Tumor immuno terápia: a tumor-specifikus immunitás kiváltása

1. Tumor immunoterápia: a tumor-specifikus immunitás kiváltása

2. TUMOR • Tumor (neoplázia): növekedési kontrol (immunosurveillance) alól elszabadult sejtek csoportja • Benignus (jóindulatú) korlátozott növekedés • Malignus (rosszindulatú) korlátlan növekedés (rák) • Metastasis: áttét • Carcinoma: embrionális ektoderma, vagy endoderma eredetű • Sarcoma: mezodermális kötőszövet (szövet, csont) „ • Leukémia: hematopoietikus sejt eredetű • Limfóma: csontvelői hematopoetikus sejtekből • A sejtek malignus transzformációja: • Kémiai karcinogén anyagok • Besugárzás mutáció , transzformáció • Vírusok

3. Nature Reviews Cancer4; 11-22 (2004); CYTOKINES IN CANCER PATHOGENESIS AND CANCER THERAPY A veleszületett és az adaptív immunválasz elemei.

4. A tumor felismerésének közvetett és közvetlen útjai

5. Tumorsejtek immun-átszerkesztése és szelekciója fejlődő tumor sejtek túlélő tumor sejt variánsok Nem transzformált sejtek Ellenőrzés alól elszabadult osztódó tumorsejtek, újabb variánsok

6. NKT sejtek NK1.1+, abTCR+ sejtek, CD1d-függő, MHC-tól független korlátozott repertoár: invariáns alfa lánc, béta lánc:Vb8.2,Vb2,Vb7; Vb11 (human) Glycolipidek, lipidek (saját és mikrobiális) hidrofil fejének felismerése (a-glycosphingolipid) a – galactosyl ceramide: IL-4, IL-10, IL-13, IFNg –t termel –> regulator funkció Tumor sejtek pusztítása in vitro!

7. A tumor immunsejtek által történő elpusztításának modelje

8. Nature Reviews Cancer2; 850-861 (2002); doi:10.1038/nrc928NEW ASPECTS OF NATURAL-KILLER-CELL SURVEILLANCE AND THERAPY OF CANCER < previousnext > NK sejtek és a tumorra adott immunválasz  

9. NK sejtek effektor funkciói, amelyek elpusztítják a tumorsejteket.

10. Az önfenntartó sejtszaporodáshoz vezető molekuláris útvonalak Sejtciklus Replikációs életszakasz Gén expresszió változás Apoptózis Anyagcsere

11. Tumor kialakulásában szerepet játszó gének: • tumor gének • 291 tumor gént azonosítottak, ez több mint 1 %-a a teljes genomnak • Ezek 90 %-a szomatikus mutáción esett át, 20 % embrionális mutációt, 10 % mindkettőt tartalmaz • Kromoszóma transzlokáció a leggyakoribb – kiméra gén • A legtöbb tumor gént azonosították leukémia, limfóma és szarkóma esetében. Ezek csak 10 %-át adják az összes tumoros betegségeknek • A legközönségesebb domén, amely a tumor gének által kódolt: protein kináz 2004-es felmérés

12. A tumorspecifikus antigén kialakulása karcinogén „privát antigének”

13. Kromoszóma transzlokáció Burkitt limfómában EBV fertőzés: c-myc az áthelyeződik az Ig H lánc enhancer régiójához – B sejtek korlátlan növekedése

14. Onkogén: • a sejttranszformációt kiváltó fehérjét kódoló gén • 1910: Rous sarcoma virus: v-src (c-src) 1966 Nobel díj • (csirke szarkóma sejtek szűrlete RNS vírust tartalmaz) • Normális sejtekben: proto-onkogének, a sejtproliferációt, sejtciklust, túlélést, illetve apoptózist szabályozó fehérjék • Mutáció, transzlokáció következtében megváltozik: • aktivitásuk, • mennyiségük, • funkciójuk

15. Immortalizáció: hallhatatlan sejtek • Initiation (mutáció) – transzformáció- Promotion:osztódási képességfokozódik • Kiváltó okok: • - Xeroderma pigmentosum: UV specifikus endonuclease (DNA repair) hiánya bőrrák • - Vírusok: (15 %), DNS vírusok - RNS vírusok (citoplazmában) • SV40 (papilloma virus), polyoma - retrovírusok • ·   Oncogen: rák-gén -> a transzformációt kiváltó fehérjét kódoló gén • Rous sarcoma virus: v-src (c-src) • ·  Proto-onkogens (cellular oncogens): sejtosztódást ellenörzö fehérjék csoportja

