Imunoterapie, imunomodulace
Cíle manipulace imunitní odpovědi • Imunostimulace – specifická - vakcinace protiinfekční – bakteriální vakciny
• Imunosuprese – nespecifická – systémová autoimunitní, tolerance štěpu, závažné alergické choroby – specifická – alergické, atopické choroby výzkum u autoimunitních chorob
Imunostimulační a korekční terapie • Kauzální terapie sekundárních ID – léčba základního onemocnění – antimikrobiální terapie – cílení léčba asociované poruchy imunity
• Kauzální léčba primárních poruch imunity – transplantace kmenových buněk – genová terapie – substituční léčba - IVIG, C, růstové faktory, imunokompetentní buňky
Dostupnost alespoň 80 % pokrytí vakcinací DTP
Základní principy vakcinace • Arteficiální navození získané imunity – podání očkovací látky antigenně totožné nebo přibuzné • Eliminace kontaktu s patogenním mikroorganizmu při působení na imunitní systém • Nutné opakované • setkání s antigenem
Pasívní imunizace aplikace protilátek - antisér • Lidská séra (vyjímečně nespecifické Ig, obvykle hyperimunní sérum) • Přirozený přenos přes placentu
• zvířecí séra (xenobiotika) • Získaná imunizací zvířat
• okamžitý nástup působení • omezená doba účinku – – biolog. poločas IgG
• riziko sérové nemoci, – postexpoziční aplikace (antibotulismus, zvířecí jedy)
Aktivní imunizace – vakcinace indukce imunitní reaktivity • Profylaktická vakcinace nejčastější
• postexpoziční vakcinace (vyjímečně – pokud dlouhá inkubační doba (rabies)
• opožděný nástup působení • dlouhodobé (celoživotní) účinky – revakcinace • indukce imunologické paměti
Vakcinace proti infekci - vývoj • Vývoj vakcín spočívá v nahrazení méně imunogenních, nebo méně bezpečných vakcín lepšími, jsou vyvíjeny vakcíny proti běžným chorobám (borelie, hepatitidy), zlepšovány schemata • Současné vakcíny jsou užívány, aby ochránily jedince před expozicí infekčnímu agens nebo během inkubace po expozici, ale před tím, než se nemoc objeví
Živé vakcíny • nejúčinnější forma - BCG, Polio-Sabin, MMR • Infikují, replikují se a imunizují, aniž by způsobily významnou nemoc - nejde o plně virulentní organizmus – atenuované • Lokální (vzácně celkové) pomnožení • Většina živých atenuovaných vakcín je získány změnou původně patogenních organzmů při kultivaci na b. kulturách, za nefyziologických podmínek, dlouhé období. Nespecifická metageneze • Evoluce patogenů v kultuře dává varianty, které prospěrují málo in vivo a nejsou schopny způsobit klinické příznaky • Vysoce riskantní u osob s imunodeficiencí
Mrtvé vakcíny • suspenze mrtvých mikroorganizmů (cholera) nebo produktů nebo frakcí (pertussis). Toxoids (tetanus), subunits of viruses (split vaccines)
Charakter vakcinačního antigenu • Ag- látky schopna vyvolat imunitní reakci • dostatečná rigidita, m.h. (5-6 AMK, 6-7 glc zbytků) • Velikost ( nad 5 kDa)
• Thymus independentní Ag – obtížně degradovatelné– Polysacharidy, polyklonální stimulace
• Thymus dependentní Ag • většina Ag extracelulárních parazitů (proteiny) – nutná vazba HLA na APC – tvorba Ig
• Thymus dependentní Ag – Ag intracelulárních parazitů • Buněčná imunita
Adjuvans použité s vakcínou • Adjuvans – zesiluje imunitní odpověď k jinému antigenu, pokud je podáno simultánně (postupné uvolnění) • Způsobí retenci vakcíny, aktivaci přirozené imunity • aluminium hydroxid (Th2 stimulace) • Lipozómy – kapénky, obs. Ag, obalené lipidovou dvojvrstvou • Peptidoglykany, MPL (monofosforyllipid A), Freundovo adjuvans, muramyl dipeptid • ISCOM (immune Stimulator COMpounds)-rostlinné saponiny, fosfolipidy • polymery
