Skontaktuj się z nami: +48 888 591 097 biuro@genim.pl

Immunoterapia chorób nowotworowych

Immunoterapia, obok chemioterapii i terapii ukierunkowanych molekularnie, staje się jedną z głównych metod leczenia systemowego wielu chorób nowotworowych. Po okresie licznych niepowodzeń związanych z nieskutecznością immunoterapii czynnej swoistej i nieswoistej, pojawiły się pierwsze rejestracje immunoterapeutyków, takich jak cytokiny stymulujące układ immunologiczny czy przeciwciała monoklonalne skierowane przeciwko receptorom powierzchniowym komórek nowotworowych (immunoterapia bierna). Jednak dopiero szczegółowe poznanie mechanizmów ucieczki komórek nowotworowych spod nadzoru immunologicznego i sposobów stymulacji przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej otworzyło drogę do stworzenia nowej generacji leków – immunoterapii ukierunkowanej na immunologiczne punkty kontroli. Te odkrycia zrewolucjonizowały podejście do immunoterapii, otwierając nową erę w leczeniu niektórych chorób nowotworowych, takich jak: czerniak, niedrobnokomórkowy rak płuca, rak pęcherza, nerek oraz rak regionu głowy i szyi.

Pierwszym etapem rozwoju odpowiedzi przeciwnowotworowej jest rozpoznanie antygenów nowotworowych przez limfocyty T pomocnicze (ang. T helper lymphocytes – Th) i cytotoksyczne (ang. cytotoxic T cells – CTLs). Antygeny nowotworowe uwalniane z rozpadających się komórek nowotworowych są pochłaniane, a następnie modyfikowane przez immunologiczne komórki prezentujące antygen (ang. antigen presenting cells – APCs), np. komórki dendrytyczne. Następnie krótkie fragmenty antygenów (epitopy) trafiają na powierzchnię komórek prezentujących antygen w cząsteczkach głównego układu zgodności tkankowej (ang. major histocompatibility complex – MHC). Tam są rozpoznawane przez limfocyty T (Th i CTLs) dzięki ich swoistym antygenowo receptorom (ang. T cell receptor – TCR). Aktywacja limfocytów jest możliwa nie tylko po rozpoznaniu antygenu, ale dopiero po połączeniu różnych i licznych cząsteczek kostymulujących obecnych na powierzchni limfocytów i komórek prezentujących antygen (utworzenie „synapsy immunologicznej”). Aktywowane swoiście do odpowiedzi przeciwnowotworowej limfocyty z jednej strony wytwarzają szereg immunostymulujących cytokin (np. interleukina 2 i 12 – IL-2, IL-12), z drugiej strony są zdolne zniszczyć komórki nowotworowe, wywołując ich programowaną śmierć (apoptozę) poprzez wytwarzanie enzymów proteolitycznych lub indukując kaskadę przekaźników w komórkach nowotworowych. Ten niezwykle uproszczony opis stymulacji limfocytów nie wyczerpuje bardzo skomplikowanych mechanizmów doprowadzających do powstania swoistych TCR, generacji limfocytów T pamięci oraz mechanizmów obrony komórek nowotworowych przed limfocytami. Jednak pozwala na zrozumienie kilku podstawowych mechanizmów dawniej stosowanych metod immunoterapii.