16. Onkogének csoportosítása, funkciója: • sejtosztódást indukáló (GF or GFR, szignál fehérje, transzkripciós faktor) • sejtosztódást gátló : tumor szuppresszor gének (anti-onkogének) : • Rb, p53 mutációja • programmozott sejthalál (apoptózis) szabályozó fehérjéi: bcl2 • Protoonkogén • carcinogén v. vírus hatására • Onkogén

17. Sejt ciklus: tumor szuppresszor fehérjék ellenőrzése alatt áll • G1 fázisban külső+belső jelek alapján döntenek a nyugvó állapot vagy a sejtciklusba lépés között • További ellenőrzési pontok későbbi fázisban • Tumor szuppressziós útvonalak gátoltak a tumorsejtekben • retonoblastoma (RB) út: E2F transzkripciós faktorok által ellenőrzött gének (sejtciklus) expresszióját gátolja, foszforilációtól függően inaktiválódik, a cyclin dependens kinázok szabályozzák • P53 út: apoptózist aktivál, gátolja a sejtciklusba lépést (CDK inhibitort aktivál) • Normális sejtben a RAS útvonal tartós aktiválása aktiválja az RB és p53 utat-> befagyasztja a sejtciklust - védekező mechanizmus • TGFb út: ser/thr kinázok aktiválása -> SMAD transzkripciós faktorok aktiválása sejtciklust szabályozó gének (CDK gátlók, Myc onkogén).

18. A tumor és az immunrendszer

19. Tumorsejtek támadása a gazdaszervezet T sejtjei ellen

20. Tumorsejtek megszöknek a T sejt felimerés elől • Tumor sejtekben az antigén processzálása gátolt: • MHCI, TAP, proteaszoma • FasL expresszió növelése • T sejtek apoptózisa, • Gátló citokinek termelése (IL-10, TGFβ)

21. Tumor „megszökése” az immunrendszer elől: • ·      alacsony MHCI expresszió, csökkent prezentáció • ·      nincs MHCII expresszió - TH sejteket nem aktivál • ·      kostimulátor molekulák (B7) hiánya • ·      tumorsejt terméke elnyomja immunválaszt (TGF, IL-10) • ·      a gazdaszervezet toleranciája • ·      mutáns tumor sejtek elszaporodása, amelyek nem expresszálnak peptid-MHCI komplexet • ·      antigén moduláció: tumor antigének elveszitése, vagy elrejtése ellenanyagok által • ·      rezisztens tumor kialakulása • ·      tumor antigének elfedése sziálsav tartalmu mukopoliszaharidok által - „antigen masking”

22. A tumor antigéneket felismerheti mind a természetes, mind a szerzett immunrendszer. • A gazdaszervezet citokin termelése elnyomhatja a tumor képződést az infekció, gyulladás és az immunválasz szabályozása révén • A tumor sejtek felhasználhatják a gazda citokinjeit a szaporodás elősegítésére, az apoptózistól való megmenekülésre és a szétterjedésre • Citokinek szisztémás alkalmazása anti-tumor hatású, de súlyos toxikus mellékhatásokkal jár, mint pl. infekció, ez behatárolja az alkalmazást. • Tumor sejteket genetikai manipulációval módosítani lehet immunstimuláló citokinek termelésére, ezek tumor vakcinák alapjait képezhetik • CTLA-4 blokkoló receptor gátlása ellenanyaggal ígéretes stratégia a tumor vakcina hatékonyságának növelésére, de rizikó faktor –saját antigénekkel szembeni toleranciát is elnyomhatja.

23. IMMUNTERÁPIA CÉL: a gazdaszervezet tumorspecifikus immunválaszának fokozása Tumor antigének: Tumor sejtekben a mutációk gyakorisága nagy => fehérje expresszió a normálistól eltér Oncogén virusok által indukált tumor: vírus fehérjék expressziója (CTL aktiválás) Abnormális szerkezetű lipidek, szénhidrátok szintézise (B sejtek aktiválása) Tumor specifikus antigének -normális sejten nincs Tumor asszociált antigének - normális sejten is van -tolerogén

25. CD8+ Tc-sejt A tumor és az immunrendszer egymásrahatása - a tumor ellenes immunválasz kialakulása Tumor-specifikus CTL indukció Citokinek Tumor antigének szeparálása Dendritikus sejtek feltöltése Tumor-specifikus CTL Genetikai módosítás (MHCII expresszió)

