Transplantační imunologie „Transplantace“ (sv. Kosmas a Damián), 3. století n.l. Transplantace • přenosy tkání nebo orgánů • nahrazují nefunkční tkáň nebo orgán příjemce zdravým ekvivalentem • zásadní úloha imunitních pochodů • Dle vztahu a dárce a příjemce - autologní - alogenní - syngenní - xenogenní Dle charakteru transplantátu (štěpu) - orgánové - ledvina, srdce, plíce, pankreas, játra, - rohovka - tkáňové - kostní dřeň (kmenové buňky krvetvorby), kožní štěpy Typy transplantací • Shoda mezi dárcem a příjemcem štěpu v HLA znacích - snížení výskytu komplikací - vyšší úspěšnost transplantací - delší přežívání pacientů i transplantátů - zvýšení kvality života pacientů po transplantaci • Imunitně zprostředkované komplikace transplantace -rejekce štěpu -reakce štěpu proti hostiteli (GvHD) HLA a transplantace 2010 Numbers of HLA Alleles HLA Class I Alleles 3,411 HLA Class II Alleles 1,222 HLA Alleles 4,633 Other non-HLA Alleles 110 Vliv počtu neshod v HLA systému mezi dárcem a příjemcem na přežití ledvinného štěpu Transplantace – vyšetření příjemce štěpu • Určení krevní skupiny AB0 – transplantace orgánů • Typizace HLA I (A, B, C), HLA II (DR,DQ) – Tx ledvin (A, B, DR – nízké rozlišení) – HSCT (A, B, C, DR, DQ – vysoké rozlišení) • Preformované aloprotilátky (panel reactive antibody) • „Crossmatching“ – přítomnost preformovaných protilátek specifických pro potenciálního donora Transplantace – rejekce štěpu • Rejekce hyperakutní - během minut- protilátky proti AB0 nebo preformované protilátky proti HLA antigenům • Rejekce akutní – po prvním týdnu - je způsobena efektorovými lymfocyty T příjemce, odpovídajícími na HLA dárce, a protilátkami • Rejekce chronická – asi po půl roce- reakce pozdní přecitlivělosti, vedoucí k fibróze, poškození cév a ztrátě funkce štěpu Imunosupresivní léčba Mechanizmy rejekce štěpu Transplantace hematopoetických buněk • Užívá se buď kostní dřeň nebo izolované periferní CD34+ kmenové buňky • Indikace: – Maligní nádory (leukémie,lymfomy neuroblastom…) – Selhání kostní dřeně – Primární imunodeficity Reakce štěpu proti hostiteli (graft versus host reaction, GvHR) • Makulopapulární exantém, generalizovaná erytrodermie, puchýře, deskvamace • Hepatopatie, zvýšení koncentrace bilirubinu v séru • Průjem, velké bolesti břicha, ileus Imunosupresivní léčba Chronická reakce štěpu proti hostiteli (GvHR) orální manifestace Ústní dutina bývá postižena u 45% - 83% pacientů s GvHR: mukokéla atrofie, periorální fibróza postižení temporomandibulárního kloubu otok sliznice ulcerace lichenoidní léze slizniční erytém pocit suchosti v ústech, bolest, zvýšená citlivost Imunologická reakce na zubní implantáty • Prevalence „periimplantatidy“ v souvislosti s titanovými implantáty se odhaduje cca u 20% pacientů. • Uvádí se úloha titanium oxidu jako faktoru, podílejícího se na biologických komplikacích. • K vyšetřování reakce hostitele v parodentálních tkáních se využívá analýzy sulkulární tekutiny, především cytokinů ; především jde o IL-1 beta a TNF alfa, jejichž koncentrace je zvýšena. • Podobná exprese vybraných biomarkerů implantátů titanu, zirkonia a zdravých zubů patrně odráží individuální zánětlivou reaktivitu pacientů, která není lokálně modifikována implantátem. (Cionca N et al.: Pro-inflammatory cytokines at zirkonia implants and teeth, A cross.sectional assesment. Clin Oral Invest 2016; 20: 2285 – 2291) Transfúze krve = transplantace krve • Transfúze krve – nejčastější druh transplantace v klinické praxi • Krevní skupiny – polysacharidové a peptidové antigeny – protilátky • Inkompatibilita krve v těhotenství • Komplikace transfúze Polysacharidové antigeny krevních skupin • Nejdůležitější je systém ABO • Antigeny mohou být přítomny i v sekretech a na mnoha epiteliálních a endoteliálních buňkách • „Základní strukturou“ ABO antigenů je substance H; velmi