Imunoonkologie Ústav klinické imunologie a alergologie FN u svaté Anny v Brně LFMU III. ročník E .Hlaváčková Role imunitního systému v onkologii Protektivní vliv imunitního systému při karcinogenez (Ehrlich 1900) Cancer immunosurveillance (Burnet a Thomas 50 léta ) Adaptivní imunitní systém zodpovídá za kontrolu karcinogeneze u imunitně kompetentních jedinců Cancer imunoediting (2001 Shanakaran, Dunn, Schreiber) Imunitní systém chrání svého nositele proti tumorogenezi, ale zároveň ovlivňuje imunogenicitu nádoru Cancer immunoediting teorie 3E Duální funkce imunitního systému Eliminace Eqilibrium rovnováha Escape únik Tumor promoting Host protecting Cancer immunoediting teorie 3E kompletní eliminace buněk nádoru nebo dlouhodobý stav rovnováhy nebo únik maligních buněk kontrole imunitního systému a rozvoj nádorového onemocnění podíl mechanismů specifické a nespecifické imunity The Immunobiology of Cancer Immunosurveillance and Immunoediting Gavin P. DunnOpen ArchivePublished: August 17, 2004DOI:https://doi.org/10.1016/j.immuni.2004.07.017 PlumX MetricsImmunity, VOLUME 21, ISSUE 2, P137-148, AUGUST 01, 2004 PDF [263 KB] https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(04)00209-2 The Immunobiology of Cancer Immunosurveillance and Immunoediting Obranné mechanismy nádorů v obraně proti imunitnímu systému Ztráta exprese nádorových antigenů snížení antigenní variability Selekce nízce antigenních variant buněk tumoru ignorace imunitním systémem Inhibice funkce dendritických buněk NO, TGF beta, DAO,VEGF Tlumení funkce T- lymfocytů TGF-b, IL-10 Indukce apoptózy exprese FasL, aktivace STAT3 dráhy, exprese BCL-2 “Enhancement” efekt protinádorových protilátek , stimulace růstových receptorů nádoru Indukce T reg inhibice funkce tumorspecifických T lymfocytů MDSC indukce T reg, deplece sekvestrace argininu, tryptofanua cysteinu ( T buňky) Absence kostimulačních molekul tlumení Tc a Th odpovědi Editace nádoru imunitním systémem Intratumorosní imunitní odpověď predikuje prognosu pacienta Pos efekt : TIL Neg efekt: T reg MDSC Imunodeficience je asociovaná se zvýšeným výskytem nádorů  Zvýšený výskyt malignit u prim. imunodeficitů (PID)  Snížení funkce imunitního dozoru u PID  Imunodysregulace (PID)  HSV6 - Kap. sarcom, EBV asociované lymfomy, HPV cervikální carcinom  Maligní lymfoproliferace PID Nádorové antigeny TSA x TAA TSA tumor specifické antigeny  nevyskytují na nemaligních buňkách TAA tumor asociované antigeny nejsou výlučně specifické pro nádorové buňky TSA tumor specifické antigeny Nelze prokázat na nemaligních buňkách Neo-antigeny Komplex MHC gp I s abnormálními fragmenty buněčných proteinů MHC gpI s fragmenty oncovirů - HPV, EBV Produkty abnormální glykosylace proteinů - glykosylace, syalizace Idiotypy myelomu a lymfomů - klonotypické BCR a TCR - NHL, HL, MM) Produkty mutovaných genů - chromosomální translokace • filadelfský chromosom translokace 9 a 22 AML a ALL • fusní geny • fusní proteiny (chimerický bcr-abl Mutace v tumor supresor genes • Geny kontroly buněčného cyklu TAA tumor associated antigens nejsou výlučně specifické pro nádorové buňky  exprese je fyziologická v určitém ontogenetickém období  za určitých okolností je lze nalézt i na normálních buňkách  ektopická nebo zvýšená exprese u malignit • pomocné diagnostické markery onkofetální antigeny antigeny specifické pro tkáň • AFP – hepatomy • CEA - carcioembryonlní proteiny oantigeny specifické pro tkáň nebo orgán z nichž vycházejí • MAGE-1melanomový antigen • PSA prostatický Ag oproteiny řídce přítomné ve vlastní tkání a hojně přítomné neoplastické tkáni • receptor HER2/neu odiferenciační antigeny malignit lymfatického systému • CALLAcommon acute lymphoblastoid leukemia antige CD 10 – pre B buňky • fyziologicky přítomny na normálních buňkách vývojových Onkomarkry vs biomarkryOnkomarkery vs Biomarkery Onkomarkery Vybrané TAA nebo TSA Sledování průběhu onemocnění (aktivita nemoci) a jeho odpovědi na léčbu Neslouží k dignose Mohou být