TUMORSKA IMUNOLOGIJA Prof dr Ivana Hrnjakovi Cvjetkovi Institut

TUMORSKA IMUNOLOGIJA Prof. dr Ivana Hrnjaković Cvjetković Institut za javno zdravlje Vojvodine

Karcinogeneza (1) n Normalna ćelija prelazi u malignu zbog višestrukih genetskih promena U nastanku tumora učestvuju : onkogeni i tumor supresorski geni n

Karcinogeneza (1) n n ONKOGEN je opšti naziv za gene koji prouzrokuju kancer. ”Prijateljske” verzije ovih transformišućih gena prisutne su u normalnim ćelijama i zovu se proto-onkogeni.

Karcinogeneza (2) n n Proto-onkogeni bivaju aktivirani 1. tačkastim mutacijama 2. posle translokacije blizu nekog aktivnog gena 3. nakon rearanžiranja onkogena

Karcinogeneza (3) n n n TUMOR SUPRESORSKI GENI (ANTIONKOGENI) inaktivacija ili funkcionalni gubitak oba alela ovog gena neophodna je za nastanak tumora. Prototip ovih gena je gen retinoblastoma Rb čiji je gubitak povezan sa retinoblastomom u dece i izgleda tumorom pluća i bešike I gen p 53. Kod 50% humanih tumora promenjen je ovaj gen

HEMIJSKI KARCINOGENI n n n Menjaju strukturu i funkciju DNK i/ili RNK ( promena redosleda baza, pucanje lanaca, nepravilno umnožavanje DNK, ometanje transkripcije) Hemijska sredstva oslobađanje sadržaja lizozoma promena genetskog materijala Promena belančevina u membrani ćelije odgovornih za međućelijsku komunikaciju

Hemijski kancerogeni (2) n n n Policiklični ugljovodonici, aromatski amini, nitrati koji se upotrebljavaju kao konzervansi hrane, azbest koji se upotrebljava kao izolacijski materijal i vinilhlorid koji se upotrebljava pri izradi plastike

FIZIČKI KARCINOGENI n n Jonizujuće zračenje oštećuje DNK, izaziva lomove hromozoma i njihov abnormalni raspored. Ultravioletno zračenje izaziva produkciju karcinogenih metabolita i indukciju pirimidinskih dimera i imunosupresiju što za posledicu ima rak kože.

VIRUSNA ONKOGENEZA (1) n n DNK TUMORSKI VIRUSI transformišući geni ovih virusa kodiraju funkcije neophodne za razmnožavanje virusa i nemaju normalne homologne gene u ćeliji RNK TUMORSKI VIRUSI nose transdukovane ćelijske onkogene koji nemaju nikakvu ulogu u replikaciji virusa

DNK tumorski virusi n n n 1. POLIOMAVIRUSI SV 40 virus ima tri rana proteina mali, srednji i veliki T antigen. Za transformaciju ćelije potrebna su 1 ili 2 T antigena. Transformišući proteini moraju neprekidno da se sintetišu da bi ćelije ostale u transformisanom stanju. Oni grade čvrst kompleks sa ćelijskim supresorskim genima p 53 i Rb što je bitno za proces transformacije. Izazivaju tu u miševa. U ljudi koji su primili SV 40 sa poliovakcinom i koji su praćeni 25 godina nije registrovan nijedan slučaj tumora.

DNK tumorski virusi (papiloma virusi) n n HUMANI PAPILOMA VIRUSI (HPV) izazivaju bradavice, genitalne kondilome, laringealne papilome, premaligna i maligna oboljenja vulve, cervixa, penisa i anusa. Kod karcinoma glića materice, penisa i vulve prisutna je integrisana DNK virusa u tumorskim ćelijama. Tipovi 16 i 18 HPV imaju visoki rizik za nastanak karcinoma Tip 31 HPV ima srednji rizik Tipovi 6 i 11 smatraju se niskorizičnim za nastanak karcinoma

Papilomavirusi izazivaju genitalne bradavice n Genitalne bradavice izazvane papilomavirusima

Papilomavirusi uloga u nastanku kancera Papilomavirus

DNK tumorski virusi (papiloma virusi HPV) n n Transformišući proteini HPV su rani proteini virusa E 6 i E 7. Oni mogu da obrazuju kompleks sa ćelijskim proteinima Rb i p 53 Verovatno je da su kofaktori uključeni u progresiju visokorizičnih HPV lezija u karcinome. Kofaktori su duvanski dim i koinfekcija HSV.

