Immunologia Nowotworów
Dr Barbara Szkudlińska
Klinika Immunologii, Reumatologii i Alergii
Uniwersytet medyczny w A
odzi
Wprowadzenie
" Nowotwór powstaje w wyniku namna\
ania
się pojedynczej komórki po transformacji
nowotworowej( modyfikacja - defekt DNA
komórki)
" Komórki nowotworowe charakteryzują się
niskim stopniem zró\
nicowania.
" Mogą szybko rozprzestrzeniać się w
organizmie - przerzuty
Oncogenes originally identified through their presence in
retroviruses
Oncogene Proto-oncogene Source of virus Virus-induced tumor
function
Protein tyrosine kinase Mouse/cat Pre-B-cell leukemia
abl
(PTK)
EGF-receptor (RTK) chicken Erythroleukemia,
erb-B
fibrosarcoma
(PTK) Cat/chicken sarcoma
fes
GMCSF-R (PTK) cat sarcoma
fms
AP-1 transcription factor Mouse/chicken Osteosarcoma,
fos/jun
fibrosarcoma
Stem cell factor (SCF) cat sarcoma
kit
PTK Chicken/mouse sarcoma
raf
Transcription regulator chicken Sarcoma, myelocytoma,
myc
carcinoma
GTP-binding protein rat Erythroleukemia,
H-ras
sarcoma
Regulator of NF-kB turkey reticuloendotheliosis
rel
PDGF-b monkey sarcoma
sis
PTK chicken sarcoma
src
PTK mouse T-cell leukemia
akt
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 ró\
nicowania
" Indukcja zwiększonej ekspresji normalnych
antygenów
ANTYGENY NOWOTWOROWE
Na nowotworze ulegają ekspresji antygeny gospodarza. Nowotwór tym
ró\
ni się od własnych tkanek \
e ulegajÄ… 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 zwiÄ…zane 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
zwiÄ…zane z nowotworem antygeny wirusowe
Ekspresja antygenów na komórce
nowotworowej
Antygeny MHC
Nowotworowo swoiste
TSTA (TSA)
transplantacyjne Ag
ZwiÄ…zane z nowotworem
TADA (TAA)
rozwojowe Ag
ZwiÄ…zane z nowotworem
TAVA (TAA)
wirusowe Ag
TSA (TSTA): unikalne dla guza - odgrywajÄ…
zasadniczÄ… rolÄ™ w odrzuceniu nowotworu.
Przykłady antygenów związanych z
nowotworem
" Anormalna ekspresja komórkowych białek np..: HER-2,
MUC-1
" gangliozydy: GM2, GD2, GD3.
" 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)
ZwiÄ…zane z nowotworem rozwojowe antygeny
TADA
" Występują na komórkach nowotworowych i
komórkach płodów.
" Nie pobudzają odporności przeciwnowotworowej.
" Wykorzystywane w diagnostyce.
" Alfa-fetoproteina(AFP) nowotwory wÄ…troby
" Karcinoembrionalny Ag (CEA) nowotwory
jelita grubego i odbytu
" human chorionic gonadotropin (²
²-HCG-
²
²
gonadotropina kosmówkowa)- rak kosmówki,
zaśniad groniasty.
ALFA-FETOPROTEINA (AFP)
Serum AFP Can be Used for
Screening and for Follow-up
800
" ZnaczÄ…co wzrasta w
700
HCC Resected
przypadku hepatocellular
600
carcinoma (HCC),
500
seminoma
400
300
" Mo\
e wzrastać w innych
200
schorzeniach wÄ…troby (ostre
HBsAg +
100
zapalenie, marskość)
0
0 1 2 3 4
" Wraca do normy po
Time (years)
zabiegach operacyjnych i
Serum AFP levels in a hepatitis B-positive
leczeniu, wzrasta w nawrocie
Native Alaskan. He had a sudden increase
in his AFP, which led to a diagnosis of
choroby
HCC. The liver tumor was resected and
AFP normalized. From Sabiston,
Textbook of Surgery, 1991.
AFP (ng/mL)
Immunodiagnostyczne znaczenie
oceny CEA
Wirusy Onkogenne
DNA Wirusy RNA Wirusy
DNA Wirusy RNA Wirusy
DNA Wirusy RNA Wirusy
DNA Wirusy RNA Wirusy
" Herpesviridae " Flaviviridae
 Wirus opryszczki Human  (hepatitis C virus HCV
Wirus opryszczki Human hepatitis C virus HCV
Wirus opryszczki Human hepatitis C virus HCV)
Wirus opryszczki Human hepatitis C virus HCV
Herpes Virus 8 (HHV8) a.k.a
Herpes Virus 8 HHV8) a.k.a
Herpes Virus 8 HHV8) a.k.a
Herpes Virus 8 HHV8) a.k.a
Kaposi s sarcoma associated
" Retroviridae
virus
 Ludzki Wirus T-
 Epstein-Barr virus (EBV)
Epstein-Barr virus (EBV
Epstein-Barr virus (EBV
Epstein-Barr virus (EBV
limfocytotropowy -Human T-
" Papovaviridae
cell lymphotropic virus (HTLV
HTLV
HTLV
HTLV
 Wirus brodawczaka type I)
ludzkiego - human papilloma
virus (HPV 16,18)
HPV 16,18
HPV 16,18
HPV 16,18
" Hepadnaviridae
 Wirus WZW B - hepatitis B
virus-(HBV
HBV)
HBV
HBV
Wirus Epsteina -Barra
Nosicielstwo
" 99% kraje słabo rozwinięte -zaka\
enie następuje w
okresie wczesnoniemowlęcym i jest bazobjawowe.