elevovány i při jiném než onkologickém onemocnění (AFP) Onkofetální markry – přirozený význam v období fetálního vývoje Stanovení serologické Biomarkry Na povrchu nebo uvnitř nádorových buněk Exprese, overexprese nebo mutace má prognostický nebo prediktivní význam Prognostický: prognosa onemocnění (agresivita procesu, vliv na strategii léčby) Prediktivní: predikce účinku konkrétní medikace Stanovení histologické • AFP (alfa-fetoprotein): hepatocelulární karcinom (nádor jater), některé nádory vaječníků nebo varlat. AFP může být zvýšen rovněž při nenádorovém onemocnění jater (cirhóza, hepatitida) • B2M (B2MG - beta2mikroglobulin): mnohočetný myelom, chronická lymfatická leukémie, lymfomy, porucha funkce ledvin • CA 15-3: karcinom prsu, některé nádory zažívacího traktu • CA 19-9: karcinom slinivky břišní, žaludku, střeva, prsu • CA 72-4: karcinom žaludku, jícnu, plic, vaječníků • CA-125: karcinom vaječníků • CEA (karcino-embryonální antigen): karcinomy zažívacího traktu, plic, prsu, vaječníků, může být zvýšen i unenádorových onemocnění. • HCG (lidský choriový gonadotropin): choriokarcinom, germinální nádory varlat nebo vaječníků, v těhotenství. • LD (laktátdehydrogenáza): nádory varlat, ledviny, leukémie, Hodgkinův lymfom • PSA/fPSA/tPSA (Prostatický specifický antigen / volný / celkový): karcinom prostaty. vyšetření pro včasné vyhledávání karcinomu prostaty ve "zdravé" populaci. BIOMARKERY příkladyONKOMARKERY příklady • HER2 humánní epidermální receptor 2, karcinomy prsu a u některých karcinomech žaludku anti HER2 terapie • EGFR receptor epidermálního růstového faktoru, léčba anti EGFR • RAS (KRAS, NRAS) signální dráha EGFR, aktivační mutace, olorektální ca , predikuje rezistenci k inhibitorům (EGFR), • BRAF součást signální dráhy RAS/RAF/MAPK mutace BRAFje považována za jednu z „driver mutací“ maligního melanomu, predikce anti BRAF terapie • ALK bodová mutace tyrozinkinázové (TK) domény genu ALK (neuroblastomy) , fúze ALK s jinými geny (NSCLC, anaplastický velkobuněčný lymfom)způsobují abnormální expresi a aktivaci, predikce anti ALK terapii • PDL-1 predikce odpovědi na anti PDL léčbu • Ki67 marker proliferace maligních buněk • c-kit TKI receptor • PDGFRa platelate derived growth fator receptor alfa, overexprese GIST, glioblastom, predike terapie imatinib Imunologická diagnostika nádorů Onkomarkery“ •Alfa-feto protein (Ca jater) • CEA (Ca colon) • PSA (Ca prostaty) Paraprotein Diferenciační antigeny na buňkách malignit lymfatického systému (CD znaky) Průkaz klonality Analýza mikroprostředí nádoru Exprese check point molekul ve vzorku maligní tkáně NGS – WES Traskriptom Imunoonkologická terapie Indukce protinádorové imunity Posílení přirozených imunitních mechanismů nebo Využití imunitních mechanismů k cílenému nasměrování léčiva k místu nádoru Imunoonkologické terapie Biologika mAb (anti CD20, anti EGFR, anti VGFR…) Malé molekuly TKI ( anti PI3K, anti BTK, BRAF inh…) Check point inhibitory (ICB) anti CTLA4 antiPD antiPDL1 … Adaptivní celulární terapie DCvac CAR TIL … Imunomodulační léčba BCG Il2 GvL… Imunomodulační a imunostimulační cytokiny IL 2 Růstový faktor T lymfocytů • Na dávce závislý imunomodulační a antitumorosní efekt • Rekombinantní preparát, multiorgánová toxicita, nahrazen check point inhibitory. • Maligní melanom, renální carcinom ( vysokodávkovaný Il2) BCG bacillus Calmette-Guerin Atenuované mycobacterium bovis • Léčba karcinomu močového měchýře intravesikální aplikací • Elevace INFg, indukce exprese MHC II na buňkách tumoru • Infiltrace močového měchýře makrtofágy a CD4+T buňkami Imnunomodulační a imunostimulační cytokiny Monohočetné AE ( hepatotoxicita, myelotoxicita, thyreotoxicita…) INF alfa • Stimulace Th1 prostřednictvím STAt1 a STAT 3 drah k sekreci IL 12 Vysokodávkovaný INF Interferon alfa-2b • Lymfatické malignity • Adjuvantní léčba high risk melanomu před zavedením ipilimumabu . Future prospects of immune checkpoint blockade in cancer: from response prediction to overcoming