řídce se vyskytuje „bombajský fenotyp“, tj. nepřítomnost H- substance • Protilátky jsou IgM isotypu, vyskytují se přirozeně 0: ceramid-Glu - Gal - GluNAc - Gal l Fuc A: ceramid-Glu - Gal - GluNAc - Gal - GalNAc l Fuc B: ceramid-Glu - Gal - GluNAc - Gal - Gal l Fuc Polysacharidové antigeny systému ABO Přirozené isohemaglutininy (IgM) Krevní skupina A: isohemaglutininy anti-B Krevní skupina B: isohemaglutininy anti-A, Krevní skupina 0: isohemaglutininy anti-A, anti-B Krevní skupina AB: isohemaglutininy anti-A ani anti-B nejsou přítomny • Křížová zkouška (cross-match test): sérum příjemce + erytrocyty dárce Bílkovinné antigeny krevních skupin • Nejdůležitější je systém Rh • Protilátky jsou IgG isotypu, objevují se pouze po antigenním stimulu Malé krevní skupiny • Systém MNS – silně glykosylované proteiny (glycophoriny) nesou antigeny M, N, S, s – protilátky IgG i IgM (podle cílového antigenu) • Systém Duffy – glykoprotein, nejvýznamnější antigeny jsou Fya a Fyb – protilátky IgG • Systém Kell – glykoprotein, nejvýznamnější je K antigen – protilátky IgG – třetí nejčastější příčina hemolytické reakce novorozenců • Systém Lewis – antigeny Lea a Leb jsou součástí antigenů ABO systému – protilátky IgM Inkompatibilita v Rh systému mezi matkou a plodem • sensitizace Rh- matek plodem Rh+ • v následné graviditě protilátky proti Rh (IgG), přestupují přes placentu • hemolytický účinek (+ C-systém, fagocyty, buňky K): erythroblastosis fetalis • Dg: Coombsův antiglobulinový test (přímý, nepřímý) • Profylaxe: anti Rh sérum do 72 hod. po porodu (abortu...) Transfúze krve - komplikace Po převodu krve neslučitelné v systému AB0 dochází k hemolytické reakci, která je způsobena intravaskulární destrukcí červených krvinek protilátkami příjemce Příznaky: Bolesti na hrudi, v zádech, dušnost, neklid, horečka s třesavkou, zvracení, hypotenze, šokový stav. Přežije-li nemocný šokový stav, objeví se do 24 hod. žloutenka, selhání ledvin, krvácení z diseminované intravaskulární koagulace, trombocytopenie a fibrinolýzy Transfúze krve - komplikace • Reakce vyvolané protilátkami proti leukocytům a trombocytům - asi u 1/3 nemocných s těmito protilátkami po opakovaných transfuzích – do 3 hod. po převodu Příznaky: horečka, třesavka, zimnice, bolesti hlavy, zrudnutí, tlak na hrudi, kašel) • Alergické reakce - kopřivka, larygospasmus • Anafylaktoidní reakce – IgA-anti IgA • Aloimunizace • Reakce z přetížení oběhu - u zdravého lze převést 1l/za 2-3 hod., přetížení vede k akutnímu srdečnímu selhání Imunoonkologie Duální funkce imunitního systému host-protecting x tumor–promoting Eliminace Eqilibrium Escape Cancer immunoediting teorie 3E Imunitní systém a maligní nádor Imunologická úprava nádoru (cancer immunoediting): Imunologická ostraha (immunological surveillance) – eliminace maligně transformovaných buněk. Vytvoření rovnováhy mezi imunitním systémem a nádorem, selekce rezistentních mutantů. Únik maligních buněk před imunitními reakcemi. Imunologická eliminace maligních buněk (Dunn GP et al.: Nature Immunology 2002; 3: 991-998) Cancer immunoedition Dunn GV, Bruce AT, Ikeda H, Old LJ, Schreiber RD: Nature Immunology 2002; 3:991-998 Kooperace nespecifických a specifických složek imunitního systému vede k rozpoznání tumorogeneze a její eliminaci před vlastní klinickou manifestací  Nedetekovatelné stadium (in vivo)  Dominují mechanismy nespecifické a specifické složky imunity proces je ukončen kompletní eliminací nádorových buněk nebo přechází do stavu rovnováhy  „ Editace nádoru imunitním systémem Eliminace Dominují mechanismy specifické imunity vedoucí k prevenci progrese tumorogeneze, ale zároveň se vyvíjí imunogenicita nádoru  dynamická rovnováha  obtížně diagnostikovatelné stadium (vyjímka MGUS) Výsledkem může být: kompletní eliminace buněk nádoru nebo dlouhodobý stav rovnováhy nebo únik kontrole