Pierwsze koncepcje immunoterapii powstały pod koniec XIX wieku za sprawą obserwacji i doświadczeń Williama Coleya. Ten amerykański chirurg zaobserwował, że niektóre typy zaawansowanych nowotworów (w tym mięsaków) ulegają spontanicznej remisji u chorych, u których wystąpiły ostre infekcje bakteryjne (np. róża). W 1893 roku Coley rozpoczął eksperymenty, w których wykorzystywał zakażenia bakteriami Serratia marcescens Streptococcus pneumoniae, a następnie podając toksyny z nadsączy z hodowli tych baterii chorym na nowotwory, doprowadzając w niektórych przypadkach do remisji choroby nowotworowej. Ten rodzaj immunoterapii został określony jako immunoterapia czynna nieswoista. Polega ona na nieswoistej stymulacji wszystkich komponent układu immunologicznego przez antygeny bakteryjne. Stymulacja ta obejmowała: aktywację komórek prezentujących antygen, limfocytów T i B, produkcję szeregu cytokin prozapalnych i przeciwciał. Mimo że była to reakcja przeciwko bakteriom wywołującym zakażenie, aktywacja układu immunologicznego umożliwiała efektywniejsze pochłanianie i prezentację antygenów nowotworowych, a także silniejszą aktywację limfocytów w środowisku cytokin prozapalnych oraz uruchomienie mechanizmów niesowitej odpowiedzi przeciwnowotworowej (np. działalność makrofagów oraz komórek NK (ang. natural killer). Toksyny Coleya były wykorzystywane w onkologii do lat 60. XX wieku, jednak nie doczekały się prawdziwego badania klinicznego (wyniki opublikowano jako serię opisów przypadków). Niemniej pomysł stymulacji układu immunologicznego przez czynniki pochodzenia bakteryjnego u chorych na nowotwory przetrwał i był wykorzystany w badaniach klinicznych ze szczepionką BCG stosowaną we wlewach dopęcherzowych u chorych operowanych z powodu raka pęcherza (rejestracja preparatu w latach 90.) i wielu innych preparatach, które rejestracji w chorobach nowotworowych nie uzyskały (np. termicznie inaktywowane Mycobacterium vaccae, laktoferyna izolowana z wariantu awamori Aspergillus niger, polimer beta-glukanu z Saccharomyces cerevisiae i in.). W tym rodzaju immunoterapii wykorzystywano także bezpośrednią stymulację komórek immunologicznych cytokinami prozapalnymi podawanymi dożylnie chorym na nowotwory. W latach 90. XX wieku zaczęto stosować w tym celu IL-2 u chorych na zaawansowanego czerniaka i raka nerki, lanalidomid zwiększający produkcję IL-2 u chorych na szpiczaka plazmocytowego, immunostymulant lewamizol u chorych na zaawansowanego raka jelita grubego i odbytnicy i interferon alfa2b w leczeniu pooperacyjnym chorych na czerniaka. Leczenie takie było jednak często obarczone dużą toksycznością i mało skuteczne.

Immunoterapia czynna antygenowo-zależna (stosująca antygeny komórek nowotworowych lub całe komórki nowotworowe) opiera się na koncepcji odmienności antygenowej komórek nowotworowych i prawidłowych komórek organizmu. Komórki nowotworowe nabywają ekspresję neoantygenów lub mają zaburzoną ekspresję antygenów powszechnych w drodze mutacji somatycznych, zjawisk epigenetycznych lub zakażenia wirusowego. W pierwszym przypadku dochodzi do mutacji genetycznych w DNA komórek nowotworowych, co może doprowadzić do powstania białek o nieprawidłowej strukturze aminokwasowej (mutacja w eksonach, czyli fragmentach genu kodujących białko). Mutacje w regionach promotorowych lub w intronach genów oraz regulacja ekspresji genów przez mikroRNA czy metylację promotorów doprowadza do nieprawidłowej (nadmiernej) ekspresji różnych białek antygenowych. Im więcej mutacji genetycznych nagromadzi się w komórkach nowotworowych (ang. tumor mutation burden), tym więcej powstanie nowych antygenów w dużym stopniu różnych od antygenów prawidłowych i tym większa jest immunogenność (zdolność do wywoływania przeciw sobie odpowiedzi immunologicznej) komórek nowotworowych. Guzy zawierające komórki nowotworowe z dużą liczbą mutacji somatycznych (np. czerniak, płaskonabłonkowe nowotwory płuca czy regionu głowy i szyi) najlepiej odpowiadają na różne rodzaje immunoterapii, w tym na immunoterapię czynną antygenowo-swoistą („szczepionki” antygenowe). Wysoką immunogennością charakteryzują się także komórki nowotworowe powstałe w wyniku zakażenia wirusowego. Gorzej na immunoterapię odpowiadają guzy nowotworowe, które zawierają komórki z ekspresją antygenów powszechnie występujących w organizmie (antygen karcyno-embrionalny, alfa-fetoproteina) oraz z ekspresją antygenów różnicowania występujących na komórkach tkanki, z której wywodzi się nowotwór (np. PSA, gp100). Jednak nawet w tym przypadku komórki nowotworowe mogą pozostać immunogenne z uwagi na charakteryzującą je nadmierną ekspresję tych antygenów. Odpowiedź na immunoterapię nie jest możliwa w przypadku guzów, których komórki „ukrywają” cząsteczki prezentujące antygen.