" 90% kraje wysoko rozwinięte. Do zaka\
enia mo\
e
dojść w wieku młodzieńczym  połnoobjawowa
choroba - Mononukleoza zakaz
na.
" Po nawet kilkudziesięcioletnim okresie latencji mo\
e
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 sÄ… 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)
HCV)
HCV)
HCV)
Nosicielstwo 3%populacji w skali globalnej
Zaka\
a hepatocyty.
U 50-80% zaka\
onychdochodzi do rozwoju
hepatocellular carcinoma (HCC)
Znane jest 6 genotypów wirusa
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),
zwiÄ…zane z wiekiem, etc.
Warunki dla skutecznej
przeciwnowotworowej odpowiedzi
immunologicznej
" Ekspresja obcych antygenów na kom.
nowotworowych.
" Immunogenność nowotworu.
" Immunokompetencja organizmu gospodarza.
" Odpowiedz
immunologiczna z wykluczeniem
nabycia tolerancji.
" Brak zmienności antygenowej nowotworu.
Odpowiedz
immunologiczna na
nowotwór
" Odpowiedz
typu humoralnego
odgrywa bardzo małą rolę
" Odpowiedz
komórkowa
Limfocyty CD8+ i CD4+
Komorki NK
Komórki dendrytyczne
Makrofagi
Rola limfocytów Th
" TSTA sÄ… przetwarzane i prezentowane
limfocytom Th przez makrofagi i limfocyty B
" Th aktywujÄ… limfocyty B i makrofagi poprzez
produkowane cytokiny.
" Aktywowane przez cytokiny komórek Th
makrofagi niszczą komórki nowotworowe.
Znaczenie limfocytów
cytotoksycznych CTL
" TSTA sÄ… prezentowane przez MHC kl I
limfocytom cytotoksycznym CTL
" CTL wytwarzajÄ… FasL lub
perforyny/granzymy niszczÄ…ce kom.
nowotworowe
" Je\
eli kom. nowotworowe sÄ… Fas+, CTL
poprzez FasL stymulujÄ… apoptozÄ™
komórek guza.
Rola komórek NK
" Komórki NK rozpoznają MHC -negatywne
nowotwory
" NK -du\
e limfocyty z ziarnistościami (LGL)
TCR-, asialoGM+ lub NK1.1+.
" Zabijają komórki zaka\
one 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.
Faza efektorowa -cytotoksyczność
bezpośrednia
Klasa I MHC
nowotwór
Ag zwiÄ…zany
z nowotworem
NK
Tc CD8
Faza efektorowa - cytotoksyczność
bezpośrednia
Fas
FasL
guz
CTL
perforyny/
granzymy
Apoptoza
NK
NK
Makrofagi
Ć
Spoczynkowe MĆ
Ć nie niszczą kom.
Ć
Ć nie niszczą kom.
Spoczynkowe MĆ
Ć
Ć
nowotworowych
nowotworowych
Ć
Aktywowane MĆ
Ć są nowotworobójcze
Ć
Ć są nowotworobójcze
Aktywowane MĆ
Ć
Ć
cytotosyczność bezpośrednia i ADCC
cytotosyczność bezpośrednia i ADCC
Reaktywne zwiÄ…zki tlenu (O-, H2O2)
Reaktywne zwiÄ…zki tlenu (O-, H2O2)
Tlenek azotu (NO)
Tlenek azotu (NO)
TNF
TNF
enzymy lizosomalne
enzymy lizosomalne
Przetwarzanie i prezentacja antygenów
Przetwarzanie i prezentacja antygenów
Rola przeciwciał
Ag
sIg
Guz
B
Ab
Komplement
Komórki NK/
Makrofagi/
Guz
Granulocyty
Fc Fab
FcR
Cytotoksycznośc komórkowa
Aktywacja dopełniacza
zale\
na od przeciwciał (ADCC)
Mechanizmy unikania odpowiedzi
immunologicznej przez nowotwór
" Generacja komórek supresorowych (Ts)
" Produkcja cytokin o działaniu
immunosupresyjnym np.:
prostaglandyny, transforming growth
factor beta (TGF-²
²), IL-10, etc.