imunitního systému a rozvoj nádorového onemocnění Editace nádoru imunitním systémem Eqilibrium Rozvoj imunosupresivního mikroprostředí tumoru a selekce nízce imunogenních rychle proliferujících buněk tumoru, které se stávají „neviditelnými“ pro imunitní systém  Stadium progresivně rostoucího viditelného tumoru  Diagnosticky průkazné stadiu únik buněk tumoru mechanismům editace imunitního systému Editace nádoru imunitním systémem Escape TSA tumor specifické antigeny  nevyskytují na nemaligních buňkách TAA tumor asociované antigeny  nejsou výlučně specifické pro nádorové buňky Nádorové antigeny TSA x TAA Nelze prokázat na nemaligních buňkách Neo-antigeny  Komplex MHC gpI 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 genů tumor supresor genes - geny kontroly buněčného cyklu P53 TSA tumor specifické antigeny  nejsou výlučně specifické pro nádorové buňky  exprese je fyziologická v určitém ontogenetickém období  za určitých okolností je lze nalézt i na normálních buňkách  u malignit - ektopická exprese x zvýšená exprese  pomocné diagnostické markery o onkofetální antigeny antigeny specifické pro tkáň nebo orgán z nichž vycházejí AFP – hepatomy CEA - carcioembryonlní proteiny buňky o antigeny specifické pro tkáň nebo orgán z nichž vycházejí MAGE-1melanomový antigen PSA prostatický Ag o proteiny řídce přítomné ve vlastní tkání a hojně přítomné neoplastické tkáni receptor HER2/neu o diferenciační antigeny malignit lymfatického systému CALLAcommon acute lymphoblastoid leukemia antige CD 10 – pre B buňky fyziologicky přítomny na normálních buňkách vývojových řad leukocytů TAA tumor-associated antigens  Onkomarkery“ o Alfa-feto protein (Ca jater) o CEA (Ca colon) o PSA (Ca prostaty)  Paraprotein  Diferenciační antigeny na buňkách malignit lymfatického systému (CD znaky)  Průkaz klonality  Exprese check point molekul ve vzorku maligní tkáně Imunologická diagnostika nádorů Vývoj B-lymfocytů Obranná funkce specifické a nespecifické imunity  NK buňky  Tc lymfocyty  Aktivované makrofágy  Dendritické buňky (DC) Buňky imunitního systému v obraně proti nádorům Ztráta exprese nádorových antigenů – snížení antigenní variability nádorů, mutantní formy ztrácejí nádorový antigen Selekce nízce antigenních variant buněk tumoru ignorace imunitním systémem ovlivnění exprese MHC I proteinů, zpracování a vazba antigenu na MHC I Inhibice funkce dendritických buněk NO – apoptosa DC, IL1, TGF beta - inhibice zrání DC, VEGF - inhibice prekursorů DC ve dřeni Tlumení funkce T-lymfocytů (TGF-b, IL-10) T reg – inhibice funkce tumorspecifických T lymfocytů (TGFbeta, Il-10, PD, PDL1, CTLA-4) MDSC – (Myeloid Derived Suppressor Cells) Indukce apoptózy - exprese FasL, aktivace STAT3 dráhy, exprese BCL-2 “Enhancement” efekt protinádorových protilátek- stimulace růstových receptorů nádoru Absence kostimulačních molekul - utlumení Tc a Th Obranné mechanismy nádorů proti imunitnímu systému Indukce protinádorové imunity nebo Využití imunitních mechanismů k cílenému nasměrování léčiva k místu nádoru Imunoonkologická terapie  Monoklonální protilátky (anti-CD20, anti-HER2).  Check point inhibitor blockers ( anti PD, anti PDL1, anti CTLA4)  Adoptivní buněčné terapie (TIL, DC vac,CAR)  Imunomodulační preparáty  Auto a alo HSCT ( mechanismus GVLR )  Imunostimulační a imunomodulační cytokiny (IFN-a, IL-2)  Indukce zánětu se stimulací Th1 buněk (BCG vakcína) Imunoonkologická léčba 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  Astenuované 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 Imunomodulační a imunostimulační cytokiny INFa 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 Monohočetné AE ( hepatotoxicita, myelotoxicita, thyreotoxicita…) Imnunomodulační a imunodtimulační cytokiny spouštěče kostimulučaních a inhibičních drah T lymfocytární odpovědi vedoucí k modulaci délky amplitudy