Ανοσολογία του καρκίνου

Ανοσολογία του καρκίνου
38, 39 / Ρ. Τσιτσιλώνη ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ Ανοσολογία του καρκίνου Ανοσοθεραπεία

Ανάπτυξη των όγκων και μετάστασή τους

Η μοριακή βάση δημιουργίας καρκίνου

Μοντέλο διαδοχικών γενετικών αλλοιώσεων σε μεταστατικό καρκίνο του εντέρου
MCC MSH2 MLH1 PMS1/2 GTBP Fearon, 1992

Κάποιοι ιοί προκαλούν κακοήθη μετασχηματισμό των κυττάρων
Ανθρώπινοι καρκίνοι σχετιζόμενοι με ιικές λοιμώξεις: Τ κυτταρικές λευχαιμίες/λεμφώματα : HTLV-1 (human T-cell leukemia virus 1) σάρκωμα Καposi : HHV-8 (human herpes virus 8) & HIV-1 καρκίνος του τραχήλου της μήτρας : HPV (human papillomavirus) ηπατοκυτταρικός καρκίνος : HBV (hepatitis B virus) & HCV (hepatitis C virus) λέμφωμα Burkitt : EBV (Epstein-Barr virus)

Κύριοι σταθμοί στην Ανοσολογία του Καρκίνου
1908: positive mechanism eliminating transformed cells 1965: # immunological memory for cancer cells (mice) # immune surveillance-recognition and destruction of non-self tumor cells on their appearance 1970: lymphocytes can kill autologous melanoma cells 1991: cloning of the first tumor antigen (Belgium) 1995: licensed DCs elicit tumor-specific immune responses 2003: therapeutic & prophylactic vaccines in the market

Θεραπεία καρκινοπαθών με ζωντανά βακτήρια
Coley’s toxin Bacterial preparation/Vaccine (Streptococcus + Staphylococcus) William Coley sarcomas 10% cure rate Coley, 1893

Θεραπεία καρκινοπαθών με ζωντανά βακτήρια
Ahiwar et al., 2011

Ανοσολογική μνήμη για τα καρκινικά κύτταρα
IMMUNIZE CHALLENGE OUTCOME KILLED TUMOR CELLS VIABLE TUMOR CELLS control no growth growth Mitchison, 1967

Τα λεμφοκύτταρα «εκπαιδεύονται» για να λύουν καρκινικά κύτταρα
tumor cells from melanoma patient lymphocytes from the same melanoma patient MLTC for one week recovered lymphocytes can kill melanoma cells recovered lymphocytes can proliferate Parmiani et al, 1971

Κλωνοποίηση του πρώτου καρκινικού αντιγόνου
1. CTL generation 3. Transduce eukaryotic cells or bacteria with tumor cDNA libraries Τu 3 CTL 3 CTL 1 Τu 1 4. Test for lysis by CTL CTL 2 Τu 2 5. Clone Ag by direct packaging in λ-phages 2. Screening + Lysis CTL sensitive CTL 1 + 1st human tumor antigen = MAGE-1 (melanoma) Lysis CTL sensitive CTL 2 + Lysis CTL sensitive CTL 3 + No lysis CTL resistant CTL 4 Van den Eynde et al, 1991

Τα «αδειοδοτημένα» DCs επάγουν ογκοειδικές ανοσοαπαντήσεις
deLuca & Gommerman, 2012

Εμπορικά διαθέσιμα αντικαρκινικά εμβόλια
HPV vaccine (h. cervical cancer) HBV vaccine (liver cancer) mucin I (colon cancer) ? breast cancer? pancreatic cancer? Προφυλακτικά Sipuleucel-T, ProstVac (prostate cancer) Oncophage (kidney cancer, metastatic melanoma, glioma) OncoVEX (melanoma, head & neck cancer) mAbs (Herceptin, Rituxan, Mylotarg, etc) CimaVax-EGF (lung); Neuvenge (breast, bladder, colon, ovarian); NeuVax (HER/neu tumors); BiovaxID (follicular lymphoma); ADXS31 (renal, colon); SCIB1(melanoma) Θεραπευτικά Finn OJ, 2003; Gulley et al., 2011

