Protindorov imunita transplantace Martin Lika Imunologie onkologickch onemocnn

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 antionkogenech (→ 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 HER 2/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 3 E) – 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, Th 17, 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 Fas. L → 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 – M 2 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 HER 2/neu), Mabthera (Mab. reagující s CD 20 • 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 Fcreceptory fagocytů nebo NK bb. ; např. blinatumomab (reakce s CD 19 leukemických blastů a CD 3 Tlymfocytů → 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 – Gv. L 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. 2 a) PCR-Sekvenčně Specifické Primery 2 b) PCR-Sekvenčně Specifické Oligonukleotidy 2 c) PCR- Sequence Based Typing

Předpoklady 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 imunitaaloimunitní 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 Tlymfocyty

Transplantační imunitaaloimunitní 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 ((Th 1 + 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, Gv. H) = T-lymfocyty přítomné ve štěpu rozpoznávají tkáňové antigeny příjemce jako cizorodé a reagují proti nim 1/ Akutní Gv. H - několik dní až týdnů po transplantaci → poškození jater, kůže a střevní sliznice 2/ Chronická Gv. H – řadu měsíců až let po transplantaci → infiltrace tkání a orgánů Th 2 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 (Gv. L) • Reakce dárcových T-lymfocytů vůči zbytkovým leukemickým buňkám • Mechanismus reakce je v zásadě shodný s Gv. HD • Snaha omezit Gv. H a podpořit Gv. L – např. použití suspenze kmenových buněk zbavené Tlymfocytů → po přihojení kostní dřeně aplikovat i. v. malé dávky T-lymfocytů dárce

Terapeutické možnosti potlačení rejekce a Gv. HD • 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