imunitní odpovědi a tím k udržení intergrity organismu (self tolerance) T buněčné inhibiční a stimulační receptory a jejich ligandy Anti PD(CD279), Anti PD –L1(CD274), anti PD-L2( CD273), anti CTLA4( CD152) CAVE: časté vedlejší reakce ( irAE) Check points CTLA 4 cytotoxic T lymphocyte associated antigen  inhibiční molekula T lymfocytů ( CD4+, CD8+)  interakce s CD80/86 na APC  kompetice s CD28 T buněk (CD28 stimulace vs CTLA4 inhibicie)  inhibice T lymfocytární proliferace a aktivace PD1 program cell death receptor  transmembránový protein T, B, NK, DC monocytů  experse je zvýšena na lymfocytech v mikrosprotředí nádoru  inhibice apoptosy maligních buněk přeměna T efektorových na Treg, vyčerpání T efektorových buněk  interakce s PD-L1 a PD-L2 Monoklonální protilátky proti těmto check points se úspěšně využívají při imunostimulační terapii v onkologii Check point blockers http://cancergrace.org/lung/files/2012/06/Slide08.jpg  Přímý protitumorosní efekt prostřednistvím inhibice nebo aktivace receptoru mAb  Imunologicky mediované usmrcení buněk tumoru ACCD, fagocytosa, aktivace komplementu, crossprezentace DC, CTLA4 blokace  Ablace buněk stromatu a buněk cévního zásobení mikroprostředí tumoru Monoklonální protilátky v onkologii mAbs Trastuzumab (Herceptin) : anti ERBB2, (epidermal growth factor receptor, HER 2 receptor) metastasující mamární karcinom. Cetuximab (Erbitux): anti-EGFR, anti epidermal grow factor receptor kolorektální ca Bevacizumab (Avastin): anti VEGF inhibitor angiogenese kolorektální ca Monoklonální protilátky v onkologii Rituximab ( Mabhtera)  antiCD20 IgG1chimerická mAb, CD20pos NHL a CLL, folikulární NHL  ADCC, přímá indukce apoptosy and CD CD 20 povrchový marker vývojových řad B lymfocytů absentuje na plasmatických buňkách Alemtuzumab (Campath)  IgG1 humanisovaná anti CD 52  CLL, NHL  Přímá indukce apoptosy a CDC CD 52 povrchový antigen maturovaných lymfocytů Monoklonální protilátky cílené proti CD znakům v onkologii  Nádorová vakcinace DC …  CAR Chimerické antigenní receptory T buněk  TIL Tumor infiltrující lymfocyty Adoptivní celulární terapie Preventivní  vakcinace zdravých pacientů  vznik specifických protilátek a paměťových buněk  proti papilomavirům, hepatitidě B Terapeutické  vakcinace onkologicky nemocných pacientů  indukce cílené protinádorové imunitní odpovědi antigen spec CTL a antigen spec. CD4+ Th Nádorové vakcíny Terapeutické Ex vivo generované autologní vakcíny z dendritických buněk Proteinové/peptidové vakcíny (cíl TAA – gp100, PSA…) Genetické vakcíny  DNA vakcíny ( bakteriální plasmidy – tumor antigen)  RNA vakcíny ( mRNA autologní tumorosní tkáně)  Na virech založené vakcíny ( virové vektory) Nádorové vakcíny Protinádorové vakcíny chimerické antigenní receptory T buněk  1-3 generace  metody genetického inženýrství  obchází HLA gp 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 TIL – tumor infiltrating lymphocytes http://www.nature.com/nri/journal/ v12/n4/fig_tab/nri3191_F1.html Monoklonální gamapatie Clonal selection theory 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  MGUS  Mnohočetný myelom  Waldenstromova makrogloblinemie  AL amyloidosa Monoklonální gamapatie 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 druhá nejčastější hematologická malignita  10% hematologických malignit  onemocnění starší generace  5 leté přežití je cca 35 % a klesá s věkem  medián přežití je 3 roky Mnohočetný myelom Nádorová choroba vede i k imunodeficienci Maligní procesy i protinádorová terapie tlumí aktivitu imunitního systému – příčiny jsou různorodé, zasaženy jsou mechanismy vrozené i získané imunity. Důsledkem je snížení odolnosti vůči infekčním agens. Objektivní posouzení schopnosti imunologické reaktivity pacientů s nádorovou chorobou je žádoucí jak vzhledem k infekčním komplikacím, tak vzhledem k účinku imunoterapie.