Immunoterapia czynna z zastosowaniem antygenów nowotworowych podawanych najczęściej śródskórnie lub dożylnie, powinna być najbardziej skuteczna w przypadku zastosowania swoistych antygenów nowotworowych. Jednak liczba mutacji somatycznych wykrywanych w jednym guzie nowotworowym może być bardzo duża (w rakach płaskonabłonkowych od kilkudziesięciu do nawet kilku tysięcy) i zazwyczaj nie ma możliwości wyselekcjonowania kilku antygenów, które byłyby możliwe do zastosowania u wszystkich chorych na wybrany typ nowotworu. Dlatego w przypadku immunoterapii czynnej antygenowo-zależnej stosowane są antygeny powszechnie występujące lub antygeny różnicowania albo całe komórki nowotworowe pochodzące od chorego (hodowle ex vivo) lub z linii komórkowych. Niestety badania kliniczne z zastosowaniem wyżej wymienionych immunoterapeutyków wykazały brak lub nieznaczną skuteczność immunoterapii u chorych na różne typy nowotworów. Niepowodzeniem zakończyły się badania kliniczne wykorzystujące szczepionki zawierające antygen gp100 i MAGE-A3 u chorych na czerniaka, MAGE-A3 i MUC-1 oraz całe komórki nowotworowe (belagenpumatucel L) u chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca.

Odkrycie mechanizmów ucieczki nowotworu spod nadzoru immunologicznego – zjawiska opisanego po raz pierwszy w 1957 roku przez Macfarlane’a Burneta – otworzyło nową erę w rozwoju immunoterapii i doprowadziło do powstania skutecznych immunoterapeutyków ukierunkowanych na immunologiczne punkty kontrolne. W myśl teorii nadzoru immunologicznego układ immunologiczny w ciągu całego życia człowieka eliminuje komórki nowotworowe. Jednak w sytuacji nieprawidłowego funkcjonowania komórek immunologicznych może dojść do równowagi pomiędzy nimi a komórkami nowotworowymi, a następnie do wytworzenia mechanizmów obronnych przez komórki nowotworowe (immunoedycja). Mechanizmów immunoedycji doprowadzającej do ucieczki nowotworu spod nadzoru immunologicznego i do progresji nowotworu jest kilka. Najprostsze polegają na wytwarzaniu przez nowotwór cytokin i enzymów, które doprowadzają do immunosupresji i eliminacji nacieków limfocytarnych poza obręb guza. Cytokiny wytwarzane przez nowotwór (IL-6, IL-10, TGF-beta) przyciągają do guza nowotworowego limfocyty T regulatorowe (Treg) i mieloidalne komórki dendrytyczne odpowiedzialne za inaktywację limfocytów T cytotoksycznych. Limfocyty Treg mogą być eliminowane poprzez podanie cyklofosfamidu – cytostatyku stosowanego jako substancja pomocnicza w różnych rodzajach immunoterapii. Z kolei wytwarzanie dużych ilości dioksygenazy indoloaminowej (ang. indoleamine-2,3-dioxygenase – IDO) zubaża środowisko nowotworowe w tryptofan niezbędny do aktywacji CTLs. Wysokie stężenie IDO odsuwa nacieki limfocytarne na obwód guza („pustynia immunologiczna” w guzie nowotworowym). Trwają badania II fazy nad inhibitorem IDO o nazwie epakadostat, który stosowany jest z immunoterapią ukierunkowaną na immunologiczne punkty kontrolne.