Why Stimulate the Immune System vs Cancer?
Because immune cells: travel through the body can be stimulated by tumors are non toxic offer “constant chemotherapy” have memory can protect against relapse

Η φύση των καρκινικών αντιγόνων
Ογκοειδικά αντιγόνα (tumor specific antigens; TSA) παρόντα μόνο στα καρκινικά κύτταρα γονίδια που εκφράζονται ειδικά από τους όγκους φυσιολογικά γονίδια που έχουν υποστεί μεταλλάξεις b. Ογκοσχετιζόμενα αντιγόνα (tumor associated antigens; TAA) παρόντα στα καρκινικά κύτταρα και σε μερικά φυσιολογικά κύτταρα φυσιολογικά εκφράζονται σε άλλα στάδια διαφοροποίησης μεταλλαγμένες πρωτεΐνες υπερεκφραζόμενες πρωτεΐνες

Μηχανισμοί δημιουργίας καρκινικών αντιγόνων
(or specific gene expression) (or expression of mutated protein)

Ταυτοποίηση καρκινικών αντιγόνων (γενετική προσέγγιση)

Ταυτοποίηση καρκινικών αντιγόνων (βιοχημική προσέγγιση)
Ταυτοποίηση καρκινικών αντιγόνων (βιοχημική προσέγγιση)

Τύποι καρκινικών αντιγόνων που αναγνωρίζονται από Τ κύτταρα

πρωτο-ογκογονίδια ογκοκατασταλτικά αποκατάσταση DNA απόπτωση

Tα Τ κύτταρα «βλέπουν» το εσωτερικό του καρκινικού κυττάρου
Berzofsky et al, 2004

A tumor cell to be immunogenic
SHOULD: express MHC class I & class II molecules express increased levels of TSA or TAA ( vs 400 copies) express costimulatory signals express adhesion molecules secrete cytokines that differentiate and activate effector cells

Produce & secrete “good” cytokines
Tumor cell costimulators (CD80, CD86) MHC class I/II LFA-3 ICAM-1 IFN-γ IL-4 3 IL-1 IL-6 TNF-α IL-12 IL-15 CD8/ CD4 T CELL 2 1 CD28 TCR LFA-1 CD2 p56lck

Επαγωγή CD8+ Τ κυτταρικών απαντήσεων κατά όγκων
Cross-priming

Κυτταρικοί υποπληθυσμοί που λύουν
καρκινικά κύτταρα Αναγνώριση καρκινικών κυττάρων από λεμφοκύτταρα ειδική (peptide-mediated MHC-restricted) μη ειδική ΝΚ κύτταρα CIK κύτταρα ΝΚ-Τ κύτταρα μακροφάγα T λεμφοκύτταρα (CTL, TIL)

Eκκριτικός μηχανισμός κυτταροτοξικότητας
CΤL Eκκριτικός μηχανισμός κυτταροτοξικότητας εξωκυττάρωση λυτικών κυστιδίων απελευθέρωση περφορίνης και granzymes επαγωγή φαινομένων απόπτωσης Tumor cell

Μη εκκριτικός μηχανισμός κυτταροτοξικότητας, Fas-Fas Ligand
CΤL Μη εκκριτικός μηχανισμός κυτταροτοξικότητας, Fas-Fas Ligand A) Το μόριο Fas (CD95, Apo-1) είναι μια διαμεμβρανική γλυκοπρωτεΐνη με τρεις κυτταροπλασματικές υπομονάδες που περιέχουν αλληλουχίες DD (Death Domains) B) Η σύνδεση του FasL με το Fas οδηγεί στη δημιουργία του συμπλόκου επαγωγής κυτταρικού θανάτου (Death Inducing Signalling Complex) Σύνδεση FADD (Fas Associated protein with Death Domains) με Fas (DD-DD αλληλεπιδράσεις) Σύνδεση προκασπάσης-8 με FADD (DED-DED αλληλεπιδράσεις)

