Role imunoterapie v dětské onkologii

Overview

Východiska:
V současnosti lze standardní léčbou (operací, chemoterapií a radioterapií) vyléčit většinu onkologicky nemocných dětí. Limitujícím faktorem zůstává její těžká akutní toxicita a pozdní následky. V dětské onkologii má imunoterapie jisté zpoždění, ale iniciální klinické studie s imunoterapií prokazují její dobrou toleranci a slibné výsledky, především u refrakterních a rekurentních nádorů vysokého rizika. V článku předkládáme současnou situaci v dětské onkologii, které způsoby imunoterapie jsou testovány v klinické praxi, od monoklonálních protilátek a inhibitorů kontrolních bodů až po nádorové vakcíny, T lymfocyty exprimující chimerické antigenní receptory, cytokiny a vrozenou imunitu.

Závěr:
Imunoterapie je slibnou léčebnou modalitou pro děti a dospívající s rekurentními nádory vysokého rizika s potenciálem zlepšit nejen celkové přežívání, ale i kvalitu života. Problémem rozvoje imunoterapie v dětské onkologii zůstává věková bariéra při zavádění nových léků a limitovaný počet dětských klinických studií.

Klíčová slova:
dětské nádory –  imunoterapie –  monoklonální protilátky –  vakcíny –  buněčná terapie –  cytokiny

Úvod

Léčebné úspěchy dosažené v dětské onkologii v posledních 20 letech patří mezi jedny z největších v éře moderní medicíny, pět let přežívá více než 85 % pacientů. Tento úspěch byl dosažen nejen zavedením systémové chemoterapie a multimodální léčby, ale i zlepšením podpůrné péče a organizací péče s centralizací do dětských onkologických center [1].

Nicméně u 15– 20 % dětí stále nedokážeme zvrátit nepříznivý průběh nemoci (neuroblastomy vysokého rizika, metastatické sarkomy měkkých tkání a kostí, vysoce rizikové nádory CNS) [2– 4]. Pro tyto nádory je nutné hledat nové možnosti a strategie léčby.

Limitujícím faktorem standardní léčby zůstává toxicita chemo  a radioterapie a její pozdní následky, které mohou vést nejen ke snížení kvality života, ale i předčasným úmrtím u „vyléčeného“ dětského onkologického pacienta.

Zavedení imunoterapie do léčby zhoubných onemocnění v dětském věku má ve srovnání s onkologií dospělého věku zpoždění několik let, s výjimkou transplantace kmenových buněk hematopoézy. Tento časový skluz je způsoben odlišnými, tzv. dětskými typy nádorů, jejich nízkou incidencí a vysokou efektivitou standardní onkologické léčby.

Specifika nádorů dětského věku

Dětské typy nádorů mají ve srovnání s onkologií dospělého věku několik specifických odlišností. Kromě incidence a etiologie jsou rozdílné i nejčastější histologické typy nádorů (převažují embryonální typy nádorů a nádory z pojivových tkání, karcinomy jsou raritní), výrazně agresivnější je jejich biologické chování s rychlým růstem a metastatickým šířením.

Z pohledu imunologie se dětské typy nádorů liší od nádorů dospělého věku ve třech oblastech:

a) Exprese glykoproteinů MHC třídy I u dětských nádorů

Ve srovnání s nádory dospělého věku jsou informace stran exprese molekul MHC třídy I (major histocompatibility complex) u nádorů dětského typu limitovány [5,6]. U neuroblastomu vysokého rizika je exprese MHC třídy I nízká [6]. U Ewingova sarkomu je přítomna pouze částečná exprese MHC třídy I, u metastatických forem nádoru exprese chybí úplně [6]. U meduloblastomu je vyšší exprese MHC třídy I spojena s horší prognózou, což je v rozporu s ostatními typy nádorů [6]. Rozporné informace jsou i u špatně diferencovaného rhabdomyosarkomu, kde je exprese MHC třídy I negativní [6].

b) Mutační analýza dětských typů nádorů

Pediatrické typy nádorů mají ve srovnání s nádory dospělého typu nižší mutační nálož, nízkou frekvenci bodových somatických mutací a variabilní počet genových/ chromozomálních alterací. Antigenní heterogenita dětských nádorů je při nízké genetické nestabilitě ve srovnání s nádory dospělého věku nižší [7].

c) Nádorové mikroprostředí dětských nádorů

Jedním z hlavních rozdílů mezi dospělými a pediatrickými typy nádorů je typ nádorového mikroprostředí a typ imunitních nádor infiltrujících buněk. U dospělých převažují dendritické buňky a T lymfocyty. Jejich typ, počet, lokalizace (centrální nebo marginální) je součástí imunitního prognostického skóre u mnoha nádorů [5]. U pediatrických nádorů převažuje infiltrace tumor asociovanými makrofágy (TAM) a myeloidními buňkami (myeloid derived supressor cells –  MDSC).