resistance. Park YJ1,2, Kuen DS3,4, Chung Y5,6. Exp Mol Med. 2018 Aug 22;50(8):109. doi: 10.1038/s12276-018-0130-1 Check point inhibitory James P Allison Tasuku Honjo were awarded the 2018 Nobel Prize in Physiology or Medicine for the immune checkpoint blocade Aktivační/inhibiční receptory T buněk dle https://www.hindawi.com/journals/scientifica/2013/857519.fig.001.jpg spouštěče kostimulučaních a inhibičních drah T lymfocytární odpovědi vedoucí k modulaci délky amplitudy imunitní odpovědi a tím k udržení intergrity organismu (self tolerance) cíl terapie: T buněčné inhibiční a stimulační receptory a jejich ligandy Pacienti: responders x nonresponders CAVE irAE (immune related adverese events) CTLA 4 cytotoxic T lymphocyte associated Ag inhibiční molekula T lymfocytů ( CD4+, CD8+) exprese T CD4 a CD8 a T reg interakce s CD80/86 na APC kompetice s CD28 T buněk inhibice T lymfocytární proliferace a aktivace anti CTLA 4 (ipilimumab)  rekombinantní humánní monoklonální protilátka  stimulace T lymfocytární odpovědi  první FDA schválený check point 2011  nepřímý antitumorosní efekt posílení T mediované odpovědi CTLA4 http://cancergrace.org/lung/files/2012/06/Slide08.jpg PD1 program cell death receptor transmembránový protein T, B, NK, DC monocytů experse na lymfocytech v mikrosprotředí nádoru inhibice T buněčné proliferace Inhibice T buněčné produkce cytokinů přeměna T efektorových na Treg interakce s PD-L1 a PD-L2 anti PD 1 (pembrolizumab/nivolumab /cemiplimab) NSCLC , RCC, melanom , NHL….. PD1 PD-L1 program cell death receptor ligand  exprese hematopoetické buňky (T, B, NK, DC,monocyty) , epitelie, buňky tumoru  interakce PD-PD-L1 vs CD80-PD-L1  inhibice T lymfocytární odpovědi  indukce Treg PD-L2  fyziologicky nízká exprese  APC buňky  variabilní Indukce v důsledku mikroprostředí včetně tumoru anti PDL1 (atezolizumab/arveluma/ durvalumab))  anti PDL 1 mAb  2016 FDA uroteliální carcinom , NSCLC… PD-L1/PD-L2 Monoklonální protilátky v onkologii mAbs  Přímý protitumorosní efekt  Inhibice nebo aktivace ligandu mAb  Ablace buněk stromatu a buněk cévního zásobení mikroprostředí tumoru  Široká škála terapeutik Mechanismus účinku:  Imunologicky mediované usmrcení buněk tumoru  ACCD, fagocytosa, aktivace komplementu, cross prezentace DC, CTLA4 blokace Monoklonální protilátky v onkologii Antibody therapy of cancer Andrew M. Scott, Jedd D. Wolchok & Lloyd J. Old Nature Reviews Cancer 12, 278-287 (April 2012) Monoklonální protilátky v onkologii Růstové faktory a receptory růstových faktorů anti CEA epidermal growth factor receptor (EGFR, ErbB1) • anti ErbB2 (HER2) epidermal growth factor receptor (EGFR) family her´trastuzumab( Herceptin )- ca mammy Antigeny zodpovídající za angiogenesi mikroprostředí tumoru anti VEGF vascular endothelial growth factor bevacizumab (Avastim) • anti VEGFR VGF receptor Antigeny extracelulární matrix a stromatu tumoru Anti FAP fibroblast activation protein • tenascin - glykoprotein extracelulární matrix Povrchové CD znaky Monoklonální protilátky v onkologii Trastuzumab : anti ERBB2, ( HER 2 receptor) metastasující mamární karcinom. Cetuximab anti-EGFR, anti epidermal grow factor receptor kolorektální ca Bevacizumab : anti VEGF inhibitor angiogenese kolorektální ca Rituximab antiCD20  IgG1chimerická mAb, CD 20 povrchový marker vývojových řad B lymfocytů absentuje na plasmatických buňkách NHL a CLL, folikulární NHL Alemtuzumab  IgG1 humanisovaná anti CD 52  CLL, NHL  Přímá indukce apoptosy a CDC CD 52 povrchový antigen maturovaných lymfocytů Kinásové inhibitory v imunoonkologii  Léčba cílí na malignity s definovanou onkogenetickou aktivací kinás  Proteinová fosforylace je postranslační reversibilní modifikací proteinů  Fosorylace proteinů je kontrolována kinásami a fosfatasami Anti BTK BTK cytoplasmatická kinasa Ibrutinib  Transdukce signálu BCR receptoru  Regulace proliferace, diferenciace, aktivace , přežití  Zvýšená aktivita u určitých B malignit  CLL, mantel cell lymphoma … Adoptivní celulární terapie Nádorová vakcinace CAR Chimerické antigenní receptory T buněk TIL Tumor infiltrující lymfocyty Protinádorové vakcíny Preventivní  vakcinace zdravých pacientů  vznik specifických protilátek a paměťových buněk  Proti HPV Terapeutické  vakcinace onkologicky nemocných pacientů  indukce cílené protinádorové imunitní odpovědi antigen spec CTL a antigen spec. CD4+ Th Terapeutické Ex vivo generované autologní vakcíny z dendritických buněk x Proteinové/peptidové vakcíny (cíl TAA – gp100, PSA…) x Genetické vakcíny  DNA vakcíny ( bakteriální plasmidy – tumor antigen)  RNA vakcíny ( mRNA autologní tumorosní tkáně)  Na virech založené vakcíny ( virové vektory) Protinádorové vakcíny http://www.frontiersin.org/Journal/10.3389/fonc.2011.00022/full CAR chimerické antigenní receptory T buněk  1-4 generace  metody genetického inženýrství  obchází HLA prezentaci  antigen vážící doména scVF ( single chain variable fragment) + hinge oblast + transmembránová doména +intracelulární signalizační domény aktivovné po navázaní antigenu)  kombinace antigenní specifity s cytotoxicitou T lymfocytů  geneticky modifikované T buňky mířící na TAA antigen  CD 19 CAR T CAR Fig 1. Schema of examples of CAR design. CAR, chimericantigen receptor Translational Research 16 Chen and Yang September 201 TIL – tumor infiltrating lymphocytes http://www.nature.com/nri/journal/v1 2/n4/fig_tab/nri3191_F1.html http://www.intechopen.com/books/melanoma-from-early-detection-to-treatment/adoptive-cell-t Monoklonální gamapatie Klonálně selekční terapie Effector cells antigen Memory cells Elimination of autoreactive clones Blood and periperal lymphatic organs expansion death death Elektroforesa séra Elektroforéza Identifikace monoklonálního Ig Imunoelektroforéza (antisérum IgG kappa) Možnosti vyšetření Definice monoklonální gamapatie Biochemická definice: přítomnost monoklonálního imunoglobulinu (M-Ig protein M) v séru a v moči Klinická definice: Onemocnění či stav patofyziologicky související s klonální proliferací lymfoidní řady s plazmocytoidní diferenciací a častou přítomností M-Ig Monoklonální gamapatie MGUS Mnohočetný myelom Waldenstromova makrogloblinemie AL amyloidosa MGUS monoklonální gamapatie nejistého významu přítomnost monoklonálního imunoglobulinu v séru nebo v moči pacientů bez známek MM, WM nebo AL nejsou přítomny známky: maligní proliferace poškození organismu monoklonálním gamaglobulinem MGUS Monoklonální gamapatie nejistého významu median diagnosy 70let 5% starších 70 let, 10-15% pacientů straších 80let má detekovatený M protein benigní onemocnění s rizkem malignizace 19% s MCUG zprogreduje do MM v průběhu 2-19 let monoklonální expanze Ig secernujícího klonu plasmatických buněk somatická mutace plasmatických buněk ( post isotyp class switch - IgG a IgA, pre switch -IgM) převažuje IgG a IgA, IgM 15- 20% Mnohočetný myelom MM druhá nejčastější hematologická malignita  10% hematologických malignit  onemocnění starší generace  medián diagnosy v Evropě 72 let  5 leté přežití je cca 35 % a klesá s věkem  medián přežití je 3 roky  dysregulace onkogenů  produkce kompletního Ig nebo jen lehkého řetězce  vyzrálé plasmocyty jsou převládající typ nádorových buněk  heterogenní plasmocytární populace i u jednotlivých pacientů  vysoká četnost chromosomálních změn  vyjimečně od počátku charakter plasmoblastické leukemie Klinické a laboratorní nálezy MM  teploty, hubnutí, noční pocení  infekce  kostní bolesti, osteolytické lése skeletu  anemie  hyperkoagulační stavy,  hemoragická dithesa  hyperkalcemie, elevace kreatininu, hyperviskozita Sekundární imunodeficience:  B a T buněčná dysfunkce  omezená produkce funkčních imunoglobulinů  závažnější průběh bakteriálních infekcí  opouzdřené mikroorganismy pneumokoky Kostní změny při myelomu Waldenströmova makroglobulinemie lymfoplazmocytoidní lymfom dle WHO klasifikace přítomnost monoklonálního imunoglobulinu typu Ig-M 2% hematologických malignit MGUS IgM je pokládán za prekusor WM