Κυτταρικοί υποπληθυσμοί που λύουν
καρκινικά κύτταρα Αναγνώριση καρκινικών κυττάρων από λεμφοκύτταρα ειδική (peptide-mediated MHC-restricted) μη ειδική ΝΚ κύτταρα CIK κύτταρα ΝΚ-Τ κύτταρα μακροφάγα T λεμφοκύτταρα (CTL, TIL)

Δύο τύποι υποδοχέων στα ΝΚ κύτταρα
NK Δύο τύποι υποδοχέων στα ΝΚ κύτταρα NO LYSIS LYSIS NK NK KIR - + - target target + HLA + KAR LYSIS NO LYSIS NK NK - - + - target target + KAR AL KIR: Inhibitory Receptor KAR: Activating Receptor AL: Activating Ligand

NK-T κύτταρα (CD56+ CD3+) NKΤ
τα ΝΚ-T διαθέτουν υποδοχείς που χαρακτηρίζουν τα ΝΚ, αλλά και τον Τ κυτταρικό υποδοχέα (TCR) αναγνωρίζουν αντιγόνα στην επιφάνεια καρκινικών κυττάρων με τη βοήθεια του TCR, ενεργοποιούνται άμεσα και παράγουν περφορίνη και granzymes αναγνωρίζουν αντιγόνα στην επιφάνεια αντιγονοπαρουσια-στικών κυττάρων, ενεργοποιούνται και παράγουν IFN-γ, που με τη σειρά της ενεργοποιεί τα ΝΚ ώστε να εκδηλώσουν κυτταροτοξική δράση

Αμεση αναγνώριση καρκινικού κυττάρου από ΝΚ-Τ κύτταρα
NK-Τ Αμεση αναγνώριση καρκινικού κυττάρου από ΝΚ-Τ κύτταρα MIC NKG-2D DAP10- DAP10 καρκινικό κύτταρο MHCI, CD1d peptide or glycolipid ligands (a-Gal-Cer) perforin release perforin release TCR ΝΚΤ ΝΚ IFN-γ

Έμμεση αναγνώριση καρκινικού κυττάρου από ΝΚ-Τ κύτταρα
NK-Τ Έμμεση αναγνώριση καρκινικού κυττάρου από ΝΚ-Τ κύτταρα MIC NKG-2D καρκινικό κύτταρο DAP10- DAP10 shedded tumor Ag CD1d a-Gal-Cer ΜΦ perforin release ΝΚ TCR IFN-γ ΝΚΤ

Μακροφάγα (TNF-α)

…τελικά... Borghaei et al., 2009

Τρόποι διαφυγής των καρκινικών κυττάρων από την ανοσοεπιτήρηση

Frequency of HLA class I antigen loss or down-regulation in various human cancers

Frequency of TAP loss or down-regulation in various human cancers

   

Σύνοψη των μηχανισμών διαφυγής καρκινικών κυττάρων από την ανοσοεπιτήρηση
Failure to express MHC antigen Abnormal expression of adhesion or accessory molecules Induction of suppressor (regulatory) cells Occurence in immuno suppressed hosts Changes in T cell signal transduction molecules Decrease of and heterogeneity of TAA expression Anergy induction or clonal deletion of responding cells Utilization of products of tumor- stimulated leukocytes for tumor cell growth Secretion of immune -downregulatory soluble factors Inhibition of NK-activity by the absence of activating ligands and/or presence of inhibitory receptors

Ανοσοθεραπεία του καρκίνου

Μεσολαβητές της ανοσολογικής άμυνας
Antigen specific Non- specific macrophages NK cells cytokines antibodies T cells transfer of Abs tumor-specific T cells vaccines allogeneic stem cell transplantation rec. cytokines cocktails non-specific immunostimulators bacteria bacterial components

Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου
3 βασικές μέθοδοι 1. Ενεργός ανοσοποίηση (εμβολιασμός) 2. Παθητική ανοσοθεραπεία ή ανοσοθεραπεία με μεταφορά (επαναλαμβανόμενες εγχύσεις ex vivo ενεργοποιημένων κυττάρων, αντισωμάτων ή κυτταροκινών) 3. Γονιδιακή θεραπεία («εξοπλισμός» του κυττάρου με ελαττωματική έκφραση μορίων ή λειτουργίες)

Κλινικές θεραπείες στην Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου
Active Immunization (Vaccines) Cellular vaccination (whole tumor cell lysates) ? Use of defined tumor antigens ?(+cytokines? modified?) Dendritic cells as APC Adoptive Immunotherapy LAK immunotherapy TIL immunotherapy Cytokines Monoclonal antibodies

Τρόποι Ανοσοθεραπείας του καρκίνου (Ca cell + συνδιεγέρτες)
Καρκινικά αντιγόνα (DC + πεπτίδια) Καρκινικά αντιγόνα (DC + cDNA) Καρκινικά αντιγόνα (Ca cell + συνδιεγέρτες)

Ανοσοθεραπεία με καρκινικά αντιγόνα

Ογκοσχετιζόμενα Ag (ΤΑΑ) ως εμβόλια Phase II study with melanoma pts
Peptide used: gp-100 ( ) Vaccine: 1.0 mg peptide in IFA, sc Protocol Vac: #1 #2in vitro assays # #4 #5 Days: +: iv injections of IL-2 every 8 h (6-10 doses) CTL memory clinical outcome Peptide % CR+PR Peptide+IL % CR+PR

Reactivity in vitro (%) to Clinical objective responses (%)
Τροποποίηση συνθετικών πεπτιδίων (gp100) για τη θεραπεία ασθενών με μελάνωμα gp : I T D Q V P F S V wild type I M D Q V P F S V modified gp (M) vs. gp (wt) : in vitro studies: 9-fold better binding to HLA-A*201 higher levels of IFN-γ and GM-CSF production by gp (M) –specific T cell clones Clinical studies (melanoma patients) Vaccination Reactivity in vitro (%) to Clinical objective responses (%) gp100(wt) gp100(M) gp100(wt) +IFA+IL-2 20 25 10 gp100(M) +IFA+IL-2 80 90 42

Τα δενδριτικά κύτταρα ως “οχήματα”Ag
Antigen loading Reinfuse in patient TNF-α Mature DCs Immature DCs Monocyte selection GM-CSF IL-4 PBMC

Sipuleucel-T: Μηχανισμός δράσης

LAK KYTTAPA απομόνωση κυττάρων περιφερικού αίματος καρκινοπαθών
καλλιέργεια με υψηλές συγκεντρώσεις ιντερλευκίνης-2 (IL-2) επιστροφή των ενεργοποιημένων κυττάρων στον ασθενή, σε συνδυασμό με IL-2 ή χημειοθεραπευτικά φάρμακα προέρχονται κυρίως από πληθυσμούς ΝΚ κυττάρων και αναπτύσσουν μη ειδική κυτταροτοξική δράση

Γενικό πρωτόκολλο ανοσοθεραπείας με LAK

CIK KYTTAPA απομόνωση κυττάρων περιφερικού αίματος καρκινοπαθών
καλλιέργεια με ιντερφερόνη-γ (IFN-γ) περαιτέρω καλλιέργεια με α-CD3 μονοκλωνικό αντίσωμα, IL-2, IL-1α προέρχονται κυρίως από πληθυσμούς ΝΚ-Τ κυττάρων (CD56+CD3+)

CYTOKINE-INDUCED KILLER CELLS IN VIVO CYTOTOXIC ACTIVITY COMPARED TO LAK CELLS
% survival Days

GENE IMMUNOTHERAPY (genetic modification of tumor cells)
Tumor is resected and placed in tissue culture The growing tumor cells are genetically altered with immunostimulatory genes Cells are reinjected subcutaneously after irradiation

