Immunologia

Nowotworów

Immunologia

Nowotworów

Dr Barbara Szkudlińska

Klinika Immunologii, Reumatologii i Alergii

Uniwersytet medyczny w Łodzi

Wprowadzenie

Wprowadzenie

• Nowotwór powstaje w wyniku

namnażania się pojedynczej
komórki po transformacji
nowotworowej( modyfikacja -
defekt DNA komórki)

• Komórki nowotworowe

charakteryzują się niskim
stopniem zróżnicowania.

• Mogą szybko rozprzestrzeniać się

w organizmie - przerzuty

T-cell leukemia

mouse

PTK

akt

sarcoma

chicken

PTK

src

sarcoma

monkey

PDGF-b

sis

reticuloendotheliosis

turkey

Regulator of NF-kB

rel

Erythroleukemia,
sarcoma

rat

GTP-binding
protein

H-ras

Sarcoma, myelocytoma,
carcinoma

chicken

Transcription
regulator

myc

sarcoma

Chicken/mouse

PTK

raf

sarcoma

cat

Stem cell factor (SCF)

kit

Osteosarcoma,
fibrosarcoma

Mouse/chicken

AP-1 transcription
factor

fos/jun

sarcoma

cat

GMCSF-R (PTK)

fms

sarcoma

Cat/chicken

(PTK)

fes

Erythroleukemia,
fibrosarcoma

chicken

EGF-receptor
(RTK)

erb-B

Pre-B-cell leukemia

Mouse/cat

Protein tyrosine
kinase (PTK)

abl

Virus-induced
tumor

Source of virus

Proto-oncogene
function

Oncogene

Oncogenes originally identified through their

presence in retroviruses

Antygeny nowotworowe:

mechanizmy indukcji

• Kodowane przez geny unikalnie

eksponowane przez guz

• Kodowane przez zmutowane geny

obecne w normalnej głównej tkance

• Reaktywacja embrionalnych genów

albo genów innych linii różnicowania

• Indukcja zwiększonej ekspresji

normalnych antygenów

ANTYGENY

NOWOTWOROWE

 Na nowotworze ulegają ekspresji antygeny gospodarza. Nowotwór

tym różni się od własnych tkanek że ulegają na nim ekspresji
antygeny - TSA i TAA

 Antygeny nowotworowo - swoiste (TSA):

 Unikalne antygeny występujące tylko na komórkach

nowotworowych

 Nie produkowane przez normalne komórki organizmu
 swoiste

 Antygeny związane z nowotworem (TAA):

 Nie unikalne do guza
 Antygeny normalnie występujące w bardzo niskim poziomie,

które ulegają ekspresji w większych ilościach w komórkach
nowotworowych

 Antygeny występujące na normalnych komórkach podczas

embrionalnego rozwoju, normalnie nie występujące u
dorosłych

 związane z nowotworem antygeny wirusowe

Ekspresja antygenów na

komórce nowotworowej

Ekspresja antygenów na

komórce nowotworowej

Antygeny MHC

TAVA (TAA)

TSTA
(TSA)

TADA (TAA)

TSA (TSTA): unikalne dla guza - odgrywają
zasadniczą rolę w odrzuceniu nowotworu.

Nowotworowo swoiste
transplantacyjne Ag

Związane z nowotworem
rozwojowe Ag

Związane z
nowotworem
wirusowe Ag

Przykłady antygenów

związanych z nowotworem

• Anormalna ekspresja komórkowych białek np..:

HER-2, MUC-1

• gangliozydy: GM

2

, GD

2

, GD

3

.

• Białka melanogenezy: Tyrosinase, gp-100,

MART-1, TRP-1, TRP-2

• Ag nowotworowe wspólne (jądro/nowotwór):

MAGE-1,3, BAGE, GAGE

• Antygeny płodowo-nowotworowe: CEA, AFP
• białka kodowane przez zmutowane onkogeny:

p53, k-Ras, CDK-4, BCR/ABL

• Antygeny wirusowe (HPV, EBV, CMV)

Związane z nowotworem rozwojowe

antygeny

Związane z nowotworem rozwojowe

antygeny

• Występują na komórkach nowotworowych i

komórkach płodów.

• Nie pobudzają odporności

przeciwnowotworowej.

• Wykorzystywane w diagnostyce.

• Alfa-fetoproteina(AFP) nowotwory

wątroby

• Karcinoembrionalny Ag (CEA)

nowotwory jelita grubego i odbytu

• human chorionic gonadotropin (-HCG-

gonadotropina kosmówkowa)- rak kosmówki,

zaśniad groniasty.