•  M2 makrofágy jsou lokalizovány v hypoxických částech nádorové tkáně. Vysoká infiltrace TAM má prognostický význam u Ewingova sarkomu, neuroblastomu a osteosarkomu [3,8].
•  MDSC v dětských solidních nádorech inhibují aktivitu T lymfocytů. MDSC lze ovlivnit dvojím způsobem –  buď umožnit jejich diferenciaci podáním all‑trans cis retinové kyseliny, nebo způsobit jejich inhibici podáním COX‑2 inhibitorů [4].
• Exprese PD‑ L1 (programmed death ligand) je asociována s horší prognózou. U nádorů dětského věku nebyly dosud provedeny systematické studie exprese PD‑ L1. U neuroblastomu byla nalezena PD‑ L1 exprese u nádorových linií, ale ne ve vzorku nádoru. U Wilmsova nádoru byla exprese PD‑ L1 v korelaci s agresivním průběhem a rekurencí nádoru u příznivého histologického podtypu. Žádná exprese PD‑ L1 nebyla prokázána u pediatrického B-non Hodgkinova lymfomu (B‑ NHL), ale naopak až 80 % anaplastického velkobuněčného lymfomu mělo expresi PD‑ L1 pozitivní [8,9]. Přítomná pozitivní exprese PD‑ L1 byla až v 70 % nádorových buněk u dětských sarkomů měkkých tkání, kde byla asociována s vyšším klinickým stadiem, vyšším stupněm malignity a horší prognózou (tab. 1) [9].

Imunoterapie v dětské onkologii

Významné objevy v biologii nádorů a pokroky v technologiích vedly v posledních letech k dramatickému rozvoji protinádorové imunoterapie jako specifické léčebné modality [10,11]. Imunologické metody v boji proti nádoru se zaměřují na:

• a) zvýšení imunogenicity nádorových buněk, čímž je dělají rozpoznatelné pro efektorové buňky imunitního systému;
• b) aktivaci imunitního systému nositele nádor‑ asociovanými cílovými antigeny;
• c) potlačení nádor‑ asociovaných supresorických buněk [10].

Mezi faktory limitující efekt imunoterapie patří heterogenita cílových antigenů a nepoměr mezi objemem nádoru a relativním nedostatkem efektorových buněk v nádoru. V dětské onkologii imunoterapie zatím nepatří mezi základní léčebné modality [12].

Monoklonální protilátky

Mechanizmus účinku monoklonálních protilátek (monoclonal antibody – mAb) je založen na blokování povrchových signálních receptorů, a tím jejich funkční neutralizaci. Pro efektivní cílenou léčbu mAb musí být splněny dvě podmínky –  povrchový antigen musí být nádor specifický a jeho exprese na povrchu nádorové buňky musí být dostatečně vysoká [10]. Mezi další mechanizmy účinku mAb s protinádorovým účinkem patří cytolýza cestou aktivace komplementu, aktivace na protilátkách závislé buněčné cytotoxicity, zmírnění nádorem indukované imunosuprese (aktivace vlastních imunitních buněk nositele zablokováním CTLA-4 molekuly či PD‑ 1) a „non‑tumor“ cíle v heterogenní tkáni nádoru (stromální fibroblasty, VEGF či již dříve zmiňované TAM) [3,10,13].

Ve snaze o zvýšení protinádorového účinku mAb při současném pokroku v technologiích je možné navázání prakticky jakékoliv látky na mAb. Vznikají tak tzv. konjugované mAb, které fungují jako nosiče pro aktivní látku, která je na ně navázána. Jde např. o cytotoxické látky (gemtuzumab ozogamicin u refrakterní akutní myeloidní leukemie –AML), toxiny (pseudomonádový exotoxin u akutní lymfoblastická leukemie – ALL, ricin u Hodgkinova lymfomu), cytokiny (anti‑disialogangliosid GD2/ IL‑2) nebo radioizotopy (EF8- 131J konjugát s GD2) [2,4,10,13].

Bispecifické mAb jsou protilátky s duální specificitou (rozeznávají dva rozdílné antigeny). Navazují doménu na povrchu nádorových buněk na doménu, která aktivuje receptor na efektorové imunitní buňce. Anti‑CD19/ anti‑CD3 bispecifická mAb (blinatumomab) zprostředkuje interakci mezi CD19⁺ na leukemických blastech a CD3⁺ na T lymfocytech. V souboru devíti dětských pacientů s relapsem B buněčné ALL (B-ALL) po alogenní transplantaci až 67 % z nich dosáhlo klinické remise po blinatumomabu. V současnosti je plánována klinická studie fáze III u dětských pacientů s relabovanou B‑ ALL [2,4,14].