Najważniejszym mechanizmem ucieczki nowotworu spod nadzoru immunologicznego okazała się jednak zdolność komórek nowotworowych do ekspresji na swojej powierzchni cząsteczek wywołujących anergię limfocytów T. CTLs pozostają aktywne, jeśli po rozpoznaniu antygenu otrzymają sygnał stymulujący pochodzący z połączenia cząsteczek kostymulujących na limfocycie i komórkach prezentujących antygen lub komórkach nowotworowych. Najważniejszym połączeniem jest związek pomiędzy cząsteczką CD28 na limfocytach oraz cząsteczkami B7.1 (CD80) lub B7.2 na APC lub komórkach nowotworowych. Jednak cząsteczka CD28 może także połączyć się z cząsteczką CTLA-4 (ang. cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4, CD152), która znajduje się na komórkach prezentujących antygen. Wówczas limfocyt, mimo że rozpoznał antygen zaprezentowany przez APC, pozostaje nieaktywny (jest to fizjologiczny mechanizm niedopuszczający do rozwoju chorób autoimmunologicznych). W przypadku zaistnienia takiej interakcji u chorego na nowotwór nie dochodzi do rozwoju odpowiedzi immunologicznej w węzłach chłonnych. Limfocyty mogą także ulegać apoptozie lub pozostawać w stanie anergii w wyniku połączenia cząsteczek PD-1 lub PD-2 (ang. programmed cell death) występujących na ich powierzchni z ligandami PD-L1 lub PD-L2 znajdującymi się na komórkach nowotworowych i komórkach prezentujących antygen. Takie połączenie bywa czasem określane mianem formowania się „ujemnej synapsy immunologicznej”. W przypadku rozwoju tego zjawiska limfocyty pozostają nieaktywne zarówno w węzłach chłonnych, jak i w środowisku guza nowotworowego. Na powierzchni limfocytów są także inne cząsteczki odpowiedzialne za formowanie „ujemnej synapsy immunologicznej”. Do takich inhibujących punktów kontroli odpowiedzi immunologicznej na limfocytach należą cząsteczki BTLA (ang. B and T cell lymphocyte attenuator), VISTA (ang. V-domain Ig suppressor of T cell activation), TIM-3 (ang. T cell immunoglobulin and mucin domain 3) oraz LAG3 (ang. lymphocyte activation gene 3).

Współczesne i najbardziej efektywne metody immunoterapii polegają na zablokowaniu formowania się „ujemnej synapsy immunologicznej” w węzłach chłonnych i w guzie nowotworowym. Pierwszym przeciwciałem wykorzystanym do leczenia chorych na zaawansowanego czerniaka był ipilimumab, który blokował cząsteczkę CTLA-4 na komórkach prezentujących antygen. Wkrótce pojawiało się inne przeciwciało anty-CTLA-4 tremelimumab. Odkryto także przeciwciała anty-PD-1 i anty-PD-L1, które z powodzeniem zastosowano do leczenia różnych zaawansowanych nowotworów. Należy tutaj wymienić niwolumab (przeciwciało anty-PD-1) zarejestrowany w Europie i USA do leczenia chorych na czerniaka i niedrobnokomórkowego raka płuca (tylko II linia leczenia po niepowodzeniu chemioterapii) oraz raka nerki. W podobnych wskazaniach zostało zrejestrowane inne przeciwciało anty-PD-1 – pembrolizumab, przy czym u chorych na NDRP pembrolizumab może być stosowany w pierwszej (tylko u chorych z ekspresją PD-L1 na ponad 50% komórek nowotworowych) i w drugiej (u chorych wykazujących jakąkolwiek ekspresję PD-L1 na komórkach nowotworowych) linii leczenia. Ponadto pembrolizumab jest stosowany do leczenia II linii chorych z zaawansowanym rakiem pęcherza moczowego oraz w I linii leczenia tej choroby, jeśli niemożliwe jest stosowanie chemioterapii (to drugie wskazanie tylko w USA). W Stanach Zjednoczonych pembrolizumab może być stosowany (po wyczerpaniu innych opcji terapeutycznych) do leczenia chorych z nieoperacyjnymi i przerzutowymi guzami litymi z potwierdzoną niestabilnością mikrosatelitarną (ang. microsatellite instability – MSI) lub z deficytem naprawy błędnie sparowanych zasad azotowych w cząsteczce DNA (ang. mismatch repair deficient – dMMR). To ostatnie wskazanie dotyczy głównie chorych na raka jelita grubego i odbytnicy. Przeciwciała anty-PD-L1 znalazły zastosowanie w leczeniu zaawansowanych nowotworów: raka pęcherza i niedrobnokomórkowego raka płuca (atezolizumab), raka pęcherza (durwalumab) i raka endokrynnego skóry (awelumab).