TADA

ALFA-FETOPROTEINA

(AFP)

•

Znacząco wzrasta w
przypadku
hepatocellular carcinoma
(HCC), seminoma

•

Może wzrastać w innych
schorzeniach wątroby
(ostre zapalenie,
marskość)

•

Wraca do normy po
zabiegach operacyjnych i
leczeniu, wzrasta w
nawrocie choroby

Serum AFP levels in a hepatitis B-
positive Native Alaskan. He had a
sudden increase in his AFP, which
led to a diagnosis of HCC. The liver
tumor was resected and AFP
normalized.

From

Sabiston,

Textbook of Surgery, 1991.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

1

2

3

4

A

F

P

(

n

g

/m

L

)

Time (years)

HBsAg +

HCC Resected

Serum AFP Can be Used for

Screening and for Follow-up

Immunodiagnostyczne

znaczenie oceny CEA

Wirusy Onkogenne

DNA Wirusy

• Herpesviridae

– Wirus opryszczki Human

Herpes Virus 8 (HHV8)
a.k.a Kaposi’s sarcoma
associated virus

– Epstein-Barr virus (EBV)

• Papovaviridae

– Wirus brodawczaka ludzkiego

- human papilloma virus (HPV
16,18)

• Hepadnaviridae

– Wirus WZW B - hepatitis B

virus-(HBV)

RNA Wirusy

• Flaviviridae

– (hepatitis C virus HCV)

• Retroviridae

– Ludzki Wirus T-

limfocytotropowy -Human T-
cell lymphotropic virus (HTLV
type I)

Wirus Epsteina -Barra

Wirus Epsteina -Barra

Nosicielstwo

• 99% kraje słabo rozwinięte -zakażenie
następuje w okresie wczesnoniemowlęcym i
jest bazobjawowe.

• 90% kraje wysoko rozwinięte. Do
zakażenia może dojść w wieku
młodzieńczym – połnoobjawowa choroba -
Mononukleoza zakaźna.

•Po nawet kilkudziesięcioletnim okresie
latencji może nastąpić włączenie DNA
wirusa do genomu gospodarza i choroba
nowotworowa:

• Chłoniak Burkitt’a
•Choroba Hodgkina
• Rak nosogardzieli
• Białaczka B – limfocytarna

Wirusy Brodawczaka

Ludzkiego (HPV)

Papilloma Viruses

(16,18)

Wirusy Papilloma są obecne u

91% kobiet z rakiem szyjki macicy.

Squamous cell carcinoma:
Krtani, przełyku, płuc – wszystkie histologicznie podobne

10% of human cancers may be HPV-linked

Wirus hepatitis C ( HCV)

Nosicielstwo 3%populacji w skali globalnej
Zakaża hepatocyty.
U 50-80% zakażonychdochodzi do rozwoju hepatocellular

carcinoma (HCC)

Znane jest 6 genotypów wirusa

Przykłady znaczenia układu

immunologicznego w odrzucaniu

nowotworu

Przykłady znaczenia układu

immunologicznego w odrzucaniu

nowotworu

• Spontaniczna regresja
• Regresja przerzutów po usunięciu

pierwotnego nowotworu

• Regresja po chemioterapii
• Infiltracja guza przez limfocyty i

makrofagi

• Proliferacja limfocytów w

drenujących węzłach chłonnych

• Większe ryzyko nowotworu po

immunosupresji, w niedoborach

immunologicznych (AIDS,

noworodki), związane z wiekiem, etc.

Warunki dla skutecznej

przeciwnowotworowej odpowiedzi

immunologicznej

Warunki dla skutecznej

przeciwnowotworowej odpowiedzi

immunologicznej

• Ekspresja obcych antygenów na kom.

nowotworowych.

• Immunogenność nowotworu.
• Immunokompetencja organizmu

gospodarza.

• Odpowiedź immunologiczna z

wykluczeniem nabycia tolerancji.

• Brak zmienności antygenowej

nowotworu.

Odpowiedź

immunologiczna na

nowotwór

•

Odpowiedź typu humoralnego



odgrywa bardzo małą rolę

•

Odpowiedź komórkowa



Limfocyty CD8+ i CD4+



Komorki NK



Komórki dendrytyczne



Makrofagi

Rola limfocytów Th

Rola limfocytów Th

• TSTA są przetwarzane i

prezentowane limfocytom Th przez
makrofagi i limfocyty B

• Th aktywują limfocyty B i makrofagi

poprzez produkowane cytokiny.

• Aktywowane przez cytokiny komórek

Th makrofagi niszczą komórki
nowotworowe.

Znaczenie limfocytów

cytotoksycznych CTL

Znaczenie limfocytów

cytotoksycznych CTL

• TSTA są prezentowane przez MHC

kl I limfocytom cytotoksycznym

CTL

• CTL wytwarzają FasL lub

perforyny/granzymy niszczące

kom. nowotworowe

• Jeżeli kom. nowotworowe są Fas+,

CTL poprzez FasL stymulują

apoptozę komórek guza.