Vzájemná stimulace při použití konjugované vakcíny • T independentní antigeny (monotónní sacharidové polymery hemofilů a pneumokoků – indukují tvorbu nízko afinních IgM protilátek (nízký efekt, malá paměť) • Vazba sacharidové složky na proteinový nosič (chování T dependent. Ag) indukuji tvorbu všech izotypů, klinický efekt i u dětí mladších 24 měsíců (H. infl typ b, Pneumococcus, Meningococcus) • Tyto protilátky pronikají na sliznice – omezují kolonizaci patogeny
Stav imunizovaného jedince a reaktivita vakcíny • Genetický základ – výbava HLA II. tř (Irgeny) ev I. tř, zpracování a prezentace Ag • Repertoár receptorů TCR, BCR • Věk – odpověd na polysacharidové Ag od 18 měsíců • Výživový stav – ovlivňuje málo • Přidružená onemocnění (zdravá populace)
Nežádoucí účinky vakcíny • Fyziologická r. vystupňovaná • Alergická reakce – všechny typy I – IV • Neurologické reakce – část může mít imunopatologický podklad
• Autoimunitní reakce – molekulární mimikry, genetická predispozice – Nebyl prokázán vnik AI onemocnění v souvislosti s vakcinací
Recommended immunization schedule for children 0 – 6 years – USA, 2007.
Recommended immunization schedule for persons 7-18– USA, 2007.
DNA vakcíny - podpora buněčné imunitní odpovědi DNA vektor je transkribován v jádře (1) Messenger RNA (2) - translace do proteinu v cytoplazmě Genový produkt (3) je degradován na intracelulární peptidy (4) Antigen je prezentován pomocí systému MHC I třídy (5) Stimuluje CMI/cytotoxickou odpověď T lymfocytů
Vakcinace a neinfekční onemocnění • Nádorová onemocnění – HPV (human papilomavirus) a ca děložního čípku • Autoimunitní onemocnění – intenzívní výzkum, zatím nefunguje u člověka • Alergická (atopická) onemocnění
Nespecifická imunostimulace • syntetické – levamisol – isoprinosin
• bakteriální imunomodulátory • produkty imunitního systému – transfer faktor – thymové hormony – cytokiny
Imunosupresívní terapie • Indikace - autoimunitní choroby, transplantace – Kortikosteroidy – IS zasahující metabolismus DNA – Antagonisté a inhibitory neukleotidů azathioprin, kys. mykofenolová, cyklofosfamid, antimetabolity
Imunosupresívní terapie Kortikosteroidy
efekt metabolický efekt protizánětlivý efekt na pohyb krevních elementů
Nežádoucí účinky Dávkování - nízká dávka (rev. artritis) - 7,5 - 10 mg/den vysoká dávka (AIHA, GN, ITP) - 1 - 2 mg/kg pulsní dávka metylprednisolon 10 - 30 mg/kg
Molekulární efekty steroidů
Imunosupresívní terapie - selektivní pro buněčné složky imunity • IS antibiotika - produkty plísní, vážící se na cytoplazmatické imunofiliny - inhibice transkripce genu pro IL-2 - cyklosporin A, FK506 (tacrolimus), rapamycin • Protilátky proti lymfocytům T – – – –
antilymfocytární sérum antithymocytární sérum anti CD3 anti CD4, CD25, CDw52
Terapie interferony • Antitumorový efekt – antiproliferativní efekt, zvýší antigenicitu tumorových buněk, stimulace NK aktivity • Immunomodulační efekt – Aktivace makrofágů, indukce MHC Antivirová aktivita (IFN-alfa)- lokální aplikacegenitální bradavice, herpes keratokonj. – systémová aplikace - hepatitis B a C – CMV, infekce herpes zoster u imunokompromitovaných, Kaposi sarkom • IFN beta - roztroušená skleróza • Nežádoucí účinkem je vascular leak syndrom
Imunoglobuliny jako IS terapie – mechanizmus účinku I Fc mediovaná funkční blokáda Fc receptorů na makrofázích - transitorní blokáda na splenických makrofázích Inhibice poškození zprostředkované komplementem vychytávání aktivovaných složek komplementu cílovými buňkami -není známo, která doména IgG je odpovědná za vychytávání a vazbu složek C (C3b, C4b) Modulace syntézy a uvolnění cytokinů a cytokinových antagonistů - in vitro nalezena suprese tvorby IL-1, IL-3, IL4, IL-5, IL-10, TNF-, GM-CSF.