26. A tumorsejtek transzfektálása B7 –tel, vagy GM-CSF –el növeli a tumor immunogenitását

27. TUMOR ANTIGÉNEK • Tumor ellen gazdaszervezet immunválasszal reagál: • limfocita függő • Specifikus • tumor ellenes ellenanyagok • memória van • „Immunsurveilance” - tumor elpusztítására • tumor specifikus antigének (TSA) - csak az adott tumorra jellemző • MHC-hez kötődött peptidek • tumorhoz asszociált antigének (TAA) - embrionális gének termékei- mennyiségi növekedés 50x- 100x • Tumor antigének izolálása: • cDNS könyvtárból - CTL segítségével, • tumor sejtek felszínéről savas elucióval

28. Citotoxikus T sejt klónok előállítása: in vitro: melanoma sejt tenyészet (tumorból) + limfociták (betegből)  Tumor specifikus CTL Tumor  cDNS könyvtár transzfektálás MHCI+ célsejtekbe : Tumor antigént bemutató sejtek Együtt tenyésztés, amelyik sejt elpusztult az tartalmazta a megfelelő tumor peptidet Izolálás, szekvenálás tumor ag.

29. Természetes módon processzált tumor peptidek előállításának módjai • Peptid bejuttatása a sejtbe: • Liposzóma (MHCII) • Kiméra baktérium (MHCII) • Vírus kiméra –minigen (MHCI)

30. Peptidek terápiás alkalmazása Szintetikus peptidekTermészetes peptidek Előny Immunválasz specifitása sokféle ag keveréke Korlátlan mennyiség több betegnél Nagy tisztaság CD4 CD8 T akt. Kevés tumor sejten ellenőrizhető CD4, CD8 T aktiválás Hátrány Tumorspecifitásra nincs bizonyíték, sok tumor sejt kell Néhány betegnél, alacsony koncentráció Mutáns sejtek megszökhetnek, autoimmunitás kialakulhat Autoimmunitás kialakulhat

31. Therapeutic cancer vaccines Pramod K Srivastava The immunological bases of current approaches to therapeutic cancer vaccination (or ‘vacci-treatment’) have been established for a decade or longer. The new developments lie mostly in the lessons learnt from clinical testing of these approaches. Three lessons are particularly worthy of note. First, recently completed randomized Phase 3 trials suggest that vacci-treatment with autologous dendritic cells expressing prostatic acid phosphatase (for prostate cancer) or with autologous tumor-derived heat shock protein (gp96)–peptide complexes show promise in enhancing survival of cancer patients. These two approaches are undergoing further randomized clinical testing. Second, immunological monitoring of many clinical trials has failed to identify a surrogate marker for clinical outcomes. Finally, an increasing volume of literature suggests that protective immunity to human cancers is elicited by the mutated antigenic repertoire unique to each cancer.

32. Stratégiák a kísérletes tumor immunterápiára

33. Ellenanyag terápiák

35. Passzív immunterápia: Sejtek vagy ellenanyagok közvetítésével • Sejtes adaptív terápia: LAK sejtek, TIL - ex vivo kezelt sejtek visszaadása • Ellenanyagok. : tumor specifikus • immunotoxin: ricin- célzott-dózis alcsonyabb • toxin bejut tumorsejtbe • koktél ellenanyagok, (antigén vesztés miatt) • B lymphoma: CD19, CD20, CD30 specifikus ellenanyagok • anti-idiotípus ellenanyagok - ADCC • humanizált elenanyagok, egyláncú ellenanyagok • heterokonjugátumok: tumor és CTL specifikus - összekapcsol

36. Tumor - ellenanyag terápia Monoklonális ellenanyagok Előnyök: specifitás, (tumor specifikus (?) ill. tumor-asszociált antigének) homogenitás, affinitás, mellékhatások csökkenése Hátrányok: nagy molekula tömeg - kedvezőtlen biodistribúció, immunogenitás Alkalmazás: ellenanyag (mechanizmus?) immunkonjugátumok: „mágikus golyó”- ellenanyag +radioaktív izotóp, toxin, drog „pro-drog” bi-specifikus ellenanyagok rekombináns ellenanyagok