Rola komórek NK

Rola komórek NK

• Komórki NK rozpoznają MHC -negatywne

nowotwory

• NK -duże limfocyty z ziarnistościami

(LGL) TCR

-

, asialoGM

+

lub NK1.1

+

.

• Zabijają komórki zakażone wirusem i

komórki nowotworowe

• Działają bezpośrednio cytotoksycznie i w

mechanizmie ADCC

• Są aktywowane (IL-2) i przekształcają się

w komórki LAK (lymphokine-activated

killer cells)

• przy udziale FasL i perforyn niszczą

komórki nowotworowe.

Tc CD8

Ag związany
z nowotworem

Klasa I MHC

NK

Faza efektorowa

-cytotoksyczność bezpośrednia

nowotwór

Faza efektorowa -

cytotoksyczność bezpośrednia

Faza efektorowa -

cytotoksyczność bezpośrednia

FasL

Fas

NK

CTL

guz

perforyny/
granzymy

Apopto
za

NK

Makrofagi



Spoczynkowe M

Spoczynkowe M





nie niszczą

nie niszczą

kom. nowotworowych

kom. nowotworowych



Aktywowane M

Aktywowane M





są

są

nowotworobójcze

nowotworobójcze



cytotosyczność bezpośrednia i

cytotosyczność bezpośrednia i

ADCC

ADCC



Reaktywne związki tlenu (O

Reaktywne związki tlenu (O

-

-

,

,

H

H

2

2

O

O

2

2

)

)



Tlenek azotu (NO)

Tlenek azotu (NO)



TNF

TNF



enzymy lizosomalne

enzymy lizosomalne



Przetwarzanie i prezentacja

Przetwarzanie i prezentacja

antygenów

antygenów

Rola przeciwciał

Komplement

Komórki NK/
Makrofagi/
Granulocyty

FcR

Fab

Fc

Cytotoksycznośc
komórkowa
zależna od przeciwciał
(ADCC)

Ag

Ab

sIg

B

Aktywacja
dopełniacza

Gu
z

Gu
z

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

• Generacja komórek

supresorowych (Ts)

• Produkcja cytokin o działaniu

immunosupresyjnym np.:

prostaglandyny, transforming

growth factor beta (TGF-), IL-

10, etc.

Ts

M

CTL

Guz

• Brak prezentacji antygenów
• Brak lub niska ekspresja MHC

na komórkach nowotworowych

• Niska ekspresja cząsteczek

adhezyjnych/kostynulacyjnych

niezbędnych do aktywacji

limfocytów T

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Indukcja anergii

limfocytów T

CD8+

T

C

Anergia

MHC Kl

I

CD8+

T

C

Tc Aktywacja

B7

CD28

(Kostymulacj

a)

Nowotwór unika ataku CTL bo nie ma ekspresji
cząstek kostymulacjnych B7 niezbędnych do
aktywacji limfocytaT.

CD28

Kom.

nowotworowa

Kom.

nowotworowa

• Maskowanie Ag: opłaszczenie

kwasem sialowym, mucyną, fibryną

• Tolerancja gospodarza na

antygeny nowotworowe
(płodowonowotworowe)

• Tolerogenne Ag nowotworowe

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

•

Mutacje kom. nowotworowych z
utratą ekspresji antygenów

•

Zmienność antygenowa,
złuszczanie antygenów

•

Czynniki blokujące: wolne Ag lub
kompleksy Ag-Ab. Blokują FcR
na kom. NK i innych lub indukują
komórki supresorowe

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Mechanizmy unikania

odpowiedzi

immunologicznej przez

nowotwór

Leczenie nowotworów

• Chirurgia -

 Nowotwory zlokalizowane

• Promieniowanie -radioterapia -

 Przeciw namnażającym się komórkom (szpik,

etc.)

 Może powstawać oporność nowotworu na

promieniowanie

• Chemioterapia -

 Przeciw namnażającym się komórkom (szpik,

etc.)

 Rozwój chemiooporności nowotworu

• Immunoterapia -

 Przerzuty guza
 swoistość
 Nie rozwija się oporność
 Mała toksyczność

Typy

immunoterapii

• Bierna (przeciwciała)
• Czynna nieswoista.