Z uwagi na mechanizm działania przeciwciał anty-PD-1 i anty-PD-L1 czynnikiem predykcyjnym (warunkującym skuteczność leczenia) dla tego rodzaju immunoterapii powinna być ekspresja PD-L1 na powierzchni komórek nowotworowych i komórek prezentujących antygen. Tymczasem wystąpienie tej ekspresji nie gwarantuje odpowiedzi na leczenie, a spektakularne remisje zdarzają się także u chorych, których komórki nowotworowe nie wykazują ekspresji PD-L1. Dlatego większość wymienionych preparatów uzyskała rejestracje bez względu na ekspresję PD-L1 na komórkach nowotworowych. Ważnym czynnikiem predykcyjnym dla immunoterapii ukierunkowanej na immunologiczne punkty kontrolne wydaje się być liczba mutacji w komórkach nowotworowych. Chorzy z guzami z dużą liczbą mutacji i neoantygenów, o wysokiej immunogenności częściej i dłużej odpowiadają na leczenie niż pacjenci z pojedynczymi mutacjami genetycznymi (np. chorzy na NDRP z pojedynczą mutacją w genie EGFR). Niestabilność mikrosatelitarna i niedobory naprawy DNA zdają się także być korzystnym czynnikiem predykcyjnym dla immunoterapii ukierunkowanej na immunologiczne punkty kontrolne, gdyż powodują powstanie dużej liczby mutacji genetycznych, a w konsekwencji ekspresję na komórkach nowotworowych swoistych antygenów. Występowanie nacieków limfocytarnych w guzie nowotworowym jest warunkiem koniecznym dla skuteczności immunoterapii. Wykluczenie limfocytów poza guza (np. w wyniku oddziaływania IDO) może być przyczyną niepowodzenia immunoterapii. Wzmocnienie skuteczności immunoterapii możliwe jest w wyniku jednoczesnej blokady dwóch, a nawet trzech punktów kontrolnych. U chorych na czerniaka stosuje się kombinację niwolumabu i ipilimumabu. Trwają badania nad inhibitorami cząsteczek TIM-3 i LAG3. Ponadto na powierzchni limfocytów występują cząsteczki kostymulujące (przekazujące sygnał do aktywacji limfocytów), takie jak: 4-1BB (CD137), OX40 (CD134), GITR (ang. glucocorticoid-induced tumor necrosis factor (TNF)-like receptor, CD357), ICOS (ang. inducible T cell costimulator) i CD40L. Pobudzenie tych cząsteczek przez agonistyczne przeciwciała może w przyszłości znaleźć zastosowanie w leczeniu chorych na nowotwory.