²
²
MÅš
Åš
Åš
Åš
CTL
Guz
Ts
Mechanizmy unikania odpowiedzi
immunologicznej przez nowotwór
" Brak prezentacji antygenów
" Brak lub niska ekspresja MHC na
komórkach nowotworowych
" Niska ekspresja czÄ…steczek
adhezyjnych/kostynulacyjnych
niezbędnych do aktywacji limfocytów T
Indukcja anergii limfocytów T
Kom.
Kom.
nowotworowa
nowotworowa
B7 MHC Kl I
(Kostymulacja)
CD28
CD28
CD8+ CD8+
TC TC
Tc Aktywacja Anergia
Nowotwór unika ataku CTL bo nie ma ekspresji cząstek
kostymulacjnych B7 niezbędnych do aktywacji limfocytaT.
Mechanizmy unikania odpowiedzi
immunologicznej przez nowotwór
" Maskowanie Ag: opłaszczenie kwasem
sialowym, mucynÄ…, fibrynÄ…
" Tolerancja gospodarza na antygeny
nowotworowe (płodowonowotworowe)
" Tolerogenne Ag nowotworowe
Mechanizmy unikania odpowiedzi
immunologicznej przez nowotwór
" Mutacje kom. nowotworowych z utratÄ…
ekspresji antygenów
" Zmienność antygenowa, złuszczanie
antygenów
" Czynniki blokujÄ…ce: wolne Ag lub
kompleksy Ag-Ab. BlokujÄ… FcR na kom.
NK i innych lub indukują komórki
supresorowe
Leczenie nowotworów
" Chirurgia -
Nowotwory zlokalizowane
" Promieniowanie -radioterapia -
Przeciw namna\
ającym się komórkom (szpik, etc.)
Mo\
e powstawać oporność nowotworu na
promieniowanie
" Chemioterapia -
Przeciw namna\
ającym 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):
R,
" Całe komórki (np. CancerVax zmodyfikowane genowo;
allogeniczne lub autologiczne)
" Lizaty (np. Melacine, lizaty powodowane przez wirusy
(krowianka)
" Gangliozydy (e.g. GM2)
" 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. sprzÄ™\
ona)
A
Ä…czenie 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 czÄ…steczek
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 powodujÄ… rozwoj
wstrzÄ…su anafilaktycznego lub choroby posurowiczej
  Humanizowane/chimeryczne Ab (od 2 gat.)
Humanizowane Ab
dwuwartościowe Ab
Ag
Mysie Fab
CD3
Limf. kom.
Ludzkie Fc
T guza
Immunoterapia adoptywna
1. Terapia z komórkami LAK : limfocyty pacjenta
+ du\
a dawka IL-2
NK LAK
2. Terapia z komórkami TIL (Tumor-infiltrating
lymphocytes ) :
limfocyty tkanki i okolic guza + du\
a dawka Il2 -
Aktywowane NK and CTL
Problemy:
" Do uzyskania efektu rerapeutycznego potrzebna jest b. du\
a liczba
komórek
" Stosowane musza być wysokie stę\
enia IL2 (toksyczna)
" Stosowana w nowotworach z obni\
onÄ…/brakiem ekspresji MHC Kl I
Rola Cytokin
" IL-2
Stymuluje proliferację limfocytów, aktywuje limfocyty T. Stosowana w
karcinoma kom. nerek
" IFN-Å‚
Å‚
Å‚
Å‚
Wzrost ekspresji MHC kl I i II na komórkach nowotworowych
Aktywuje swoiste limfocyty Tc.
" IFN-Ä…
Ä…
Ä…
Ä…
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
" TNFÄ… and TNF²
Ä… ²
Ä… ²
Ä… ²
Nekroza guza
nie stosowany - powoduje zbyt du\
e systemowe skutki uboczne
Terapie cytokinowe
podawanie cytokin.
1. Interleukina -2 (IL-2) -
Melanoma and renal cell carcinoma
Aktywuje NK i CTL
Toksyczna gorÄ…czka, , edema, szok
2. Tumor necrosis factor (TNF) - Carcinoma
Terapie cytokinowe
3. Interferon (IFN)-Ä… :
Ä… :
Ä… :
Ä… :
Aktywuje NK
Wzmaga ekspresjÄ™ MHC kl I
Hairy cell leukemia, renal cell carcinoma,
melanoma, Kaposi sarcoma, nowotwory krwi
4. IFN-ł : nowotwór jajnika
Å‚
Å‚
Å‚
5. Czynniki wzrostowe hematopoezy:
zwalczajÄ… neutropeniÄ™
GM-CSF ( granulocyte-macrophage colony
stimulating factor )
G-CSF (granulocyte colony stimulating factor )
Terapie genowe
Wprowadzanie genów cytokinowych dla IL-
2, IL-4, IL-12, GM-CSF lub IFN-ł do komórek
Å‚
Å‚
Å‚
nowotworowych.
IL-2
T cell
IL-4
nowotwór
GM-CSF
MĆ
Ć
Ć
Ć
Wprowadzanie genów dla sprawnej
apoptozy (P53), hamujÄ…cych angiogenezÄ™ w
guzie
Transplantacja szpiku
" Allogenicznego
" autologicznego