• Adiuwanty (np. BCG, adiuwant Freunda, MPL,

KLH)

• Cytokiny (Interferon alfa, gamma; IL-2, IL-12,

GM-CSF)

• Czynna swoista (Szczepionki):

• Całe komórki (np. CancerVax

R,

zmodyfikowane

genowo; allogeniczne lub autologiczne)

• Lizaty (np. Melacine, lizaty powodowane przez

wirusy (krowianka)

• Gangliozydy (e.g. GM

2

)

• Peptydy (gp-100, MART-1, TRP-1/2, tyrosinase,

MAGE-1/3)

• Komórki dendrytyczne (opłaszczone peptydami,

lizatem komórkowym)

• Adoptywna (komórki LAK / TIL )

Immunoterapia

• Immunizacja czynna:



Swoista



Szczepienie antygenami wirusowymi:
np.:

Feline leukemia virus (FLV)
Hepatitis B virus.
Wirusy brodawczaka (szczep.

sprzężona)



Łączenie z haptenem (trinitrophenol -
TNP)



Transfekcja kostymulatorem (B7)

Zastosowanie

modyfikowanych in vitro

komórek dendrytycznych

• Komórki dendrytyczne - kom APC
• Dla dobrej prezentacji Ag nowotworu:

– “karmienie”ag. nowotworu(np. lizatem )
– Fuzja z komórkami guza
– Transfekcja DNA,lub RNA guza

• Dodatkowe zabiegi:

– Ko-transfekcja genami dla cytokin i

cząsteczek kostymulacyjnych

– Sprzęganie z motywami CpG

Zastosowanie przeciwciał

monoklonalnych

• Nieznakowane Mo Ab: np. Anty-

CD20 Ab w non-Hodgkin’s
lymphoma

– aktywacja C
– ADCC

• modyfikowane Mo Ab

(Radioizotopy/Toksyny)

–

131

I (Iodine)

Brak efektywności Ab

• Prezentacja Ag nowotworu przez MHC kl

I

• Złuszczanie / wchłanianie/

nowotworowych Ag / kompleksów Ag-Ab

• Niecytotoksyczne Ab (C /ADCC)
• Przeciwciala monoklonalne mysie

powodują rozwoj wstrząsu
anafilaktycznego lub choroby
posurowiczej

– –Humanizowane/chimeryczne Ab (od 2

gat.)

Ludzkie Fc

Mysie Fab

Limf.
T

CD3

Ag

dwuwartościowe Ab

Humanizowane Ab

kom.
guza

Immunoterapia

adoptywna

1. Terapia z komórkami LAK :

limfocyty pacjenta + duża dawka IL-
2
NK

LAK

2. Terapia z komórkami TIL (Tumor-

infiltrating lymphocytes ) :
limfocyty tkanki i okolic guza + duża
dawka Il2 - Aktywowane NK and
CTL

Problemy:

•Do uzyskania efektu rerapeutycznego potrzebna
jest b. duża liczba komórek

•Stosowane musza być wysokie stężenia IL2
(toksyczna)

•Stosowana w nowotworach z obniżoną/brakiem
ekspresji MHC Kl I

•

IL-2



Stymuluje proliferację limfocytów, aktywuje limfocyty T.
Stosowana w karcinoma kom. nerek

•

IFN-



Wzrost ekspresji MHC kl I i II na komórkach nowotworowych



Aktywuje swoiste limfocyty Tc.

•

IFN-



Wzrost ekspresji MHC kl I na kom. nowotworowych.



Ogranicza nawroty u pacjentów z melamoma.



Dzialanie obserwowane u pacjentów z leukemią, lymphoma,
myeloma, Kaposi’s sarcoma

•

TNF and TNF



Nekroza guza



nie stosowany - powoduje zbyt duże systemowe skutki uboczne

Rola Cytokin

Terapie cytokinowe

podawanie cytokin.
1.

Interleukina -2 (IL-2) -

Melanoma and renal cell

carcinoma

Aktywuje NK i CTL
Toksyczna gorączka, , edema,

szok

2.

Tumor necrosis factor

(TNF) - Carcinoma

3.

Interferon (IFN)-

Aktywuje NK
Wzmaga ekspresję MHC kl I
Hairy cell leukemia, renal cell

carcinoma,

melanoma, Kaposi

sarcoma, nowotwory krwi

4.

IFN- : nowotwór jajnika

5.

Czynniki wzrostowe hematopoezy:

zwalczają neutropenię

GM-CSF ( granulocyte-macrophage

colony

stimulating factor )

G-CSF (granulocyte colony stimulating

factor )

Terapie cytokinowe

 Wprowadzanie genów
cytokinowych dla IL-2, IL-4, IL-12,
GM-CSF lub IFN-do komórek

nowotworowych.

nowotw
ór

T cell

M

IL-2
IL-4

GM-CSF

Terapie genowe

 Wprowadzanie genów dla sprawnej
apoptozy (P53), hamujących
angiogenezę w guzie

Transplantacja

szpiku

• Allogenicznego
• autologicznego