Protinádorová imunita, transplantace Martin Liška

Imunologie onkologických onemocnění

Protinádorová imunita Selhání mechanismů regulace buněčného dělení a/nebo regulace sociálního chování buněk → maligní transformace buňky → nádorové bujení Poruchy obvykle vyvolány mutacemi v onkogenech (→ abnormálně konstitutivně ↑ aktivita) nebo anti-onkogenech (→ abnormálně konstitutivně ↓ aktivita) Nádorové bb.se buď liší od normálních jen málo (→ ignorovány imunitním systémem) nebo využívají mechanismy, jimiž paralyzují prostředky imunitního systému

Nádorové antigeny Antigeny specifické pro nádory (TSA) = nevyskytují se na normálních bb. Komplexy MHC gp.I s abnormálními fragmenty buněčných proteinů – typické např.pro chemicky indukované nádory nebo některé leukémie asociované s chromozomálními translokacemi (např.Bcr-Abl vznikající přepisem fúzního genu na filadelfském chromozómu (vzniká translokací mezi chromozómy 9 a 22)) Komplexy MHC gp. s fragmenty proteinů onkogenních virů (např. EBV, Polyomavirus) Idiotypy myelomů a lymfomů – na povrchu klonotypické BCR, resp.TCR

Nádorové antigeny Antigeny asociované s nádory (TAA) = nacházejí se i na normálních bb. x odlišná kvantita exprese nebo abnormální časová nebo místní exprese Onkofetální antigeny – normálně v embryonálních bb., postnatálně na nádorových bb. – např.AFP (hepatomy), CEA (CA tl.střeva) Melanomové antigeny – v menších množstvích na normálních melanocytech, silně na melanomových bb. - např.MAGE-1 Antigen HER2/neu – v malém množství na normálních epiteliích, silně exprimován u některých CA prsu PSA – zvýšeně exprimován u CA prostaty Diferenciační antigeny leukemických bb. – normálně exprimovány na některých diferenciačních stádiích leukocytů, zvýšeně leukémie - např.CALLA

Protinádorové imunitní mechanismy Hypotéza imunitní editace (teorie 3E) – vzájemná interakce nádoru a imunitního systému Eliminace – složky imunitního systému rozpoznávají a ničí nádorové bb. (imunogenní smrt nádorových bb. → exprimují molekuly, které signalizují přítomnost nebezpečí (DAMPs) → rozpoznání nádorových bb.imunitním systémem → aktivace plnohodnotné imunitní reakce → nespecifická odpověď (neutrofily, makrofágy, NK bb.) + specifická odpověď (protilátky aktivující komplement, ADCC, Th1, Th17, Tc)

Protinádorové imunitní mechanismy Rovnováha (ekvilibrium) – v nádorových bb.mohou probíhat další mutace → varianty, které jsou odolnější vůči imunitnímu systému → imunitní systém dokáže kontrolovat růst nádoru, ale nedokáže jej zcela eliminovat → 3 možné scénáře: a/ kompletní eliminace nádoru b/ dlouhodobá dynamická rovnováha c/ Únik (escape) – nádorové bb.uniknou kontrole imunitního systému → rozvoj onemocnění

Mechanismy odolnosti nádorů vůči imunitnímu systému Variabilita – vznik mutantních forem, které nemají původní nádorové antigeny Nízká hustota exprese nádorových antigenů → ignorace imunitním systémem Nádorové bb.nefungují jako profesionální APC → prekurzory Tc a Th jsou utlumeny Nádorové bb.neexprimují dostatečné množství DAMPs Produkce látek s imunosupresivním účinkem - faktory inaktivující T-lymfocyty, blokující faktory (TGF-b, IL-10, rozpustné formy nádorových antigenů)

Mechanismy odolnosti nádorů vůči imunitnímu systému Exprese FasL → indukce apoptózy protinádorových bb. Inhibice funkce nebo životnosti dendritických bb. – produkce NO, IL-10, TGF-b Působení Treg – chrání nádory podobně jako normální tkáně před (auto)imunitními mechanismy Podpora makrofágů – M2 makrofágy mohou řadou mechanismů nádorům pomáhat (např.podpora angiogeneze, zvyšování invazivity, produkce imunosupresivních cytokinů)