DNK tumorski virusi (adenovirusi) n n Transformišu ćelije glodara Rani proteini E 1 A vezuju se za ćelijski protein Rb Rani protein E 1 B vezuje se za ćelijski protein p 53. Nije otkrivena nikakva veza između adenovirusa i humanih neoplazmi

DNK virusi ( herpes virusi) n n HSV tip 2 povezan je sa karcinom grlića materice. Nije nađen specifični herpesvirusni transformišući gen. Moguće je da je mehanizam onkogeneze inserciona mutageneza. EBV je povezan sa limfomom B ćelija, sa Burkitt – ovim limfomom i sa nazofaringealnim karcinomom. U ćelijama Bur. limfoma i nazof. karcinoma nalazi se DNK EBV (integrisana ili u epizomalnom obliku) i virusni antigeni.

EBV uloga u etiologiji Burkittovog limfoma Epstein Barr virus Burkitt-ov limfom (limfom B

DNK tumorski virusi (pooksvirusi i hepadnaviride) n n Molluscum contagiosum virus prouzrokuje male benigne izraštaje kod ljudi. HEPADNAVIRIDAE: HBV povezan sa hepatocelularnim karcinomom jetre (inserciona mutageneza)

RNK tumorski virusi (Retrovirusi) n n n RETROVIRUSI – direktno transformišući retrovirusi nose onc gen. Transformišući geni koje nose razni tumorski RNK virusi su ćelijski geni koje su ovi virusi prisvojili tokom evolucije i ugradili ih u svoje genome. Oni su veoma onkogeni u podesnim životinjama i za ćelije u kulturi. Retrovirusi bez onkogena imaju mnogo niži onkogeni potencijal. HUMANI LIMFOTROPNI RETROVIRUS T ĆELIJA HTLV I Uzročni je agens nekih kožnih oblika limfoma T ćelija odraslih

TUMORSKI ANTIGENI (1) n n Mehanizmi koji mogu da izazovu pojavu tumorskih antigena: Ugradnja virusne nukleinske kiseline u genom ćelije transformacija ćelije i pojava novih virusom indukovanih proteina Mutacija promena strukture normalnih molekula Otkrivanje dotle neizloženih determinanti

TUMORSKI ANTIGENI (2) n n n Pogrešno sastavljanje višečlanih antigena Gubitak “tumor supresorskih gena “ najčešće delecijom 1 alela i tačkastom mutacijom drugog alela Aberantna ekspresija fetalnih ili diferencijalnih antigena

TUMORSKI ANTIGENI (3) n n TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI nalaze se samo u tumorskim ćelijama. ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM otkriveni su na malignim i na nekim normalnim ćelijama – embrionalna tkiva

TUMOR SPEC. ANTIGENI VIRUSNI ANTIGENI INDIVIDUALNI TU. ANT.

TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI (4) n n n 1. VIRUSNI ANTIGENI : tumor specifični antigeni na tumorima izazvanim onkogenim virusima produkti su virusnog genoma i isti su za sve različite tumore izazvane istim virusom. Neki od tih antigena su na spoljnoj membrani ćelije a neki su unutar ćelije. Najveći interes istraživača pobuđuju tumor specifični virusni antigeni na spoljnoj membrani transformisane ćelije. Oni su u prvo vreme rasta relativno jaki transplantacijski antigeni (TSTA). Kasnije ovi transplantacijski antigeni slabe i gube se.

TUMOR SPECIFIČNI ANTIGENI (5) n 2. INDIVIDUALNI TUMORSKI ANTIGENI su antigeni specifični za jedan određeni tumor. Tumori izazvani hemijskim sredstvima imaju jake individualne tumorske antigene. Ovi antigeni su specifični za svaki tumor i različiti su i u tumora izazvanih istim hemijskim sredstvom. Na početku malignog procesa ovi antigeni se ponašaju kao transplantacijski antigeni.

