TUMORSKA IMUNOLOGIJA

1. TUMORSKA IMUNOLOGIJA Prof.dr Ivana Hrnjaković Cvjetković Institut za javno zdravlje Vojvodine

2. Karcinogeneza (1) • Normalna ćelija prelazi u malignu zbog višestrukih genetskih promena • U nastanku tumora učestvuju : onkogeni i tumor supresorski geni

3. Karcinogeneza (1) • ONKOGEN je opšti naziv za gene koji prouzrokuju kancer. • ”Prijateljske” verzije ovih transformišućih gena prisutne su u normalnim ćelijama i zovu se proto-onkogeni.

4. Karcinogeneza (2) • Proto-onkogeni bivaju aktivirani • 1.tačkastim mutacijama • 2.posle translokacije blizu nekog aktivnog gena • 3.nakon rearanžiranja onkogena

5. Karcinogeneza (3) • TUMOR SUPRESORSKI GENI (ANTIONKOGENI) inaktivacija ili funkcionalni gubitak oba alela ovog gena neophodna je za nastanak tumora. • Prototip ovih gena je gen retinoblastoma Rb čiji je gubitak povezan sa retinoblastomom u dece i izgleda tumorom pluća i bešike • I gen p53. Kod 50% humanih tumora promenjen je ovaj gen

6. HEMIJSKI KARCINOGENI • Menjaju strukturu i funkciju DNK i/ili RNK ( promena redosleda baza, pucanje lanaca, nepravilno umnožavanje DNK, ometanje transkripcije) • Hemijska sredstva oslobađanje sadržaja lizozoma promena genetskog materijala • Promena belančevina u membrani ćelije odgovornih za međućelijsku komunikaciju

7. Hemijski kancerogeni (2) • Policiklični ugljovodonici, • aromatski amini, • nitrati koji se upotrebljavaju kao konzervansi hrane, • azbest koji se upotrebljava kao izolacijski materijal i • vinilhlorid koji se upotrebljava pri izradi plastike

8. FIZIČKI KARCINOGENI • Jonizujuće zračenje oštećuje DNK, izaziva lomove hromozoma i njihov abnormalni raspored. • Ultravioletno zračenje izaziva produkciju karcinogenih metabolita i indukciju pirimidinskih dimera i imunosupresiju što za posledicu ima rak kože.

9. VIRUSNA ONKOGENEZA (1) • DNK TUMORSKI VIRUSI transformišući geni ovih virusa kodiraju funkcije neophodne za razmnožavanje virusa i nemaju normalne homologne gene u ćeliji • RNK TUMORSKI VIRUSI nose transdukovane ćelijske onkogene koji nemaju nikakvu ulogu u replikaciji virusa

10. DNK tumorski virusi • 1.POLIOMAVIRUSI • SV40 virus ima tri rana proteina mali, srednji i veliki T antigen . Za transformaciju ćelije potrebna su 1 ili 2 T antigena. Transformišući proteini moraju neprekidno da se sintetišu da bi ćelije ostale u transformisanom stanju. • Oni grade čvrst kompleks sa ćelijskim supresorskim genima p53 i Rb što je bitno za proces transformacije.Izazivaju tu u miševa . U ljudi koji su primili SV40 sa poliovakcinom i koji su praćeni 25 godina nije registrovan nijedan slučaj tumora.

11. DNK tumorski virusi (papiloma virusi) • HUMANI PAPILOMA VIRUSI (HPV) izazivaju bradavice, genitalne kondilome, laringealne papilome, premaligna i maligna oboljenja vulve, cervixa, penisa i anusa.Kod karcinoma glića materice, penisa i vulve prisutna je integrisana DNK virusa u tumorskim ćelijama. • Tipovi 16 i 18 HPV imaju visoki rizik za nastanak karcinoma • Tip 31 HPV ima srednji rizik • Tipovi 6 i 11 smatraju se niskorizičnim za nastanak karcinoma

12. Papilomavirusi izazivaju genitalne bradavice • Genitalne bradavice izazvane papilomavirusima

13. Papilomavirusi uloga u nastanku kancera Papilomavirus

14. DNK tumorski virusi (papiloma virusi HPV) • Transformišući proteini HPV su rani proteini virusa E6 i E7. Oni mogu da obrazuju kompleks sa ćelijskim proteinima Rb i p53 • Verovatno je da su kofaktori uključeni u progresiju visokorizičnih HPV lezija u karcinome. Kofaktori su duvanski dim i koinfekcija HSV.