Imunoglobuliny jako IS terapie – mechanizmus účinku II Interference s funkcemi T a B lymfocytů a buněčnou proliferací - potlačení mitogení odpovědi mononukleárních buněk, anti CD4, CD5, peptidy MHC třídy I specifita IVIG, reaguje proti V oblasti (idiotypu) lidských anti HLA I. a II. tř., konstatní a variabilní oblasti -řetězce TCR Inhibice cirkulujících autoprotilátek prostřednictvím V- oblasti -IVIG ovlivňuje B klony s povrchovým IgG, které je antiidiotypické pro V oblasti protilátek v IVIG Výběr imunitního repertoáru - vlastnosti, objevující se daleko po poločasu IVIG, jež jsou způsobeny schopností IVIG potlačit klony tvořící autoprotilátky u pacientů s autoimunitou mediovanou autoprotilátkami
Imunosuprese antigenem • Slizniční/perorální podávání antigenu vede k indukci tolerance • Efekt limitován charakterizací autoantigenu, dávkou, časováním • Tolerance je pravděpodobně tkáňově specifická
Studie aplikace autoantigenu Choroba Roztroušená sklerosa
autoantigen bazický myelinový protein glatimer acetát – náhodně syntet. peptidy podobné MBP revmatoidní artitida kolagen II diabetes mellitus inzulín, GAD, krátké (změněné) peptidy inzulínového řetězce uveitida S-antigen sítnice
Imunoterapie alergických chorob
Mechanismy imunitní změny nebo suprese Th2 odpovědi specifické pro alergen
Mechanizmy AIT (1) • Modulace APC (především dendritické bb.) – pokud nejsou prozánětlivé signály (SIT), DC jsou částečně maturovány, - tolerogenní interakce s T ly (IL10 z Tr1), inhibice násl. zánětlivé odpovědi
• Modulace odpovědi T lymfocytární – T ly od zdravých lidí rozpoznávají stejné epitopy jako CD4+ T ly od alergiků! – jde o rozdíl v kvalitě odopovědi (Th2 versus Treg) – Aktivita Tr1 (IL-10) a Treg (CD4+CD25+) je posílena SIT
Mechanizmy AIT (2) • Modulace protilátkové odpovědi – AIT indukuje tvorbu IgG specifické pro Ag, její vztah k účinnosti je kontroverzní – spíše funkční odlišnost (vazba na stejné/odlišné epitopy jako IgE – kompetice?) – IgG má mnoho biologických efektů na zánětlivé buňky (inhibice IgE mediované degranulace, ovlivnění APC via IgE) – vzestup izotypu IgG1, pak IgG4 (protizánětlivý charakter (nefixuje C, inhibuje tvorbu IK s jinýni izotypy) – indukce IgA, řízené TGF-α
Imunitní mechanizmy SLIT – orální sliznice jako imunokompetentní místo • Systémové imunitní změny, obdobné inj. AIT, jsou méně výrazné • Orální sliznice obsahuje málo bazofilů, Eo, žírných buněk • Langerhans-like DC – FcεRI – produkují IL-10 a TGF-ß • DC se zpracovaným alergenem příznivě ovlivňují T lymfocyty (regulační efekt)
Rekombinantní alergeny - klinické užití Mohou být přidány do běžně užívaných extraktů k udržení standardizované kvality. Snadněji se polymerizují - mizí vazebná kapacita k IgE. Individuální profil senzibilizace - výběr individuálních alergenů pro imunoterapii – kombinační vakcíny Izoformy s nízkou kapacitou vazby IgE (oligomery) rBet v 1 je tolerováno ve 100x vyšší dávce, větší šance navození Th1 odpovědi Lze produkovat RA ve velkém množství, slibné pro použití orální IT, možnost použití specifického nosiče ke GALT Hybridní – fůzní proteiny – Ag s IgG, vazba na FcγR
