Imunski odgovor protiv tumora i transplantiranih tkiva

Cilj Upoznati se sa imunskim odgovorom protiv tumora Upoznati se sa imunskim odgovorom protiv transplantiranih tkiva Shvatiti principe terapijskih modaliteta u borbi protiv tumora i sprečavanju odbacivanja transplantiranih tkiva

Zajedničke karakteristike imunskog odgovora protiv tumora i transplantiranih tkiva Imunski odgovor protiv ćelija koje nisu mikrobnog porekla (ćelije tumora, transplantata) Antigeni tumora tj. transplantata koji se prepoznaju kao strani, mogu biti ispoljeni na bilo kom tipu ćelija koje su maligno transformisane ili transplantirane Glavni mehanizam uništavanja tumorskih ćelija i ćelija transplantata su efektorski CD8 T limfociti (CTL)

Proliferacija ćelija Kontrola proliferacije ćelija Proliferacija-stimulacija Proto-onkogeni Proliferacija-restrikcija Tumor-supresor geni

Molekularna osnova tumora Zračenje Hemijski agensi Virusi Mutacije Nekontrolisana proliferacija ćelija Proto-onkogeni Tumor-supresor geni

Imunski odgovor protiv tumora Imunski nadzor je jedna od fizioloških uloga specifičnog imuniteta kojom se sprečava umnožavanje transformisanih ćelija i uništavaju tumorske ćelije pre nego što se formira tumor razvoj tumora i njegov efekat na organizam ukazuju da je imuni odgovor prema tumorima slab i da ga rast tumora lako prevazilazi

Dokazi da je u osnovi odbrane organizma od tumora imunski odgovor Histopatološka i klinička zapažanja (inflitrati limfocita oko nekih tumora i uvećanje drenirajućih limfni čvorovi, korelacija sa ishodom) Eksperimentalni dokazi-memorija i specifičnost Klinički i eksperimentalni – imunodeficijencije Efikasno terapijsko blokiranje inhibitornih receptora (CTLA-4 i PD-1) memorija specifičnost

Tumorski antigeni TSA TAA su svi novi eksprimirani antigeni ili prekomerno eksprimirani antigeni tokom stvaranja i razvoja tumora Podela na osnovu obrasca ekspresije: Tumor specifični antigeni (TSA) eksprimirani samo na tumorskim ćelijama, ali ne i na normalnim. Visoka specifičnost i važni za pokretanje imunskog odgovora Tumor asocirani antigeni (TAA) eksprimirani i na normalnim ćelijama, ali veća ekspresija na tumorskim i nema specifičnosti za tumor TSA TAA

Tumorski antigeni kod ljudi Tipovi antigena Primeri humanih tumorskih antigena Produkti onkogena i tumor supresorskih gena Onkogeni: Ras mutacije (10% karcinoma kod ljudi), p210 produkt Bcr/Abl rearanžmana (CML), prekomerna ekspresija Her-2/neu (karcinom dojke i drugi) Tumor supresorski geni: mutatirani p53 (prisutan u∼50% humanih tumora) Mutanti ćelijskih gena koji nisu uključeni u tumorogenezu p91A mutacija u mutiranim mišjim mastocitomima; različiti mutirani proteini u melanomima preopznati od strna CTL Produkti gena koji su ugašeni u većini normalnih tkiva Kancer/testis antigeni eksprimirani u melanomima i mnogim karcinomima; normalno eksprimirani uglavnom u testisima i placenti Produkti prekomerno eksprimiranih gena Tirozinaze, gp100, MART u melanomima (normalno eksprimirani u melanocitima) Produkti onkogenih virusa E6 i E7 proteini papilomavirusa (cervikalni karcinomi) EBNA-1 protein EBV (EBV-associated lymphomas, nasopharyngeal carcinoma) SV40 T antigen (SV40-induced rodent tumors) Onkofetalni antigeni Karcinoembriogeni antigen (CEA) u mnogim tumorima, takođe je eksprimiran u jetri i drugim tkivima tokom inflamacije AlFa-fetoprotein (AFP) Glikolipidi i glikoproteini GM2, GD2 u melanomim Antigeni diferencijacije normalno prisutni u tkivu iz kog potiču Prostata-specifičan antigen Markeri limfocita: CD10, CD20, Ig idiotipovi na B limfocitima CML, chronic myelogenous leukemia; EBNA, Epstein-Barr nuclear antigen; MART, melanoma antigen recognized by T cells

Sistem imunskog nadzora 1) NK ćelije 2) Citotoksične T ćelije 3) Pomoćničke T ćelije aktiviraju citokinima druge ćelije 4) B ćelije - Tumorski antigeni stimulišu produkciju specifičnih antitela od strane B ćelija domaćina - Ova specifična antitela vezuju se za površinu tumorskih ćelija i indukuju uništavanje tumora : a- Antitelima posredovanom citolizom b- Aktivacijom makrofaga c- Aktivacijom klasičnog put sistema komplementa

