Tumor immunológia és immunterápia
Prohászka Zoltán
[email protected]
Semmelweis Egyetem, III. Sz. Belgyógyászati Klinika MTA-SE Gyulladásbiológiai és Immungenomikai Kutatócsoport
Beltenyésztett egerek immunizálása syngen dagantsejtekkel rezisztenssé teszi az állatokat az adott tumorral szemben (1943) • 1. Következtetés: A daganatsejtek immunogének • 2. Következtetés: Az immunitás egy bizonyos daganattal szemben véd csak (nem “rák”, és nem “valamilyen daganat”, pl. hepatoma specifikus) Az újraoltásra (challenge) használt tumor
Az immunizálásra használt tumor A B C D A
+
-
-
-
B
-
+
-
-
C
-
-
+
-
D
-
-
-
+
Miért vall kudarcot az immunrendszer (és az immunterápiás próbálkozások) a tumorokkal szemben? • A daganatokkal szembeni védelemhez a következő tényezők szükségesek: – Azonosított epitópok (antigének) – Hatékony ko-stimuláció, citokin környezet – A védő immunitás kifejlődése • • • •
Helyi felismerés Aktiváció a regionális nyirokcsomóban Szisztémás immunválasz kialakulása Target felismerés és elpusztítás a periférián
– Az immunválasz változása az új kihívások szerint (tumor escape) – A daganatok környezetének változása, tumor heterogenitás
Marincola, TI, 2003
Model of cytotoxic T-cell (CTL) response to melanoma.
Begley, J. et al. Clin Cancer Res 2008;14:4385-4391
GzB, granzyme B; Treg, T regulatory cell; VEGF, vascular endothelial growth factor; PgE2, prostaglandin E2; TGF-β, transforming growth factor-β; TAP, transporter associated with antigen processing; PD1, programmed death 1. Copyright ©2008 American Association for Cancer Research
A tumor antigének immunogenitása Expozíció (állatmodell)
Tumor Tu Ag
Naiv állat immunizálása
Védettség
A legjobban jellemzett tumor antigének Antigen
Antigen Function
Expressed On
Cyclin-dependent kinase 4
Cell cycle regulator
Melanoma
β-catenin
Signal transduction
Melanoma
Caspase-8
Apoptosis regulator
Squamous cell carcinoma
MAGE-1 MAGE-3
Normal testicular proteins
Melanoma, breast, glioma tumors;
Tyrosinase
Melanin synthesis
Melanoma
Surface Ig idiotype
BCR
Lymphoma
Her-2/neu
Receptor tyrosine kinase
Breast and ovarian cancer
MUC-1
Underglycosylated mucin
Breast and pancreatic tumors
HPV E6 and E7
Viral gene products
Cervical carcinoma
A tumorantigének jellegzetességei •Tumorantigének –Tumor specifikus antigének (TSA) – Privát antigének •Kémiai hatások •Virális hatások •Onkofetális („csendes”) antigének •Szövetspecifikus differenciálódási antigének •Pontmutációval kialakult antigének
–Tumorokkal asszociált antigének (TAA) •Egyéb sejtekben is kimutatható
•A jól karakterizál antigén készítmények hősokkfehérjéket (is) tartalmaztak •A tumorantigének listájának legutóbbi állása: –Novellino et al: A listing of human tumor antigens: March 2004 update. Cancer Immunol Immunother. 2004.
A mechanism for specific immunogenicity of heat-shock protein chaperoned peptides Suto&Srivastava (Science, 1995):
• Sikerült kimutatni, hogy a hősokkfehérjékhez peptidek vannak kapcsolódva • A Hsp-asszociált peptidek hordozzák a tumorantigén sajátságot • A Hsp-k önmagukban nem immunogének, csak a Hsp-peptid komplexekkel indukálható CTL válasz és váltható ki védettség az állatokban • Ugyanakkor a Hsp-k szerepe elengedhetetlenül fontos, feltehetően receptor mediált, adjuváns szerep • A Hsp-n hordozott peptidek re-prezentációra kerülnek, ugyanakkor az antigénprezentáló sejtek aktiválódnak és érésnek indulnak
A Hsp-peptid komplex immunogenitása Expozíció (állatmodell)
Tumor Naiv állat immunizálása
Védettség
Hsp
Naiv állat immunizálása
Nincs védettség
Peptid
Naiv állat immunizálása
Nincs védettség
Hsp Peptid
A prezentoszóma: Export a Golgi-n keresztül
Quality control grp78 gp96
Calreticulin
Calnexin
8-40
Efflux pumpa
8-10 ER ER membrán
Citoplazma
MHC-I hc, beta 2-M ERp57 (PDI)
TAPASIN
TAP1 TAP2
Hsp70.1-2, hsp90α,β
proteasome
A tumorantigén sajátságot hordozó „peptidleves” jellemzése • Szinte lehetetlen a hősokkfehérjékről (…és az MHC molekulákról) eluálható peptidek között tumorra specifikusat találni (“túl nagy a zaj”) – Tumorok sokfélesége – De: valószínűleg nincs is olyan, ami önmagában felelős
• A megoldás a “GOD”-hoz hasonlatos, tényezői: – Véletlenszerű mutációs folyamat, melynek eredményeként csupán néhány megváltozott fehérjéből alakul ki a tumorokra jellemző antigén-ujjlenyomat – A sejtek malignus transzformációja és a tumorantigének kialakulása parallel zajlik és szinte függetlenek egymástól (pl. lehet, hogy a p53 vagy a ras mutációja nem lényeges immunológiai szempontból)
Kb. 16000 Emberi fehérje
A daganatok antigén ujjlenyomatának kialakulása
Onkogének termékei
Egy adott tumorra egy adott pillanatban jellemző mutációs (antigén) ujjlenyomat
Egyéb gének termékei
Idő (malignus transzformáció)
Az antigénprezentáció klasszikus formái Endogén antigének (saját >> idegen)
Exogén antigének (idegen >> saját) Proteaszóma
Receptor-mediált felvétel ER
TAP
Endoszóma
APC
MHCII+Ag peptid
MHCI+Ag peptid
CD4+ Th
CD8+ Tc
Kapcsolat az extrinsic és intrinsic utak között: Endogén antigének kereszt-prezentáció (saját >> idegen)
Savas kompartment FcR és MHCI pozitív Exogén antigének Rab5a, CD1 és TF negatív (idegen >> saját)
? Proteaszóma
Receptor-mediált felvétel
TAP
ER
Endoszóma
APC
MHCII+Ag peptid
CD4+ Th
MHCI+Ag peptid
CD8+ Tc
Antigénprezentáló sejtek: receptor-mediálta fagocitózis • Scavenger receptor család (SRA, SRB, LOX-1, SREC-I, RAGE) • PRR funkciójú receptorok (TLR, CD14, Hsp70?, Hsp90?) • FcR • Komplement receptorok (CR3) • Lektin-domént tartalmazó receptorok (MR, DC-SIGN, Langerin, Dectin) • Az utóbbi évek fontos új felismerése, hogy ezek a receptorok endogén ligandokat is felismernek (pl. Hsp), melyek szervezik, vezénylik a receptor-clusterek működését. További szervező tényezők a membrán lipid tutajok lehetnek.
Fázis I/II vizsgálatok a HSPPC-96 vaccinával: hypernephroma, melanoma • • • • •
Előállítható? Tolerálható? Biztonságos? Indukál immunválaszt? Indukál anti-tumor választ?
• Nyitott klinikai vizsgálatok • 2.5-25-100 μg intradermális injekció
– DTH in vivo – ELISPOT in vitro
Újabb 4 oltás
Műtét Oltás előállítása 4 oltás 8 hét szünet Vége
Fázis II vizsgálatok a HSPPC-96 vaccinával 2: melanoma • 64 IV stádiumú beteg került beválogatásra, 20 hetes oltási ciklus, több mint 2 év követés eddig – 42/64 betegben lehetett sikeresen oltani – Nem volt toxicitás – Egy jelentős kisebbségben klinikai javulás észlelhető
• Anti-tu immunválasz (CTL) 23/42 esetben növekedett
Active specific immunotherapy in patients with renal cell carcinoma (RCC) using autologous tumor derived heat shock protein-peptide complex 96 (HSPPC-96) vaccine
Az immunszenzitizáló gyógyszerjelöltek elvárt tulajdonságai • A daganatsejtekre kifejtett hatások – – – – –
Az adott specifikus onkogén útvonalat célozza meg Növelje a „death receptor”-ok expresszióját Növelje a proapoptotikus molekulák expresszióját Gátolja az antiapoptotikus molekulák kifejeződését Növelje a tumor antigéneket bemutató receptorok vagy az NKligandok mennyiségét
• Az immunrendszer sejtjeire gyakorolt hatás – Ne legyen toxikus a haemopoesisre – Ne lépjen kölcsönhatásba az antigénreceptorokkal (T-sejtes válasz), az NK receptor-ligand kapcsolattal és a kostimulátoros rendszerrel
Klinikai fázis
Daganat lokalizáció/típus
Klinikai stádium
Betegek száma
I
Többféle, előrehaladott
IV
16
I
CML
Krónikus fázis
20
II
CML
Krónikus fázis
40
II
Kolorektális karcinóma
IV, komplett rezekció
40
I/II
Gyomor karcinóma
Előrehaladott
20
I/II
Melanoma
Előrehaladott, III, IV
36
II
Melanoma
IV, th. rezisztens
45
III
Melanoma
IV, th naiv
…350
II
Non-Hodgkin ly.
Low grade
17
I
Hasnyálmirigy karcinóma
I-III
10
I/II
Hypernephroma
IV
38
II
Hypernephroma
IV
72
III
Hypernephroma
I-IV, df post-nephr.
…650
Parmiani et al, Clin. Canc. Res., 2004
Helyénvaló-e a hősokkfehérjéket passzív szerepbe kényszeríteni (“chaperone”)? • Chaperone (Oxford English Dictionary): Person, usually married or elderly women who, for the sake of propriety, accompanies a young unmarried lady in public as guide and protector. • Az antigénprezentáció szempontjából nem
Quae medicamenta non sanat, ferrum sanat. Quae ferrum non sanat, ignis sanat. Quae vero ignis non sanat, insanabilia reportati oportet. -Hippocrates
1900
A
Kórokozó:
Oltás eredménye: Anti-A
A Idő:
A’
B B’ B
2000
Anti-B
Anti-A
A A A’ A’’
? ?
Anti-B
Anti-A
+
Anti-A’...
+
Anti-A
