Tumor immunológia és immunterápia Prohászka Zoltán prohoz@kut.sote.hu Semmelweis Egyetem, III. Sz. Belgyógyászati Klinika MTA-SE Gyulladásbiológiai és Immungenomikai Kutatócsoport
Beltenyésztett egerek immunizálása syngen dagantsejtekkel rezisztenssé teszi az állatokat az adott tumorral szemben (1943) 1. Következtetés: A daganatsejtek immunogének 2. Következtetés: Az immunitás egy bizonyos daganattal szemben véd csak (nem rák, és nem valamilyen daganat, pl. hepatoma specifikus) Az újraoltásra (challenge) használt tumor Az immunizálásra használt tumor A B C D A + - - - B - + - - C - - + - D - - - +
Miért vall kudarcot az immunrendszer (és az immunterápiás próbálkozások) a tumorokkal szemben? A daganatokkal szembeni védelemhez a következő tényezők szükségesek: Azonosított epitópok (antigének) Hatékony ko-stimuláció, citokin környezet A védő immunitás kifejlődése Helyi felismerés Aktiváció a regionális nyirokcsomóban Szisztémás immunválasz kialakulása Target felismerés és elpusztítás a periférián Az immunválasz változása az új kihívások szerint (tumor escape) A daganatok környezetének változása, tumor heterogenitás
Marincola, TI, 2003
Model of cytotoxic T-cell (CTL) response to melanoma. Begley, J. et al. Clin Cancer Res 2008;14:4385-4391 GzB, granzyme B; Treg, T regulatory cell; VEGF, vascular endothelial growth factor; PgE2, prostaglandin E2; TGF-β, transforming growth factor-β; TAP, transporter associated with antigen processing; PD1, programmed death 1. Copyright 2008 American Association for Cancer Research
A tumor antigének immunogenitása Expozíció (állatmodell) Tumor Tu Ag Naiv állat immunizálása Védettség
A legjobban jellemzett tumor antigének Antigen Cyclin-dependent kinase 4 β-catenin Caspase-8 MAGE-1 MAGE-3 Tyrosinase Surface Ig idiotype Her-2/neu MUC-1 HPV E6 and E7 Antigen BCR Function Cell cycle regulator Signal transduction Apoptosis regulator Normal testicular proteins Melanin synthesis Receptor tyrosine kinase Underglycosylated mucin Viral gene products Expressed On Melanoma Melanoma Squamous cell carcinoma Melanoma, breast, glioma tumors; Melanoma Lymphoma Breast and ovarian cancer Breast and pancreatic tumors Cervical carcinoma
A tumorantigének jellegzetességei Tumorantigének Tumor specifikus antigének (TSA) Privát antigének Kémiai hatások Virális hatások Onkofetális ( csendes ) antigének Szövetspecifikus differenciálódási antigének Pontmutációval kialakult antigének Tumorokkal asszociált antigének (TAA) Egyéb sejtekben is kimutatható A jól karakterizál antigén készítmények hősokkfehérjéket (is) tartalmaztak A tumorantigének listájának legutóbbi állása: Novellino et al: A listing of human tumor antigens: March 2004 update. Cancer Immunol Immunother. 2004.
Suto&Srivastava (Science, 1995): A mechanism for specific immunogenicity of heat-shock protein chaperoned peptides Sikerült kimutatni, hogy a hősokkfehérjékhez peptidek vannak kapcsolódva A Hsp-asszociált peptidek hordozzák a tumorantigén sajátságot A Hsp-k önmagukban nem immunogének, csak a Hsp-peptid komplexekkel indukálható CTL válasz és váltható ki védettség az állatokban Ugyanakkor a Hsp-k szerepe elengedhetetlenül fontos, feltehetően receptor mediált, adjuváns szerep A Hsp-n hordozott peptidek re-prezentációra kerülnek, ugyanakkor az antigénprezentáló sejtek aktiválódnak és érésnek indulnak
A Hsp-peptid komplex immunogenitása Expozíció (állatmodell) Tumor Hsp Naiv állat immunizálása Védettség Peptid Hsp Naiv állat immunizálása Nincs védettség Peptid Naiv állat immunizálása Nincs védettség
A prezentoszóma: Export a Golgi-n keresztül Quality control grp78 gp96 Calnexin 8-10 Calreticulin 8-40 Efflux pumpa ER ER membrán MHC-I hc, beta 2-M ERp57 (PDI) TAPASIN TAP1 TAP2 Citoplazma Hsp70.1-2, hsp90α,β proteasome