Indukcija T ćelijskog odgovora protiv tumora većina tumorskih Ag je endogeno sintetisana (citosolni proteini) i prikazana u kompleksu sa MHC I -najvažnji mehanizam je ubijanje tumorskih ćelija od strane CTL tumorske ćelije prikazuju kompleks tumorski Ag/MHC, ali ne eksprimiraju kostimulatore - za nastanak efektorskih CTL neophodna je kostimulacija i/ili pomoć specifičnih CD4 T limfocita profesionalne APĆ fagocituju tumorske ćelije i prezentuju kompleks tumorski Ag/MHC I ili II i obezbeđuju kostimulaciju CD8 i CD4 T limfocitima (ukrštena prezentacija) kada uz pomoć tumorskog Ag, kostimulatora i CD4 T nastanu efektorski antitumorski CTL, oni ubijaju tumorske ćelije bez dalje potrebe za koostimulacijom ili pomoći od strane CD4 T limfocita

T ćelijski imunski odgovora protiv tumora

Rast tumora izmiče imunskom odgovoru Zato što je imunski odgovor neefikasan: tumorski Ag su najčešće slabi imunogeni- hemijski se malo razlikuju od normalnih sopstvenih Ag Zato što tumor evoluira sa ciljem da izbegne imunski odgovor: Tumor prestaje da ispoljava tumorske Ag Tumor prestaje da eksprimira MHC I molekule Tumor proizvodi supresorske molekule (npr. TGF-β)

Glavni mehanizmi supresije antitumorskog odgovora Na nivou generisanja antitumorskog odgovora inhibitorni citokini TGF-β i IL-10 Smanjenje/gašenje antitumorskog adgovora opšti mehnizmi periferne tolerance inhibicija T ćelijske aktivnosti preko CTLA-4 smanjenje imunskog odgovora preko CD25 i drugih supresorskih ćelija Na efektorskom nivou otpornost na prepoznavanje i lizu smanjenjem eksepresije MHC I gubljenjem tumorskih antigena

Strategije stimulacije antitumorskog imunskog odgovora 1. Pasivna imunizacija: unošenje tumor specifičnih antitela ili T limfocita Monklonska antitela specifična za tumorske Ag Efekat: toksični, citoliza, fagocitoza Primer: anti-HER-2/neu u terapiji karcinoma dojke mabthera (anti-CD20) u terapiji B limfocitnog limfoma T limfociti izolovani iz krvi ili tumorskih infiltrata bolesnika, stimulisani in vitro faktorima rasta i vraćeni u organizam obolelog (adoptivni transfer) 2. Aktivna imunizacija (vakcinacija) tumorskim antigenima: Tumorskim ćelijama ili tumorskim Ag izolovanim iz tumorskih ćelija Rekombinantnim proteinima sa adjuvansom 3. Stimulacija anti-tumorskog odgovora pomoću specijalno pripremljenih DĆ ili tumorskih ćelija kao vid vakcinacije

Tumorske vakcine

Povećanje imunogenosti tumorskih ćelija transfekcijom gena za kostimulatore i citokine

Adoptivna ćelijska terapija

Imunski odgovor protiv transplantata Odbacivanje transplantata (kalema) je imunski fenomen Odbacivanje transplantata determinisano je genima čiji su produkti ispoljeni na svim tkivima

Tipovi transplantata Autograft je sopstveno tkivo prebačeno sa jednog na drugo mesto kod iste individue. Isograft je tkivo koje se transplantira između genetski identičnih individua. Alograft je tkivo koje se transplantira između genetski različitih individua iste vrste. Ksenograft je tkivo koje se transplantira između genetski različitih vrsta.

Autograft Singraft Alograft Ksenograft Prihvatanje grafta? Donor Recipijent Autograft Da Singraft Da Ne Alograft Ksenograft Ne

Transplantacioni antigeni Imunološka reakcija u transplantaciji usmerena je protiv MHC molekula (transplantacioni antigeni) Svaka jedinka ispoljava 6 alela MHC I molekula i najmanje 6 alela MHC II molekula i njihove različite kombinacije MHC geni su visoko polimorfni: najmanje 120 alela HLA-A i 250 alela HLA-B gena u populaciji Svaka individua ispoljava neke MHC molekule koji su različiti od MHC molekula druge individue (izuzetak jednojajčani blizanci) Svi MHC molekuli mogu biti ciljevi odbacivanja, mada su HLA-C i HLA-DP najmanje polimorfni i imaju manji značaj Takođe, i drugi polimorfni genski proizvodi (koji nisu MHC) mogu imati značaja u odbacivanju

prepoznavanje aloantigena Direktno i indirektno prepoznavanje aloantigena

Molekularna osnova direktnog prepoznavanja alogenih MHC molekula

Mešana limfocitna reakcija (MLR) Recipient Donor In Vitro model direktnog prepoznavanja alogenih MHC molekula od strane T limfocita u mešanoj limfocitnoj rekaciji Test za predviđanje ćelijski posredovanog odbacivanja grafta

