCID Orálisan adagolható kismolekulájú gátlószer

45 Tirozin-kinázok autoimmun gyulladásos betegségekben Lehetséges új terápiás támadáspontok

46 Köszönetnyilvánítás