Terapeutické monoklonálníAb – mechanismus a označení • Rozpoznání Ag – blokující efekt • Přímý efekt na buňky – i.c. kaskády apoptosa • Nepřímý efekt – Fc aktivace ( ADCC, lýza komplementem) • MoAb mouse - -mab, -momab • MoAb chimeric -ximab • MoAb humanized -zumab
Upravené imunoglobuliny humanizované Ab
Neutralizace IL-4 sIL-4R
IL-4
• Myší model - působení anti IL-4 brání vývoji specifického IgE, tlumí IL-5, eozinofilii, BHR • Solubilní cytokinový receptor představuje endogenní homeostatický mechanizmus, ve vysoké dávce může blokovat funkci IL-4 a modifikovat nemoc
„Anti IgE„ strategie • • • • •
Inhibice STAT-6 Inhibice IL-4 Anti - CD23 Fůzní protein GE2 MAb anti - IgE
Nové léčebné přístupy u alergie – Mab, blokáda cytokinů, receptorů, transkripčních faktorů
Anti-IgE terapie rhuMAb-E25 váže cirkulující IgE a inhibuje zánětlivou odpověď indukovanou alergenem
Účinnost rhuMAb-E25 v léčbě astmatu, hodnoty celkového a volného IgE • 317 pacientů 11-50 let starých se středně těžkým/těžkým astmatem • 2 dávky - (5,8 a 2,5 g/kg váhy/ng IgE/ml) rhuMAbE25 a placebo • Kortikosteroidy snižovány, primární proměnná astma symptom skore Milgrom H, 1999
Nové buněčné a molekulární cíle v a přístupy v léčbě alergických onemocnění - nový vývoj léčiv Cíl
Intervence
Alergen
Epitopy, aktivační stav TCR
Proteázy
Tryptáza, Elastáza, Kimáza, MMP inhibitory
Modulátory T lymfocytů
Th2 - GATA-3, FOG-1, CD28, CTLA-4 Th1 - CpG oligodeoxynucleotidy, T-bet T – imunosupresiva (makrocyklická)
Cytokiny
Antagonista TNF, GM-CSF, IL-4, IL-5, IL-13, IL-10, IL-12, IL18, IFN-γ
Chemokiny
Antagonisté receptorů pro chemokiny původem z Th2, antagonista CCR-3, antagonista receptoru pro IL-8
Adhezívní molekuly
Antagonista VLA-4, selektinů, ICAM-1 a VCAM-1
Malé molekuly
Antagonista Cys LT1 a LT2, inhibitory 5-LO, antagonista LTB4, antagonista H1 receptoru, kininového receptoru, endothelinu, tachykininu, P2Y receptoru
Monoklonální protilátky navržené/registrované pro klinické užití Generické obchodní jméno Muronomab Orthoclone OKT3 Basiliximab Simulect Daclizumab Zenapax Infliximab Remicade Trastazumab Herceptin Abciximab Reopro Palivizumab Synagis
indikace rejekce ledvin štěpu rejekce ledvin štěpu rejekce ledvin štěpu revmatoidní artitida metastatický ca mammy antidestičkový antivirový
Příklady léčebného využití MAb Infliximab (REMICADE) • • • • •
chimérická MoAb – anti TNF alfa v klinické praxi od r. 1998 v USA v ČR od r. 2000 pro CN pro UK od r. 2006 pro děti od r. 2007
MoAb v revmatologii • infliximab, adalimumab • rituximab – anti CD20 – vyvolává depleci B-buněk trojím způsobem • aktivací komplementu • antigen dependentní buněčnou cytotoxicitou • podporou apoptózy
• etanercept – fúzovaný protein dvou identických řetězců rekombinantního lidského TNF receptoru s Fc fragmentem IgG – jeho vazba na TNF je reverzibilní na rozdíl o klasických MoAb
Indikace Mab u IBD • léčba těžkých, aktivních forem nemoci, pokud selhává léčba kortikosteroidy a imunosupresivy • enterokutánní píštěle • Efekt – remise u M.Crohn • 40% dospělých pacientů přechází do remise do 30. týdne léčby (studie ACCENT I a II) • 59% dětí (studie REACH) • (ale $1440/měs oproti $ 60 u metothrexate)