Ανοσοθεραπεία με διαμόλυνση καρκινικών κυττάρων (γονιδιακή θεραπεία)
γονίδιο συνδιεγερτικού μορίου (Β7) γονίδιο aυξητικού παράγοντα (GM-CSF)

Dendritic cell-tumor cell fusion
(Tu-DC hybrids) Presentation of Ag expressed by the tumor cell in concert with costimulating capabilities of DCs MHC II PEG or electrofusion MHC I Adhesion molecule DC tumor cell Adhesion molecule B7 Adhesion molecule B7 MHC I MHC I MHC II Tumor-DC Hybrid B7 MHC II Adhesion molecule Avigan et al., 2012

Aνοσοενισχυτικοί παράγοντες
Interferon-α: melanoma, renal carcinoma, hairy cell leukemia, CML Interleukin-2: melanoma, renal cell carcinoma, ALL, CLL, non-Hodkin’s lymphoma GM-CSF: melanoma TNF-α, IL-3, IL-4, IL-6, IL-12, IFN-β, IFN-γ BCG, alum, CpG oligos Thymic peptides: thymic fraction V, thymosin α1, prothymosin α

Ανοσοθεραπεία με αντισώματα
γυμνά (naked) μονοκλωνικά αντισώματα αντισώματα εναντίον καρκινικών αντιγόνων σχηματίζουν σύμπλοκα με τοξικούς παράγοντες διειδικά αντισώματα (Bispecific antibodies) διαντισώματα (Diabodies)

Χρήση Αντισωμάτων στην Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου
Χρήση Αντισωμάτων στην Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου A d v a n t a g e s Easy production of monoclonal antibodies High affinity for antigen MHC-unrestricted binding capacity Induction of immune effector functions a. complement-dependent cytotoxicity (CDC) b. cellular-dependent cytotoxicity (ADCC)

Χρήση Αντισωμάτων στην Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου
Χρήση Αντισωμάτων στην Ανοσοθεραπεία του Καρκίνου D i s a d v a n t a g e s Development of human anti-mouse antibodies (generation of humanized or human mAb) Low half-life Low tissue penetration Low immunostimulation Not always cytotoxic

Γυμνά αντισώματα: Μηχανισμός δράσης cellular cytotoxicity (ADCC)
Effector cell FcγR antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) Tumor cell complement dependent cytotoxicity (CDC) C1qH CR1 CR3 Effector cell

Συζεύγματα αντισωμάτων
macrophage mAb-Ricin conjugate NK naked mAb tumor active drug enzyme mAb-isotope conjugate pro-drug

2012 - FDA εγγεκριμένα mAbs Used for the treatment of
mAb name Trastuzumab Bevacizumab Cetuximab Panitumumab Ipilimumab Rituximab Alemtuzumab Ofatumumab Gemtuzumab ozogamicin Brentuximab vedotin 90Y-Ibritumomab Tiuxetan 131I-Tositumomab Trade Name Herceptin Avastin Erbitux Vectibix Yervoy Rituxan/Mabthera Campath Arzerra Mylotarg Adcetris Zevalin Bexxar Used for the treatment of Breast, gastric, gastroesophageal Colorectal, lung, glioblastoma, renal Colorectal, squamous head and neck Colorectal metastatic Melanoma NHL, CLL, follicular NHL B-cell CLL CLL AML HL, analpastic lymphoma B-cell NHL NHL Scott et al., 2012

Μηχανισμός δράσης του Herceptin

Μηχανισμός δράσης του Avastin

A 74-year-old woman with melanoma and abdominal pain after 14 months of Ipilimumab (anti–CTLA-4) treatment. —74-year-old woman with melanoma and abdominal pain after 14 months of anti–CTLA-4 treatment. PET images (left; top and center right) show intensely FDG-avid abdominal fascia (arrows) and FDG-avid bilateral sacroiliac joints (arrowheads). Contrast-enhanced CT scan (bottom right) shows diffuse thickening and hyperenhancement of fascia (arrows). Anti–CTLA-4 treatment was suspended for 1 month and resumed. Manifestations spontaneously resolved 3 months later. Bronstein et al., 2011