Imunoterapie nádorů pomocí protilátek Monoklonální protilátky (Mabb.) – vazba na nádorový antigen → apoptóza nebo opsonizace nádorových bb. – např.Herceptin (Mab.reagující s HER2/neu), Mabthera (Mab.reagující s CD20 Konjugáty Mabb.+ toxiny (imunotoxiny) nebo radioizotopy (radioimunotoxiny) nebo léky (antibody drug conjugates) Check-point inhibitory – MAbb.proti inhibičním receptorům (CTLA-4, PD-1) → zrušení inhibiční signalizace → odblokování reakce T-lymfocytů

Imunoterapie nádorů pomocí protilátek Bispecifické protilátky – jedno vazebné místo reaguje s nádorovým antigenem a druhé se váže ne některou molekulu na povrchu T-lymfocytů nebo NK bb.; Fc-část protilátky může navíc aktivovat Fc-receptory fagocytů nebo NK bb.; např.blinatumomab (reakce s CD19 leukemických blastů a CD3 T-lymfocytů → lýza leukemické bb.)

Imunoterapie nádorů založená na buňkami zprostředkovaných mechanismech Onkolytické viry – řada nepatogenních nebo mírně patogenních virů má tropismus k nádorovým bb. → lýza nádorových bb. → aktivace protinádorové imunity; zkouší se Reoviry, Adenoviry, modifikované viry HSV nebo Morbilli Adoptivní T-buněčná terapie – namnožení pacientových T-lymfocytů ex vivo (event.úprava) → aplikace ve formě infúze (LAK z periferní krve, TIL z nádoru) CAR bb. – podání in vitro geneticky modifikovaných bb. (zjm.T-lymfocytů, NK bb.); do CAR bb.se pomocí Retroviru in vitro vloží konstrukt obsahující extracelulární část (Ab.) a intracelulární signalizační doménu → CAR bb.se po specifickém rozpoznání nádorových bb.aktivují a zabijí je

Imunoterapie nádorů založená na buňkami zprostředkovaných mechanismech Aktivní imunizace nádorovými antigeny a/ použití peptidových nádorových vakcin a DNA vakcin b/ vakciny na bázi virových vektorů – použití virového vektoru s vloženým nádorovým antigenem → indukce imunitní reakce proti antigenům c/ imunoterapie dendritickými buňkami – pomnožení DC in vitro → kultivace s nádorovými bb. → vrácení DC pacientovi Nespecifická stimulace zánětu – aplikace mykobakteriální vakciny do místa nádoru → nepřímá provokace útoku na nádor Imunoterapie T-lymfocyty dárce – GvL reakce

Transplantační imunologie

Předtransplantační imunologické vyšetření Zásadní význam při transplantacích má HLA systém Geny pro HLA vykazují význačný polymorfismus = u jednotlivých členů populace se na daném genovém lokusu mohou nacházet různé varianty genů (alely) Haplotyp HLA = jedinečná kombinace alel, kódujících molekuly HLA, která se nachází na jednom chromozómu

Laboratorní typizace HLA systému 1/ Sérotypizace – identifikace konkrétních HLA molekul I. a II.třídy pomocí typizačních sér - metoda časově méně náročná, ale méně přesná 2/ Genotypizace – vyšetření lidské DNA pomocí PCR - low resolution (skupiny alel), high resolution (jednotlivé alely) - časově náročnější, ale vysoce přesná metoda

HLA typizace 1) Sérologická typizace

2) Molekulárně genetické metody Genotypizace se používá k průkazu genových sekvencí, určujících konkrétní HLA výbavu. 2a) PCR-Sekvenčně Specifické Primery 2b) PCR-Sekvenčně Specifické Oligonukleotidy 2c) PCR- Sequence Based Typing

Předpoklady pro provedení různých typů transplantace Transplantace kostní dřeně (BMT) a kmenových buněk (SCT) - kompatibilita krevních skupin (u SCT není nutná), shoda v HLA A,B,C + HLA DR, DP, DQ (vyšetřují se obě alely, přípustné jsou 1-2 neshody) Ledviny – shoda v ABO systému, shoda nebo alespoň částečná shoda v HLA (zjm.II.tř.) + negativní cross-match test na přirozené protilátky Srdce a plíce – HLA typizace se z časových důvodů neprovádí, silná imunosuprese