A tumorantigén sajátságot hordozó peptidleves jellemzése Szinte lehetetlen a hősokkfehérjékről( és az MHC molekulákról) eluálható peptidek között tumorra specifikusat találni ( túl nagy a zaj ) Tumorok sokfélesége De: valószínűleg nincs is olyan, ami önmagában felelős A megoldás a GOD -hoz hasonlatos, tényezői: Véletlenszerű mutációs folyamat, melynek eredményeként csupán néhány megváltozott fehérjéből alakul ki a tumorokra jellemző antigén-ujjlenyomat A sejtek malignus transzformációja és a tumorantigének kialakulása parallel zajlik és szinte függetlenek egymástól (pl. lehet, hogy a p53 vagy a ras mutációja nem lényeges immunológiai szempontból)
Kb. 16000 Emberi fehérje A daganatok antigén ujjlenyomatának kialakulása Onkogének termékei Egy adott tumorra egy adott pillanatban jellemző mutációs (antigén) ujjlenyomat Egyéb gének termékei Idő (malignus transzformáció)
Az antigénprezentáció klasszikus formái Exogén antigének (idegen >> saját) Receptor-mediált felvétel ER TAP Endogén antigének (saját >> idegen) Proteaszóma Endoszóma APC MHCII+Ag peptid CD4+ Th MHCI+Ag peptid CD8+ Tc
Endogén antigének (saját >> idegen) Exogén antigének (idegen >> saját) Kapcsolat az extrinsic és intrinsic utak között: kereszt-prezentáció Savas kompartment FcR és MHCI pozitív Rab5a, CD1 és TF negatív? Proteaszóma Receptor-mediált felvétel ER TAP Endoszóma APC MHCII+Ag peptid CD4+ Th MHCI+Ag peptid CD8+ Tc
Antigénprezentáló sejtek: receptor-mediálta fagocitózis Scavenger receptor család (SRA, SRB, LOX-1, SREC-I, RAGE) PRR funkciójú receptorok (TLR, CD14, Hsp70?, Hsp90?) FcR Komplement receptorok (CR3) Lektin-domént tartalmazó receptorok (MR, DC-SIGN, Langerin, Dectin) Az utóbbi évek fontos új felismerése, hogy ezek a receptorok endogén ligandokat is felismernek (pl. Hsp), melyek szervezik, vezénylik a receptor-clusterek működését. További szervező tényezők a membrán lipid tutajok lehetnek.
Fázis I/II vizsgálatok a HSPPC-96 vaccinával: hypernephroma, melanoma Előállítható? Tolerálható? Biztonságos? Indukál immunválaszt? Indukál anti-tumor választ? DTH invivo ELISPOT in vitro Nyitott klinikai vizsgálatok 2.5-25-100 μg intradermális injekció Újabb 4 oltás Műtét Oltás előállítása 8 hét szünet 4 oltás Vége
Fázis II vizsgálatok a HSPPC-96 vaccinával 2: melanoma 64 IV stádiumú beteg került beválogatásra, 20 hetes oltási ciklus, több mint 2 év követés eddig 42/64 betegben lehetett sikeresen oltani Nem volt toxicitás Egy jelentős kisebbségben klinikai javulás észlelhető Anti-tu immunválasz (CTL) 23/42 esetben növekedett
Active specific immunotherapy in patients with renal cell carcinoma (RCC) using autologous tumor derived heat shock protein-peptide complex 96 (HSPPC-96) vaccine
Az immunszenzitizáló gyógyszerjelöltek elvárt tulajdonságai A daganatsejtekre kifejtett hatások Az adott specifikus onkogén útvonalat célozza 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 NKligandok mennyiségét Az immunrendszer sejtjeire gyakorolt hatás Ne legyen toxikus a haemopoesisre Ne lépjen kölcsönhatásba az antigénreceptorokkal (T-sejtes válasz), az NK receptor-ligand kapcsolattal és a kostimulátoros rendszerrel
Klinikai fázis Daganat lokalizáció/típus Klinikai stádium Betegek száma I Többféle, előrehaladott IV 16 I CML Krónikus fázis 20 II CML Krónikus fázis 40 II Kolorektális karcinóma IV, komplett rezekció 40 I/II Gyomor karcinóma Előrehaladott 20 I/II Melanoma Előrehaladott, III, IV 36 II Melanoma IV, th. rezisztens 45 III Melanoma IV, th naiv 350 II Non-Hodgkin ly. Low grade 17 I Hasnyálmirigy karcinóma I-III 10 I/II Hypernephroma IV 38 II Hypernephroma IV 72 III Hypernephroma I-IV, df post-nephr. 650 Parmiani et al, Clin. Canc. Res., 2004
Helyénvaló-e a hősokkfehérjéket passzív szerepbe kényszeríteni ( chaperone )? Chaperone (Oxford English Dictionary): Person, usually married or elderly women who, for the sake of propriety, accompanies a young unmarried lady in public as guide and protector. Az antigénprezentáció szempontjából nem
Quae medicamenta non sanat, ferrum sanat. Quae ferrum non sanat, ignis sanat. Quae vero ignis non sanat, insanabilia reportati oportet. -Hippocrates
1900 Kórokozó: A Oltás eredménye: Anti-A A B Anti-A Anti-B Idő: A B B Anti-B 2000 A A A A?? Anti-A Anti-A + Anti-A... +