15. DNK tumorski virusi (adenovirusi) • Transformišu ćelije glodara • Rani proteini E1A vezuju se za ćelijski protein Rb • Rani protein E1B vezuje se za ćelijski protein p53. • Nije otkrivena nikakva veza između adenovirusa i humanih neoplazmi

16. DNK virusi ( herpes virusi) • HSV tip 2 povezan je sa karcinom grlića materice. Nije nađen specifični herpesvirusni transformišući gen. Moguće je da je mehanizam onkogeneze inserciona mutageneza. • EBV je povezan sa limfomom B ćelija, sa Burkitt – ovim limfomom i sa nazofaringealnim karcinomom. U ćelijama Bur. limfoma i nazof. karcinoma nalazi se DNK EBV (integrisana ili u epizomalnom obliku) i virusni antigeni.

17. EBV uloga u etiologiji Burkitt-ovog limfoma Epstein Barr virus Burkitt-ov limfom (limfom B celija)

18. DNK tumorski virusi (pooksvirusi i hepadnaviride) • Molluscum contagiosum virus prouzrokuje male benigne izraštaje kod ljudi. • HEPADNAVIRIDAE: HBV povezan sa hepatocelularnim karcinomom jetre (inserciona mutageneza)

19. RNK tumorski virusi (Retrovirusi) • RETROVIRUSI – direktno transformišući retrovirusi nose onc gen. Transformišući geni koje nose razni tumorski RNK virusi su ćelijski geni koje su ovi virusi prisvojili tokom evolucije i ugradili ih u svoje genome.Oni su veoma onkogeni u podesnim životinjama i za ćelije u kulturi.Retrovirusi bez onkogena imaju mnogo niži onkogeni potencijal. • HUMANI LIMFOTROPNI RETROVIRUS T ĆELIJA HTLV I • Uzročni je agens nekih kožnih oblika limfoma T ćelija odraslih

20. TUMORSKI ANTIGENI (1) • Mehanizmi koji mogu da izazovu pojavu tumorskih antigena: • Ugradnja virusne nukleinske kiseline u genom ćelije transformacija ćelije i pojava novih virusom indukovanih proteina • Mutacija promena strukture normalnih molekula • Otkrivanje dotle neizloženih determinanti

21. TUMORSKI ANTIGENI (2) • Pogrešno sastavljanje višečlanih antigena • Gubitak “tumor supresorskih gena “ najčešće delecijom 1 alela i tačkastom mutacijom drugog alela • Aberantna ekspresija fetalnih ili diferencijalnih antigena

22. TUMORSKI ANTIGENI (3) • TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI nalaze se samo u tumorskim ćelijama. • ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM otkriveni su na malignim i na nekim normalnim ćelijama – embrionalna tkiva

24. TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI (4) • 1.VIRUSNI ANTIGENI :tumor specifični antigeni na tumorima izazvanim onkogenim virusima produkti su virusnog genoma i isti su za sve različite tumore izazvane istim virusom. • Neki od tih antigena su na spoljnoj membrani ćelije a neki su unutar ćelije. • Najveći interes istraživača pobuđuju tumor specifični virusni antigeni na spoljnoj membrani transformisane ćelije.Oni su u prvo vreme rasta relativno jaki transplantacijski antigeni (TSTA). Kasnije ovi transplantacijski antigeni slabe i gube se.

25. TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI (5) • 2.INDIVIDUALNI TUMORSKI ANTIGENI su antigeni specifični za jedan određeni tumor. Tumori izazvani hemijskim sredstvima imaju jake individualne tumorske antigene. Ovi antigeni su specifični za svaki tumor i različiti su i u tumora izazvanih istim hemijskim sredstvom. Na početku malignog procesa ovi antigeni se ponašaju kao transplantacijski antigeni.

27. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (1) • 1.ONKOFETALNI ANTIGENI su antigeni asocirani sa tumorom koji se normalno mogu dokazati samo u embrionu dok ih nema ili su u tragovima kod odraslih organizama. Slabi su imunogeni te ne izazivaju reakciju odbacivanja tumora • Od ovih antigena najpoznatiji su karcinoembrionalni antigen i α-fetoprotein

28. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (2) • KARCINOEMBRIONALNI ANTIGEN glikoprotein nađen u fetalnom crevu • Nije prisutan na normalnim ćelijama kolona odrasle osobe • Dokazan na ćelijama raka kolona u ljudi i kod neoplazmi želuca, pankreasa i dojke. • Oslobađa se sa tumorskih ćelija i nalazi se u serumu i može se dokazati.

29. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (3) • Značaj dokazivanja karcinoembrionalnih antigena je prognostički: tokom lečenja i operativnog odstranjivanja neoplazme nivo ovih antigena opada i oni iščezavaju izseruma.Ako se kasnije ovi antigeni ponovo jave u serumu to je prognostički loše i znači recidiv malignog tumora ili pojavu metastaze. Međutim karcinoembrionalni antigeni su prisutni i pri zapaljenju kolona i pankreasa.

30. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (4) . • 2.α – fetoprotein je globulin koga normalno luče ćelije jetre i žumančane kese tokom embrionalnog razvoja.To je glavni serumski protein u ljudskom fetusu. • Nađen je i u bolesnika sa tumorom jetre . Ali se javlja i u cirozi jetre, hroničnom virusnom hepatitisu i ulceroznom kolitisu.

31. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (5) • 2.DIFERENCIJACIJSKI ANTIGENI antigen T limfocita ispoljava se na malignim ljudskim B limfocitima tokom hronične limfocitne leukemije antigeni krvnih grupa prisutni na eritrocitima u okviru ABO sistema krvnih grupa često je prisutan na ćelijama raka želuca.

32. ANTIGENI DOKAZANI NA TUMORIMA U LJUDI • 1.NEOANTIGENI Zajednički su za većinu tumora istog histološkog porekla. • 2.VIRUSNI ANTIGENI • 3.ONKOFETALNI ANTIGENI Posebano značajni su antigeni na površini pošto mogu da budu izloženi senzibilisanim limfocitima i/ili antitelima.

33. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (1) • U životinja koje su imunološki suprimirane zračenjem, hemijskim imunosupresivnim sredstvima (citostaticima, kortikosteroidima), antilimfocitnim serumom i neonatalnom timektomijom tumori se češće javljaju i brže napreduju.

34. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (2) • Bolesnici izloženi dugotrajnoj imunosupresivnoj terapiji, kao i deca sa imunodeficijencijama značajno češće obolevaju od malignih bolesti. • Opadanje imunološke reaktivnosti starenjem može da bude jedan od razloga češće pojave maligniih neoplazmi u starijih.

35. Indukcija antitumorskog odgovora T ćelija (UNAKRSNA PREZENTACIJA) • Tumorsku ćeliju fagocituje profesionalna APĆ • APĆ prezentuje tumorske antigene u sklopu svojih HLA molekula klase I i II na svojoj površini • CD4 limfocit prepoznaje tumorske antigene u sklopu HLA molekula klase II i izlučuje citokine • Aktivaciju CD8 limfocita izaziva prepoznavanje tumorskih antigena u sklopu HLA molekula klase I, kostimulatorno delovanje APĆ i citokini koje izlučuju CD4 limfociti

36. UNAKRSNA PREZENTACIJA

37. IMONOLOŠKI SISTEM I TUMOR (3) • EfektorniCD8 limfociti direktno prepoznaju i uništavaju tumorske ćelije reagujući sa kompleksom tumorskih peptida vezanih za molekule klase I HLA.Većina tumora poseduje antigene klase I HLA compleksa • Delovanje CD8 je jako podstaknuto IL –2.

38. IMONOLOŠKI SISTEM I TUMOR (3) • Većina tumora nema klasu II HLA te ne mogu biti prepoznati od CD4 limfocita (Th). • CD4 limfocitima tumorske antigene prezentuju antigen prezentujuće ćelije ( najčešće monociti – makrofagi) koji obrađuju i prezentuju tumorske antigene u sklopu sopstvenih HLA klase II.

39. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (4) • Aktivisani CD4 limfociti luče citokine (npr.IL2) koji aktiviraju CD8, makrofage, Lo limfocite, i B limfocite, Aktivisani CD4 luče limfotoksin i FNT (faktor nekroze tumora). • IL–2 ubrzava i stimuliše proliferaciju aktivisanih CD8, podstiče efikasnu i delotvornu reakciju destrukcije tumorskih ćelija pod uticajem efektornih citotoksičnih limfocita T (CD8).

40. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (5) • CD4 mogu da podstaknu uništavanje tumora i bez prisustva CD8 limfocita i to preko citotoksina.

41. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (6) • B LIMFOCITI I ULOGA ANTITELA • Antitela su dokazana u životinja sa indukovanim tumorima i u ljudi sa spontano nastalim tumorima. • U laboratorijskih životinja sa tumorima indukovanim retrovirusima potvrđena je izvesna zaštitna uloga antitela u početnoj fazi rasta tumora. Nije dokazana bilo kakva kontrola već razvijenih neoplazmi čak su postojali navodi o stimulaciji rasta nekih tumora posle unošenja specifičnih antitela (verovatno usled blokirajućeg efekta na CD8 nakon vezivanja ovih antitela za tumorske ćelije)

42. IMUNOLOŠKI SISTEMI I TUMOR (7) • Antitela izgleda mogu da se vežu za tumorske ćelije u cirkulaciji i spreče pojavu udaljenih metastaza. • Antitela koja aktivišu komplement mogu da liziraju malignu ćeliju za koju su se vezala. Ovo nije naročito bitan mehanizam in vivo.

43. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (8) • MEHANIZAM ANTITELO ZAVISNE CELULARNE CITOTOKSIČNOSTI daje bolje efekte destrukcije i lize tumorskiiih ćelija od reakcije posredovane ćelijama. Specifična antitela IgG klase se vezuju za ciljne tumorske ćelije i oblažu ih. Za Fc fragmente ovih antitela se vezuju se preko receptora za Fc fragment makrofagi i Lo limfociti destrukcija i liza tumorskih ćelija.

44. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (9) • NK ĆELIJE mogu da liziraju i ubijaju tumorske ćelije u direktnom dodiru bez prethodne senzibilizacije na njihove antigenske determinante. • Interferon i IL-2 mogu da povećaju citotoksičnu aktivnost NK.

45. Imunološki sistem i tumor (10) • MAKROFAGI u imunološkim zbivanjima tokom malignog procesa su: • 1.antigen prezentujuće ćelije • 2.efektori koji mogu da dovedu do lize transformisane ćelije nakon aktivacije delovanjem citokina (izlučenih od aktivisanih T limfocita specifično stimulisanih antigenom). Smatra se da IFN γ ima najizraženiju funkciju faktora aktivacije makrofaga.

46. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (11) • MAKROFAGI u svojstvu APĆ su važni za aktivisanje CD4 T ćelija. Nakon aktivacije CD4 tj. izlučivanja solubilnih citokina makrofagi postaju tumorocidni. • Aktivisani makrofagi izlučuju citotoksin TNF • TNF se vezuje za receptore za TNF na površini ćelija i direktno toksično deluje na maligne ćelije oslobađanjem slobodnih radikala. TNF može da deluje i direktno uništavajući proteine citoskeleta.

47. IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (12) • Makrofagi izolovani iz tumora koji se smanjuju pokazuju izrazitu tumorocidnu aktivnost dok makrofagi iz tumora koji progresivno rastu uglavnom nisu imali citotoksično delovanje. • Iznošena su mišljenja da makrofagi mogu postati citotoksični ( osim delovanjem citokina) takođe i nakon primene nespecifičnih stimulatora retikuloendotelnog sistema ( npr.endotoksina bakterija, BCG vakcine). Ovo je razlog primene BCG vakcine u pokušaju lečenja nekih malignih neoplazmi.

48. IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(1) • Tumor može da izbegne lizu akcijom CD8 limfocita zbog nemogućnosti HLA molekula klase I da sa peptidima tumora formira komplekse što je neophodno za delovanje CD8 limfocita • 2.Većina humanih tumorskih ćelija ne ispoljava na površini molekule klase II HLA tako da ne mogu direktno da aktivišu CD4 T helper limfocite

49. IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(2) • 3.Aktivacija CD4 T helper limfocita zahteva kostimulaciju od površinskih molekula B7 kojih nema na tumorskim ćelijama • 4.Neki tumorski produkti u stanju su da inhibišu razne funkcije limfocita i makrofaga i tako suzbiju antitumorski imuni odgovor

50. IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(3) • 5.Domaćin može da bude tolerantan na neke tumorske antigene usled izlaganja tih antigena imunom sistemu u neonatalnom periodu