Nežádoucí účinky infliximabu Časté: • bolesti hlavy, závratě, nausea • kožní alergické reakce • aktivace herpes simplex • respirační infekce (sinusitida, bronchitida, pneumonie) • TBC
Adalimumab (Humira) • vysoká afinita k TNF alfa (solubilnímu i membránově vázanému), lidská rekombinantní IgG1
• pravděpodobně nepřímo indukuje apoptózu aktivovaných slizničních T lymfocytů u pacientů s CN • lépe tolerován než infliximab
• riziko infekcí včetně tbc
Adalimumab (Humira) indikace Používání přípravku Humira je ČR povoleno k léčbě • revmatoidní artritidy • psoriatické artritidy • ankylozující spondylitidy • IBD – Crohnova nemoc
MoAb v dermatologii • infliximab, adalimumab – viz gastroenterologie – u psoriatické artritidy
• efalizimab (Raptiva) – CD11a podjednotka LFA1 na lymfo, blokuje vazbu na ICAM-1 – Léčba dospělých pacientů se středně těžkou až těžkou chronickou psoriázou, kteří adekvátně neodpovídají, mají kontraindikovanou nebo netolerují jinou systémovou léčbu, včetně cyclosporinu, methotrexatu a PUVA.
MAb v neurologii natalizumab (Tysabri) • indikována u RS • váže se na alfa4beta1 integrin (přítomen na povrchu všech leukocytů kromě neutrofilů) a tím brání jeho vazbě na adhezivní molekulu VCAM-1 a tak brání přestupu mononukleárů do CNS
MoAb v hematologii • Rituximab (Mabthera) – viz revmatologie – chimérická anti CD 20 monoklonální protilátka – u CD 20+ nehodkinských lymfomů
• a řada dalších....
Interakce APC and T lymfocytů CTLA-4
B7 (CD80/86)
B7 (CD80/86)
CD28
Activation
Recognition
TCR
MHC II
Activation
APC CD58 (LFA-3)
Activation
CD154 (CD40L)
CD2
Adhesion
CD40
CD4+ T Cell
T buněčná blokáda kostimulace • Aktivace T ly vyžaduje 2 signály • B7-1 exprese je zvýšena u řady autoimunit • Fúzní protein CTLA4Ig (EC doména CTLA4 vázaný na c reg. Ig) – kompetitivní inhibitor CD28 • Efektivní u EAE modelu, NOD myši, zprávy u psoriázy u člověka, RA, RS. Alergický zánět dýchacích cest • Blokáda CD154-CD40 – anti CD154 zkoušeno u ITP, MS s různorodými výsledky
Genová terapie imunodeficience • Genová terapie je proces, kdy je exogenní genetický materiál přenesen do somatických buněk, aby opravil vrozený nebo získaný genový defekt nebo zavedl novou funkci nebo vlastnost v buňkách • První lidský protokol genové terapie člověka byl proveden u pacienta s ADA deficiencí v r. 1990 v National Institutes of Health (NIH) v Bethesdě
Genový systém přenosu • Virové vektory – retroviry, adenoviry, Herpes simplex virus, Epstein Barr virus, Vaccinia virus
• Nevirové nebo viry –asistované techniky – – – – –
Dextran, koprfecipitace Ca fosfátem Elektroporace Fuze lipozomů Mikroinjekce Přímá infekce “nahého” plasmidu DNA, endocytóza
Plasmidy pro vakcinaci • Plasmidy (cirkulární DNA molekuly) pro cizí antigeny jsou vpraveny do organismu • Silná imunitní odpověď je závislá na specifických imunostimulačních sekvencích (ISS) v plasmidu (CPG) • Tyto sekvence stimulují produkci IL-12 a IFN gama (zásah stimulující Th1 produkci, je proto nadějný pro léčbu alergických chorob)
Schema lokusu LMO2 a 2 místa inzerce retroviru (leukemické klony P4, P5), SCID gene therapy trial