37. Monoklonális ellenanyag -drog konjugátumok Drog: calicheamicin (kétszálú törés DNS-en), doxorubicin - anti-tumor antibiotikumok szelektív - szisztémás toxicitást csökkenti CD33+calicheamicin - AML (akut myeloid leukémia) 20% -nál BR96-DOX - colon carcinoma, tüdőrák, mellrák modell - ember? „minimal” betegség esetén használható Radioaktív jelöléssel ellátott ellenanyagok Radioimmunoterápia (RIT) hosszútávú teljes remisszió gyakori: Non-Hodgkin lymphoma, CLL ellenanyagok: anti-idiotípus CD20, CD22 HLA- DR10

38. B sejtes limfóma kezelése idiotípus-specifikus monoklonális ellenanyaggal • Szelektív kötődés limfóma sejtekhez • Komplement- közvetített tumor sejt lízis

39. „Signaling” ellenanyagok membrán receptorok keresztkötése - szignál  intracelluláris jelátadás válasz: apoptózis anti-CD20 (Rituximab) CD20: B sejteken, Ca2+ csatorna, Non-Hodgkin lymphoma: 50% Her2 (neu) (Herceptin) Her-2 protoonkogén terméke, EGFR család mellrák: 14% anti-CD52: Campath-1H CLL, T prolimfocitás leukémia Mab kezelés: nem szünteti meg a tumort - alvó állapot szignaling megváltozik keresztkötés- hipercross-linking Solid tumor: anti-Her-2: receptort gátolja és down-regulálja tirozin kináz jel  növekedés gátlás: CDK inhibitor

40. Kombinációs terápia: • DNA sérülést okozó kemoterápia, sugárterápia hatékonyságát növeli, mellékhatások nélkül • Szignál a tumor sejtben • Szignál a gazda szervezet immmunrendszerében : CD40, •  Fas közvetített apoptózis - gátolt a tumor sejtben • ellenhatás: effektor sejt apoptózisa - immunterápia: FasL expresszió fokozás tumor sejten

41. ”Antibody directed enzyme-prodrog” terápia (ADEPT) • ellenanyag (carciniembrionális antigénre specifikus) F(ab’)2, humanizált, + enzim (pl. alkalikus foszfatáz, aminopeptidáz) konjugátum • - anti-enzim ellenanyag (IgG) - enzimet inaktiválja, IC kiürül • -pro-drog: nem toxikus, enzimtől függő átalakulás, tumorban lokalizáltan, • Előnyök: sok, kis méretű molekula - könnyü penetráció • rövid életidő  • Metoxipolietilén glikol (MPEG) - directed enzyme/prodrog terápia • Biokompatibilis, szintetikus polimer - tumorban felgyülemlik • Immunogenitás csökken- ismételten használható • Immunszupresszió nem szükséges

42. Enzim - Pro-drog terápia

43. Adoptív sejt-transzfer terápia: limfocitákat depletáló kemoterápia után Melanoma metasztázis kezelésére

44. Vaccines to protect against HPV infection and the subsequent risk of cervical cancer have recently become available, based on virus-like particle (VLP) technology. VLPs are produced by expressing the capsid proteins of the virus using recombinant DNA technology. When expressed in eukaryotic cells, the L1 major capsid protein self-assembles into 360-mer particles that physically and immunologically resemble the native virion. These highly immunogenic particles can, when administered as a vaccine with alum based adjuvants, protect not only against infection with the HPV types incorporated in the vaccine and some cross-reactive HPV types but also against the consequent premalignant disease Protection is durable over at least five years, and the vaccine appears to protect nearly 100% of immunised subjects. Human Papilloma Virus Az összes tumoros megbetegedés 5-10%-a HPV fertőzés következménye. A méhnyakrák 100%-ban HPV fertőzés következménye!

45. Human papilloma virus

47. A tumornövekedéssel párhuzamosan kifejlődő anti-tumor válasz modellje A tumorsejtek aktívan elnyomják a kialakuló tumor-specifikus immunválaszt

48. Az anti-tumor válasz manipulációja terápiás célú vakcináció által, a tumor kialakulása után immunogén

49. Az anti-tumor válasz manipulációja megelőző célú vakcináció által Tumor-specifikus memóriasejtek reaktiválása

50. Inducing Tumor Immunity through the Selective Engagement of Activating Fc Receptors on Dendritic Cells A gátló FcgRIIb eltávolítása a dendritikus sejtekről fokozza azok érését és anti-tumor hatását Tumor elleni vakcina előállítása: ?FcgRIIb gátlás, vagy IgG Fc megváltoztatása mellett IC adása DC-nek? Alexis M. Kalergis and Jeffrey V. Ravetch