Unconjugated mAbs in Advanced Clinical Testing
mAb name Apolizumab Chimeric 14.18 Epratuzumab Galiximab HuMax-CD4 Lumilliximab Matuzumab Orgegovomab Panitumumab Pertuzumab Rencarex Vitaxin Agent/Target Human anti-HLA-DR Chimeric anti-GD2 Humanized anti-CD22 Humanized anti-CD80 Human anti-CD4 Humanized anti-CD23 Humanized antriEGFR Murine anti-CA-125 Human anti-EGFR Humanized anti-HER2 Chimeric anti-G250 Humanized anti-αvβ3 integrin To be used for treatment of CLL, SLL Neuroblastoma NHL Cutaneous T cell lymphoma CLL Colorectal cancer Ovarian cancer NSCLC, colorectal, renal Breast, prostate, ovarian Kidney Melanoma, prostate

Curing Melanoma Overexpressing the Glycolipids GD2 and GM2 with mAbs
Melanoma resistant to radiotherapy The same melanoma after local injection of anti-GD2 and anti-GM2

Engineering Murine mAbs Reduces their Immunogenicity
induce HAMA mVL & mVH to hIgG only mCDRs obtained from transgenic mice or Fab phage libraries

Συνδέοντας Τ κύτταρα μέσω αντισωμάτων για την καταστροφή των καρκινικών κυττάρων
Bispecific mAbs with one binding site for a tumor antigen and the other recognizing an activation molecule on effector lymphocyte

Διασώματα T cell TCR/CD3 B lymphocyte Idiotype Diabodies directed to a target Ag and the CD3/TCR have shown to be effective in recruiting CTL to specifically kill cells Ag bearing targets

Ο κίνδυνος εμφάνισης αυτοανοσίας
Cancer type Number of patients Response (duration in months) Autoimmunity Metastatic melanoma 13 6/13 PR; 4/13 NR/m; 3/13 NR 4/13 Vitiligo; 1/13 Uveitis Melanoma stage IV 14 3/14 PR 6/14 grade III/IV toxicity (enterocolitis, hypophysitis, hepatitis) Dudley and Rosenberg, 2003; Phan et al, 2003

Μεταμόσχευση αρχέγονων κυττάρων
Autologous or Allogeneic Graft vs Leukemia, Myeloma, Tumor (T & NK cell recognition)

Malignancies treatable with Stem Cell Transplantation
Autologous Allogeneic Neuroblastoma Acute Lymphocytic Leukemia Non-Hodgkin’s Lymphoma Acute Myeloid Leukemia Hodgkin’s Lymphoma Chronic Myelogenous Leukemia Wilm’s Tumor Juvenile Chronic Myelocytic leukemia Ewing’s Sarcoma Myelodysplastic Syndrome + Brain Tumors

Πρωτόκολλα Ανοσοθεραπείας για τον Ca του προστάτη
PROSTVAC –VC TriCom Sipuleucel-T mAb

GARDASIL: From Bench Top to Bed-side
Vaccine charasteristics non-infectious recombinant (yeast) quadrivalent (capsid prt of HPV types 6, 11, 16, 18) approved for women aged 9-26 years prevention of cervical cancer & genital wards, vulvar and vaginal precancerous lesions Clinical trials Phase I : 2,391 women, efficacy 100 % over 40 months Phase II : 552 women, efficacy 100 % over 5 years Phase III : 18,000 women, efficacy 100 % over 2 years

Ανοσολογία του καρκίνου

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρουσίαση με θέμα: "Ανοσολογία του καρκίνου"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια

Είσοδος

Σύνδεση μέσω των κοινωνικών δικτύων:

Ανοσολογία του καρκίνου

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρουσίαση με θέμα: "Ανοσολογία του καρκίνου"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια