Transcript tumor antigének - ELTE Szerves Kémiai Tanszék

Tumor immunoterápia:
a tumor-specifikus
immunitás kiváltása
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
•Vírusok
mutáció , transzformáció
Nature Reviews Cancer 4; 11-22 (2004); CYTOKINES IN CANCER
PATHOGENESIS AND CANCER THERAPY
A veleszületett és az adaptív immunválasz elemei.
A tumor felismerésének közvetett és közvetlen útjai
Tumorsejtek immun-átszerkesztése és szelekciója
fejlődő
tumor sejtek
túlélő tumor
sejt variánsok
Nem transzformált
sejtek
Ellenőrzés alól
elszabadult osztódó
tumorsejtek, újabb
variánsok
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!
A tumor immunsejtek által történő elpusztításának modelje
Nature Reviews Cancer 2; 850-861 (2002); doi:10.1038/nrc928
NEW ASPECTS OF NATURAL-KILLER-CELL SURVEILLANCE AND THERAPY OF CANCER
NK sejtek és a tumorra adott immunválasz
< previous next >
NK sejtek effektor funkciói, amelyek
elpusztítják a tumorsejteket.
Az önfenntartó
sejtszaporodáshoz vezető
molekuláris útvonalak
Sejtciklus
Replikációs
életszakasz
Gén expresszió
változás
Apoptózis
Anyagcsere
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
A tumorspecifikus antigén kialakulása
karcinogén
„privát
antigének”
Kromoszóma transzlokáció Burkitt limfómában
EBV fertőzés: c-myc az áthelyeződik az Ig H lánc enhancer
régiójához – B sejtek korlátlan növekedése
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
Immortalizáció: hallhatatlan sejtek
Initiation (mutáció) – transzformáció- Promotion: osztódási képesség
fokozódik
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
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
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).
A tumor és az immunrendszer
Tumorsejtek támadása a gazdaszervezet T sejtjei ellen
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)
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 (TGFb, 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”
•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.
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
A tumor és az immunrendszer egymásrahatása - a tumor ellenes
immunválasz kialakulása
Tumor-specifikus
CTL indukció
CD8+
Tc-sejt
Citokinek
Tumor
antigének
szeparálása
Dendritikus sejtek
feltöltése
Genetikai módosítás
(MHCII expresszió)
Tumorspecifikus
CTL
A tumorsejtek
transzfektálása B7 –
tel, vagy GM-CSF –el
növeli a tumor
immunogenitását
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 termékeimennyiségi növekedés 50x- 100x
Tumor antigének izolálása:
•
cDNS könyvtárból - CTL segítségével,
•
tumor sejtek felszínéről savas elucióval
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.
Természetes módon
processzált tumor
peptidek előállításának
módjai
Peptid bejuttatása a
sejtbe:
 Liposzóma (MHCII)
 Kiméra baktérium
(MHCII)
Vírus kiméra –
minigen (MHCI)
Peptidek terápiás alkalmazása
Szintetikus peptidek
Természetes 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
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.
Stratégiák a kísérletes tumor immunterápiára
Ellenanyag terápiák
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
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
Monoklonális ellenanyag -drog konjugátumok
Drog: calicheamicin (kétszálú törés DNS-en), doxorubicin - antitumor 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
B sejtes limfóma kezelése idiotípus-specifikus monoklonális ellenanyaggal
Szelektív kötődés
limfóma sejtekhez
Komplementközvetített tumor
sejt lízis
„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
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
• ”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
Enzim - Pro-drog terápia
Adoptív sejt-transzfer terápia: limfocitákat
depletáló kemoterápia után
Melanoma metasztázis kezelésére
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!
Human papilloma virus
A tumornövekedéssel
párhuzamosan kifejlődő
anti-tumor válasz modellje
A tumorsejtek aktívan
elnyomják a kialakuló tumorspecifikus immunválaszt
Az anti-tumor válasz manipulációja terápiás célú vakcináció által, a
tumor kialakulása után
Az anti-tumor válasz manipulációja megelőző célú vakcináció által
Tumor-specifikus
memóriasejtek
reaktiválása
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