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM ONKOFETALNI DIFERENCIJACIJSKI

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (1) n n 1. ONKOFETALNI ANTIGENI su antigeni asocirani sa tumorom koji se normalno mogu dokazati samo u embrionu dok ih nema ili su u tragovima kod odraslih organizama. Slabi su imunogeni te ne izazivaju reakciju odbacivanja tumora Od ovih antigena najpoznatiji su karcinoembrionalni antigen i α-fetoprotein

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (2) n n KARCINOEMBRIONALNI ANTIGEN glikoprotein nađen u fetalnom crevu Nije prisutan na normalnim ćelijama kolona odrasle osobe Dokazan na ćelijama raka kolona u ljudi i kod neoplazmi želuca, pankreasa i dojke. Oslobađa se sa tumorskih ćelija i nalazi se u serumu i može se dokazati.

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (3) n Značaj dokazivanja karcinoembrionalnih antigena je prognostički: tokom lečenja i operativnog odstranjivanja neoplazme nivo ovih antigena opada i oni iščezavaju iz seruma. Ako se kasnije ovi antigeni ponovo jave u serumu to je prognostički loše i znači recidiv malignog tumora ili pojavu metastaze. Međutim karcinoembrionalni antigeni su prisutni i pri zapaljenju kolona i pankreasa.

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (4). n n 2. α – fetoprotein je globulin koga normalno luče ćelije jetre i žumančane kese tokom embrionalnog razvoja. To je glavni serumski protein u ljudskom fetusu. Nađen je i u bolesnika sa tumorom jetre. Ali se javlja i u cirozi jetre, hroničnom virusnom hepatitisu i ulceroznom kolitisu.

ANTIGENI UDRUŽENI SA TUMOROM (5) n 2. DIFERENCIJACIJSKI ANTIGENI antigen T limfocita ispoljava se na malignim ljudskim B limfocitima tokom hronične limfocitne leukemije antigeni krvnih grupa prisutni na eritrocitima u okviru ABO sistema krvnih grupa često je prisutan na ćelijama raka želuca.

ANTIGENI DOKAZANI NA TUMORIMA U LJUDI n n n 1. NEOANTIGENI Zajednički su za većinu tumora istog histološkog porekla. 2. VIRUSNI ANTIGENI 3. ONKOFETALNI ANTIGENI Posebano značajni su antigeni na površini pošto mogu da budu izloženi senzibilisanim limfocitima i/ili antitelima.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (1) n U životinja koje su imunološki suprimirane zračenjem, hemijskim imunosupresivnim sredstvima (citostaticima, kortikosteroidima), antilimfocitnim serumom i neonatalnom timektomijom tumori se češće javljaju i brže napreduju.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (2) n n Bolesnici izloženi dugotrajnoj imunosupresivnoj terapiji, kao i deca sa imunodeficijencijama značajno češće obolevaju od malignih bolesti. Opadanje imunološke reaktivnosti starenjem može da bude jedan od razloga češće pojave maligniih neoplazmi u starijih.

Indukcija antitumorskog odgovora T ćelija (UNAKRSNA PREZENTACIJA) n n Tumorsku ćeliju fagocituje profesionalna APĆ prezentuje tumorske antigene u sklopu svojih HLA molekula klase I i II na svojoj površini CD 4 limfocit prepoznaje tumorske antigene u sklopu HLA molekula klase II i izlučuje citokine Aktivaciju CD 8 limfocita izaziva prepoznavanje tumorskih antigena u sklopu HLA molekula klase I, kostimulatorno delovanje APĆ i citokini koje izlučuju CD 4 limfociti

UNAKRSNA PREZENTACIJA

IMONOLOŠKI SISTEM I TUMOR (3) n n Efektorni CD 8 limfociti direktno prepoznaju i uništavaju tumorske ćelije reagujući sa kompleksom tumorskih peptida vezanih za molekule klase I HLA. Većina tumora poseduje antigene klase I HLA compleksa Delovanje CD 8 je jako podstaknuto IL – 2.

IMONOLOŠKI SISTEM I TUMOR (3) n n Većina tumora nema klasu II HLA te ne mogu biti prepoznati od CD 4 limfocita (Th). CD 4 limfocitima tumorske antigene prezentuju antigen prezentujuće ćelije ( najčešće monociti – makrofagi) koji obrađuju i prezentuju tumorske antigene u sklopu sopstvenih HLA klase II.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (4) n n Aktivisani CD 4 limfociti luče citokine (npr. IL 2) koji aktiviraju CD 8, makrofage, Lo limfocite, i B limfocite, Aktivisani CD 4 luče limfotoksin i FNT (faktor nekroze tumora). IL– 2 ubrzava i stimuliše proliferaciju aktivisanih CD 8, podstiče efikasnu i delotvornu reakciju destrukcije tumorskih ćelija pod uticajem efektornih citotoksičnih limfocita T (CD 8).