Imunološki mehanizmi odbacivanja transplantata 1) Antigen prezentujuće ćelije Dendritske ćelije Makrofagi Aktivirane B ćelije 2) B ćelije i antitela Preformirana antitela Prirodna antitela Indukovana antitela 3) T ćelije 4) Druge ćelije NK ćelije Monociti/Makrofagi

Efektorski mehanizmi odbacivanja alografta Tip odbacivanja Vreme potrebno za odbacivanje Mehanizam odbacivanja hiperakutno Minuti, časovi Preformirana anti-donorska antitela akutno Dani, nedelje Aktivacija aloreaktivnih T limfocita hronično Meseci, godine Spor ćelijski odgovor, odgovor organa na oštećenje, nepoznat uzrok

Tipovi odbacivanja transplantata A. Hiperakutno odbacivanje (minuti): B. Akutno odbacivanje (dani. nedelje): C. Hronično odbacivanje (meseci-godine)

Imunski mehanizmi hiperakutnog odbacivanja transplantata Period: minuti cikulišuća, preformirana aloantitela specifična za Ag endotelnih ćelija transplantata aktivacija komplementa i sistema koagulacije tromboza krvnih sudova, ishemijska nekroza Prevencija: ukršteno sparivanje

Imunski mehanizmi akutnog odbacivanja transplantata B. Period: dani, nedelje CTL direktno ubijaju vaskularne i parenhimske ćelije transplantata Makrofagi Antitela Oštećenje endotela Inflamacija

Imunski mehanizmi hroničnog odbacivanja transplantata C. Period: meseci, godine T limfociti, citokini, MF, DTH hronična inflamacija, proliferacija veziva (fibroza), arteroskleroza, gubitak funkcije transplantata

Uloga antitela i ćelijskog imuniteta u različitim tipovima odbacivanja alografta

Metode imunosupresije u kliničkoj upotrebi Lek Mehanizam delovanja Ciklosporin i FK506 Blokira produkciju IL-2 inhibicijom aktivacije NFAT transkripcionog faktora Azatioprin Blokiranje proliferacije prekursora limfocita Mikofenolat mofetil Blokira proliferaciju limfocita inhibicijom sinteze guanin nukleotida u limfocitima Rapamicin Blokira proliferaciju limfocita inhibicijom IL-2 signalizacije Kortikosteroidi Redukcija inflamacije inhibicijom sekrecije citokina od strane makrofaga Anti-CD3 monoklonsko At Deplecija T celija vezivanjem za CD3 i promovisanje fagocitoze ili komplement-posredovane lize (za lečenje akutnog odbacivanja) Anti IL-2R (CD25) antitelo Inhibicija proliferacije T celija blokiranjem vezivaja IL-2 i deplecija aktiviranih T ćelija koje eksprimiraju CD25 CTLA-4-Ig Inhibicija aktivacije T celija bokiranjem interakcije B7:CD28, klinička ispitivanja Anti-CD40 ligand Inhibicija aktivacije makrofaga i endotelnih ćelija blokiranjem vezivanja CD40L na T limfocitima za CD40; klinička ispitivanja

Transfuzija i transplantacija kostne srži Transplantacija ćelija krvi (transfuzija): ABO sistem krvnih grupa (antigeni A i B) Rh sistem krvnih grupa (C, D E, c, d, e antigeni) Transplantacija kostne srži: da bi se korigovali defekti hematpoeze (imunodeficijencije, autoimunske bolesti) da bi se obnovila kostna srž posle zračenja ili hemioterapije

Transplantacija kostne srži Pre transplantacije kostne srži, nekad je potrebno uništiti kostnu srž primaoca, kako bi se “oslobodio” postor za transplantat kostne srži Imunski sistem reaguje snažno na alogene ćelije kostne srži, pa je neophodno veoma precizno HLA sparivanje (tipizacija) Ako se uz alogene ćelije kostne srži transplantiraju i zreli T limfociti davaoca, on mogu reagovati protiv primaočevih antigena i dovesti do ozbiljnog kliničkog oštećenja poznatog kao reakcija kalem-protiv-domaćina

Reakcija graft protiv domaćina Reakcija graft protiv domaćina (engl. graft versus host reaction, GVHR) Transplantacija alogene kostne srži Odbacivanje aloantigena domaćina Posredovano imunokompetentnim ćelijama kostne srži Bolest graft protiv domaćina (engl. graft versus host disease, GVHD) Bolest uzrokovana GVHR, koja može da ošteti tkiva domaćina

Bolest graft protiv domaćina Uzrokovana je reakcijom transplantiranim zrelim T ćelijama u kostnoj srži sa aloantigenima domaćina Akutna GVHD Karakteriše je smrt epitelnih ćelija u koži, GI traktu i jetri Hronična GVHD Karakteriše je atrofija i fibroza jednog ili više ciljnih organa