Immunologia

Nowotworów

Immunologia

Nowotworów

Dr Barbara Szkudlińska

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

Typy nowotworów

Typy nowotworów

• Carcinoma: Rak endo albo

ektodermy np. Skóry albo wyściółki
epithelialnej organów

• Sarcoma: Rak mezodermy np. kości
• Białaczki i Lymphoma: Raki

komórek hematopoetycznych

Nowotwory-

Przyczyny

powstawania

•Mutacje genów kontrolujących

podział komórki

•Proto-onkogeny

– nabycie protoonkogenu

– zmiana komórkowego protoonkogen

•Geny supresorowe dla nowotworu—

defekt ich funkcji daje w efekcie

bodziec dla komórki do nieustannego

namnażania

•działanie karcinogenów

Rodzaje genów

promujących

karcinogenezę

• onkogeny

– Centralna regulacja wzrostu i podziału

komórki

– onkogenne mutcje sa przyczyną ciągłego

sygnału do wzrostu

• Geny - naprawiające DNA

– utrzymywanie genetycznej stabilności

– Naprawa, wycięcie, albo tolerancja

uszkodzeń DNA

– Mutacje prowadzą do hiper wrazliwości na

mutagenezę

• Geny supresorowe nowotworów

– Negatywne regulatory wzrostu komórki

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)

TADA

Inne antygeny związane z

nowotworem

• Ciche geny - kodujące Ag - np.

Thymic leukemic antygen (Tla)
ulegający ekspresji na
tymocytach niektórych gatunków

• Ag różnicowania: Limfocyty B

produkują powierzchniowe Ig.

– komórki nowotworowe B mają sIg

Typy:
• DNA wirusy: papova (SV40, polyoma,

papilloma -HPV 16,18), hepatitis B i

C, wirus Epsteina -Barra - EBV.

• RNA wirusy: Retrowirusy---> Ludzki

wirus T- limfocytotropowy (HTLV-I i

HTLV-II).

Indukują silną odpowiedź

immunologiczną.

Wirusy onkogenne

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

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 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.

• Ab nie są efektywne w walce z

nowotworani z wyjątkiem nowotworów
indukowanych retrowirusami.

• Aktywowane przez cytokiny komórek Th

makrofagi niszczą komórki nowotworowe.

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

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.

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

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

• Maskowanie Ag: opłaszczenie

kwasem sialowym, mucyną, fibryną

• Tolerancja gospodarza na

antygeny nowotworowe
(płodowonowotworowe)

• Tolerogenne Ag nowotworowe

Mechanizmy ucieczki

nowotworów :

Mechanizmy ucieczki

nowotworów :

• 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 ucieczki

nowotworów :

Mechanizmy ucieczki

nowotworów :

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

Wektory

Nośniki wzmpomagające efektywność

transferu DNA(genów do komórek)

•

Wektory wirusowe

– retrowirusy
– adenowirusy
– inne wirusy

• Wektory niewirusowe

– liposomy
– pistolety genowe
– nanosfery

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 )

 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

Apoptoza a nowotwory

Transplantacja

szpiku

• Allogenicznego
• autologicznego

Terapia
oligonukleotydowa