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (5) n CD 4 mogu da podstaknu uništavanje tumora i bez prisustva CD 8 limfocita i to preko citotoksina.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (6) n n n B LIMFOCITI I ULOGA ANTITELA Antitela su dokazana u životinja sa indukovanim tumorima i u ljudi sa spontano nastalim tumorima. U laboratorijskih životinja sa tumorima indukovanim retrovirusima potvrđena je izvesna zaštitna uloga antitela u početnoj fazi rasta tumora. Nije dokazana bilo kakva kontrola već razvijenih neoplazmi čak su postojali navodi o stimulaciji rasta nekih tumora posle unošenja specifičnih antitela (verovatno usled blokirajućeg efekta na CD 8 nakon vezivanja ovih antitela za tumorske ćelije)

IMUNOLOŠKI SISTEMI I TUMOR (7) n n Antitela izgleda mogu da se vežu za tumorske ćelije u cirkulaciji i spreče pojavu udaljenih metastaza. Antitela koja aktivišu komplement mogu da liziraju malignu ćeliju za koju su se vezala. Ovo nije naročito bitan mehanizam in vivo.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (8) n MEHANIZAM ANTITELO ZAVISNE CELULARNE CITOTOKSIČNOSTI daje bolje efekte destrukcije i lize tumorskiiih ćelija od reakcije posredovane ćelijama. Specifična antitela Ig. G klase se vezuju za ciljne tumorske ćelije i oblažu ih. Za Fc fragmente ovih antitela se vezuju se preko receptora za Fc fragment makrofagi i Lo limfociti destrukcija i liza tumorskih ćelija.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (9) n n NK ĆELIJE mogu da liziraju i ubijaju tumorske ćelije u direktnom dodiru bez prethodne senzibilizacije na njihove antigenske determinante. Interferon i IL-2 mogu da povećaju citotoksičnu aktivnost NK.

Imunološki sistem i tumor (10) n n n MAKROFAGI u imunološkim zbivanjima tokom malignog procesa su: 1. antigen prezentujuće ćelije 2. efektori koji mogu da dovedu do lize transformisane ćelije nakon aktivacije delovanjem citokina (izlučenih od aktivisanih T limfocita specifično stimulisanih antigenom). Smatra se da IFN γ ima najizraženiju funkciju faktora aktivacije makrofaga.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (11) n n n MAKROFAGI u svojstvu APĆ su važni za aktivisanje CD 4 T ćelija. Nakon aktivacije CD 4 tj. izlučivanja solubilnih citokina makrofagi postaju tumorocidni. Aktivisani makrofagi izlučuju citotoksin TNF se vezuje za receptore za TNF na površini ćelija i direktno toksično deluje na maligne ćelije oslobađanjem slobodnih radikala. TNF može da deluje i direktno uništavajući proteine citoskeleta.

IMUNOLOŠKI SISTEM I TUMOR (12) n n Makrofagi izolovani iz tumora koji se smanjuju pokazuju izrazitu tumorocidnu aktivnost dok makrofagi iz tumora koji progresivno rastu uglavnom nisu imali citotoksično delovanje. Iznošena su mišljenja da makrofagi mogu postati citotoksični ( osim delovanjem citokina) takođe i nakon primene nespecifičnih stimulatora retikuloendotelnog sistema ( npr. endotoksina bakterija, BCG vakcine). Ovo je razlog primene BCG vakcine u pokušaju lečenja nekih malignih neoplazmi.

IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(1) n n Tumor može da izbegne lizu akcijom CD 8 limfocita zbog nemogućnosti HLA molekula klase I da sa peptidima tumora formira komplekse što je neophodno za delovanje CD 8 limfocita 2. Većina humanih tumorskih ćelija ne ispoljava na površini molekule klase II HLA tako da ne mogu direktno da aktivišu CD 4 T helper limfocite

IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(2) n n 3. Aktivacija CD 4 T helper limfocita zahteva kostimulaciju od površinskih molekula B 7 kojih nema na tumorskim ćelijama 4. Neki tumorski produkti u stanju su da inhibišu razne funkcije limfocita i makrofaga i tako suzbiju antitumorski imuni odgovor

IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(3) n 5. Domaćin može da bude tolerantan na neke tumorske antigene usled izlaganja tih antigena imunom sistemu u neonatalnom periodu

IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(4) 6. Gubitak površinskih tumorskih antigena ili antigenska modulacija. Nastaju stvaranjem kape od antigena na ćelijskoj površini a zatim pojavom endocitoze ili odbacivanja

IZBEGAVANJE IMUNOLOŠKE REAKCIJE ORGANIZMA(5) 7. Blokirajući faktori su opisivani ranije. Blokirajuća uloga je pripisivana antitelima. Necitolitička antitela iz seruma se mogu vezati za antigene i sprečiti citolitička antitela ili efektorske T ćelije da prepoznaju tumorske antigene. 8. Antigeni na tumorskim ćelijama mogu da budu skriveni od imunog sistema pomoću glikokaliks molekula.

IMUNOTERAPIJA n n 1. Aktivna imunizacija protiv tumora 2. Adoptivna ćelijska terapija 3. Pasivna terapija antitumorskim antitelima 4. Primena citokina

1. Aktivna imunizacija protiv tumora(1) n n Neozračene tumorske ćelije su inokulisane u laboratorijske životinje uz nespecifične adjuvanse To je pokušano i sa ozračenim ćelijama. Eksperimenti su bazirani na očekivanjima da će nastale T ćelije memorije ograničiti rast već postojećih tumora. Ovim postupkom međutim nisu dovoljno stimulisane T specifične ćelije. Njihova antitumorska aktivnost je ostala nedovoljna.

1. Aktivna imunizacija protiv tumora(2) n n Imajući u vidu značaj kostimulatora za pune odgovore T ćelija na antigene pokušano je da se tumorske ćelije prenose zajedno sa genima koji kodiraju kostimulatorne molekule. Tako modifikovane tumorske ćelije sa genima za B 7 (površinski molekul kostimulatornog delovanja) indukuje zaštitni imunitet u životinja protiv tumora građenog od istih nemodifikovanih ćelija (bez gena za B 7). Zato su uzimane tumorske ćelije obrađivane in vitro a potom sa genima za kostimulatorne molekule i sa citokinima vraćane u organizam sa neoplazmom

1. Aktivna imunizacija protiv tumora(3) n n Direktna imunizacija sa prečišćenim tumorskim antigenskim peptidima Za retke i unikatne tumorske antigene takva je imunizacija teško izvodljiva jer zahteva prethodnu identifikaciju antigena svakog individualnog tumora

Adoptivna ćelijska terapija n n n Prenošenje kultivisanih imunoloških ćelija koje imaju antitumorsku reaktivnost 1. Unošenje LAK ćelija – urođenoubilačke ćelije izložene visokim dozama IL-2. Imaju povećanu sposobnost citolitičkog ubijanja tumorskih ćelija. Dobijaju se in vitro i daju bolesnicima. 2. Unošenje TIL ćelija (limfociti uzeti iz inflamatornog infiltrata u tumoru i umnoženi in vitro uz visoke koncentracijue IL-2 i vraćeni bolesniku)

Pasivna terapija antitumorskim antitelima n n Koriste se antitela koja se vezuju za antigene na površini tumorske ćelije. Za njih se prikače određeni toksični agensi, radioizotopi ili lekovi citocidnog delovanja te posle vezivanja dolazi do ubijanja tumorskih ćelija Mogu da se jave sistemski efekti (hepatotoksično i vaskularno oštećenje)

Pasivna terapija antitumorskim antitelima (2) n Heteropovezana antitela su antitela specifična za tumorske antigene i sparena sa antitelima specifičnim za proteine na površini citotoksičnih T limfocita ili NK. Tako se obezbeđuje efikasna veza tumorskih i efektorskih ćelija.

Primena citokina (1) n n n IL 2 TNF (faktor nekroze tumora) IFN gama u lečenju hematopoeznih i solidnih neoplazmi

Primena citokina (2) n n n IL-2 u visokim dozama sam ili sa TIL ili LAK ćelijama. Dolazi do povećanja broja limfocita i NK ćelija IL-2 stimuliše aktivnost NK i citotoksičnih T limfocita što se ispoljava lizom tumorskih ćelija Indukovanje LAK ćelija in vivo može da bude veoma toksično pa se vrši in vitro pre unošenja u organizam domaćina.