Inżynieria genetyczna dostarcza nam nowych narzędzi, które są stosowane w immunoterapii adoptywnej. Odkryciem ostatnich lat są genetycznie modyfikowane ex vivo limfocyty T, które wykazują ekspresję chimerycznego receptora dla antygenów (ang. chimeric antigen receptor – CAR). Receptor ten składa się z domeny wiążącej antygen (z receptora limfocytów B) połączonej z cząsteczką CD3 receptora limfocytów T (CD3-zeta). Dzięki temu limfocyty CAR T mogą rozpoznawać antygeny i niszczyć komórki nowotworowe bez koniczności wcześniejszego rozpoznawania antygenów prezentowanych przez cząsteczki MHC. CAR mogą także zawierać wewnątrzkomórkową domenę cząsteczek kostymulujących, takich jak CD28 lub 4-1BB. Pierwsze próby kliniczne zastosowania limfocytów CAR T przeprowadzono u chorych na ostrą białaczkę limfoblastyczną B i pre-B komórkową.

Podobna koncepcja immunoterapii umożliwiła odkrycie i zsyntetyzowanie przeciwciał bispecyficznych (ang. bispecific T cell engager antibodies – BiTEs). Przeciwciała te składają się z fragmentu rozpoznającego cząsteczkę CD3 na limfocytach i z fragmentu rozpoznającego wybrany antygen nowotworowy. Ich działanie polega na wytworzeniu połączenia pomiędzy limfocytem cytotoksycznym i komórką nowotworową niezależnie od wcześniejszej prezentacji antygenu przez cząsteczki MHC. Blinatumomab – BiTE specyficzne w stosunku do antygenu CD19, został zarejestrowany w USA do leczenia chorych na ostrą białaczkę limfoblastyczną B komórkową bez rearanżacji BCR-ABL.

Modyfikacje komórek immunologicznych poza organizmem pacjenta (ex vivo) w celu opracowania terapii przeciwnowotworowych dotyczyły także komórek dendrytycznych oraz limfocytów naciekających guz (ang. tumor-infiltrating lymphocytes – TILs). Komórki te były aktywowane cytokinami w hodowlach komórkowych, uczulane odpowiednimi antygenami nowotworowymi, a do ich genomu wprowadzano geny kodujące cytokiny immunostymulujące. Sipuleucel T uzyskał rejestrację w USA do leczenia chorych na raka prostaty opornego na kastrację. Preparat ten składa się z komórek dendrytycznych uczulonych antygenem kwaśnej fosfatazy sterczowej (ang. prostate acid phosphatase – PAP) i transferowanych genem kodującym czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (ang. granulocyte-macrophage colony-stimulating factor – GM-CSF). Tak zmodyfikowane komórki dendrytyczne podawane są chorym w celu swoistej stymulacji limfocytów T cytotoksycznych.

Rozwój nowych i skutecznych metod immunoterapii chorób nowotworowych był na początku XXI wieku dużym zaskoczeniem po sceptycyzmie, z jakim spotkało się stosowanie immunostymulatorów czy antygenowych „szczepionek” przeciwnowotworowych. Obecnie trudno sobie wyobrazić kompleksowe leczenie chorób nowotworowych bez wykorzystania metod immunologicznych na jednym z etapów terapii. Coraz bardziej oczywista staje się także konieczność tworzenia interdyscyplinarnych zespołów, składających się z onkologów, chirurgów, radiologów, patomorfologów, genetyków i immunologów, mogących podjąć najbardziej optymalną decyzję o sposobie prowadzenia diagnostyki i terapii chorych na nowotwory. Wymaga to także tworzenia specjalistycznych laboratoriów stanowiących zaplecze dla dużych ośrodków klinicznych, a także konsorcjów badawczych i klinicznych w celu kwalifikacji pacjentów do dostępnych terapii, w tym metod leczenia będącego w fazie badań klinicznych.

Ta strona korzysta z plików cookie. Używając tej strony wyrażasz zgodę na używanie plików cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami Twojej przeglądarki. Możesz dowiedzieć się więcej w jakim celu są używane oraz o zmianie ustawień przeglądarki. Kliknij tutaj »
zamknij