Transplantační imunita- aloimunitní reakce Lymfocyty příjemce rozpoznávají dárcovy HLA, protože jim připomínají komplex vlastních HLA s cizorodým peptidem Antigeny dárce mohou být rozpoznávány dvěma způsoby: a/ Přímo – dárcovy HLA, přítomné na jeho APC, vážou jiné peptidové fragmenty buněčných proteinů → jsou příjemcovými T-lymfocyty rozpoznávány jako cizorodé b/ Nepřímo – antigeny ze štěpu jsou prezentovány příjemcovými APC a pak rozpoznávány jeho T-lymfocyty

Transplantační imunita- aloimunitní reakce Protilátky proti aloantigenům Mohou se tvořit proti MHC nebo jiným povrchovým polymorfním antigenům Negativně působí zjm.protilátky vážící komplement (cytotoxický účinek) K tvorbě protilátek může dojít již před transplantací (např.po krevní transfúzi, opakovaných těhotenstvích)

Transplantační imunita - pojmy Směsná lymfocytární reakce (mixed lymphocyte reaction) = lymfocyty dárce a příjemce se smíchají a kultivují in vitro → v případě reaktivity dojde k proliferaci lymfocytů → míra proliferace měřena pomocí inkorporace značeného nukleotidu do DNA → síla výsledné reakce odráží rozsah odlišnosti v HLA systému Cross match = test na zjištění preformovaných protilátek (sérum příjemce se smíchá s lymfocyty dárce v přítomnosti komplementu → v případě přítomnosti preformovaných cytotoxických protilátek dojde k lýze dárcovských leukocytů)

Rejekce = odhojení transplantátu příjemcem, který jej vnímá jako cizorodý Hyperakutní rejekce (minuty až hodiny) – zprostředkovaná preformovanými protilátkami (přirozené nebo po předchozích imunizacích) → fixace komplementu poškození endotelu + aktivace koagulace → trombóza cév štěpu; akumulace neutrofilů → amplifikace reakce Akcelerovaná rejekce (3-5 dnů) – nejč. vyvolána protilátkami, které neaktivují komplement Akutní rejekce (dny až týdny) – zprostředkována T-lymfocyty ((Th1 + Tc) → poškození buněk štěpu, endotelu) a protilátkami (váží se na endotel)

Rejekce Chronická rejekce (měsíce až roky) – zprostředkována protilátkami (nejčastěji) nebo T-lymfocyty → poškození aloprotilátkami, fibrogenní faktory, cytokiny, stimulující růst cévního endotelu a hladké svaloviny a fibroblastů → poškození cév protilátkami → ischemizace tkáně → fibroprodukce → nahrazování funkční tkáně vazivem → ztráta funkce štěpu

Reakce štěpu proti hostiteli (Graft versus Host, GvH) = T-lymfocyty přítomné ve štěpu rozpoznávají tkáňové antigeny příjemce jako cizorodé a reagují proti nim 1/ Akutní GvH - několik dní až týdnů po transplantaci → poškození jater, kůže a střevní sliznice 2/ Chronická GvH – řadu měsíců až let po transplantaci → infiltrace tkání a orgánů Th2-lymfocyty, tvorba aloprotilátek, produkce cytokinů → chronický zánět cév, kůže, vnitřních orgánů nebo žláz → náhrada funkční tkáně vazivem, poruchy prokrvení → ztráta funkce příslušných orgánů a tkání

Reakce štěpu proti leukemii (GvL) Reakce dárcových T-lymfocytů vůči zbytkovým leukemickým buňkám Mechanismus reakce je v zásadě shodný s GvHD Snaha omezit GvH a podpořit GvL – např.použití suspenze kmenových buněk zbavené T-lymfocytů → po přihojení kostní dřeně aplikovat i.v. malé dávky T-lymfocytů dárce

Terapeutické možnosti potlačení rejekce a GvHD Výběr vhodného dárce Imunosuprese – po určité době koexistence oslabeného imunitního systému příjemce s allogenním transplantátem se vyvine částečná tolerance (ale je potřeba stále tlumit imunospresivními léky) Odstranění T-lymfocytů dárce ze štěpu