Rituximab je chimerická mAb (anti‑-CD20) na povrchu B lymfocytů. V dětské onkologii je součástí kombinované imunochemoterapie. Rituximab je součástí klinických studií indukční fáze léčby 1. linie u B‑ NHL, zralé B‑ ALL. Rituximab je součástí léčby 1. linie u dětí i dospělých u posttransplantační lymfoproliferace. Stejná je jeho role v 1. linii léčby opsoklonus‑ myoklonus syndromu (OMA) u neuroblastomu [2– 4,10,13].

Bevacizumab (anti‑VEGF mAb) je součástí léčby metastatických sarkomů měkkých tkání, metastatického Ewingova sarkomu, studie fáze III léčby nádorů CNS vysokého rizika (embryonální supratentoriální nádory, high‑grade gliomy). Rovněž je efektivní u low‑ grade gliomů u dětí s neurofibromatózou typ I [13]. Bevacizumab v kombinaci s metronomickou léčbou dosáhl významné terapeutické odpovědi u refrakterních a rekurentních solidních nádorů dětského věku a u nádorů s vysokým rizikem časného relapsu.

Denosumab (anti‑RANKL mAb) je indikován u refrakterních, progredujících a metastatických obrovskobuněčných nádorů kostí, ve studii fáze II byla dosažena terapeutická odpověď až v 86 % [15].

Nimotuzumab (humanizovaná mAb anti‑EGFR) je testován u difuzních gliomů mozkového kmene a gliomů mozku velmi vysokého rizika.

Figitumumab (plně humanizovaná IgG2 mAb proti IGF‑1R) prokázala v klinické studii fáze I objektivní odpověď u Ewingova sarkomu [4]. Specifickým problémem v dětské onkologii může být fakt, že i normální zdravý dětský organizmus potřebuje pro svůj růst IGF růstovou dráhu.

Monoklonální protilátka proti gangliosidu G2 je indikována u neuroblastomu vysokého rizika po autologní transplantaci hematopoetických kmenových buněk (auto HSCT; 1. generace anti‑GD2) nebo spolu s navázanými růstovými faktory či interleukinem‑ 2 (IL‑2; 2. generace anti‑GD2, chimerická mAb dinutuximab) ve stadiu minimální reziduální nemoci (minimal residual disease –  MRD). Randomizovaná klinická studie fáze III u pacientů s neuroblastomem vysokého rizika po autologní HSCT s následným použitím isotretinoidu a dinutuximabu prokázala signifikantní prodloužení přežití bez příhody (eventfree survival – EFS: 66 vs. 46 %) a celkového přežití (overall survival –  OS: 86 vs. 75 %) ve srovnání s pacienty bez použití dinutuximabu. V současnosti je k dispozici již 3. generace anti‑GD2 terapeutik ve formě CARs (chimeric antigene receptors). National Cancer Institut (NCI) aktuálně registruje 18 otevřených klinických studií s anti‑GD2 mAb [2– 4,10].

Přehled mAb používaných v dětské onkologii je uveden v tab. 2.

V ČR jsou pro děti a dospívající kromě IgG2 a anti‑GD2 všechny ostatní mAb dostupné dle paragrafu 16 zákona č. 48/ 1997 Sbírky.

Inhibitory imunologických kontrolních bodů (check pointů)

Check points inhibitory jsou imunoterapeutika blokující povrchové molekuly exprimované na T lymfocytech, které přenášejí inhibující signály a umožňují tak únik nádoru z imunologického dohledu. Rozdíly v nádorovém mikroprostředí u dětských nádorů by mohly vést k domněnce, že blokáda imunologických check pointů v dětské onkologii nemá terapeutický význam.

Ipilimumab (anti‑CTLA-4) je v dětské onkologii součástí studie fáze II v léčbě metastatického maligního melanomu a rezistentních solidních nádorů dětského věku po předchozím potvrzení léčebné odpovědi studie fáze I u 24 % pacientů s refrakterním/ relabujícím nádorem. Aktuálně jsou otevřeny v USA a Evropě tři klinické studie fáze II u dětí s pokročilým maligním melanomem a v USA i jiných rezistentních nádorů dětského věku. Pro všechny je limitem věk nad 12 let [4,8,10,13,16]. V ČR je ipilimumab dostupný pro děti a dospívající pod 18 let věku ve velmi přísně indikovaných případech dle paragrafu 16 zákona č. 48/ 1997 Sbírky ve vybraných dětských onkologických centrech (Praha, Brno).

V posledním roce je velká pozornost věnována protilátkám proti receptoru PD‑ 1 (programmed death receptor-1) –  plně humanizované mAb nivolumab, pembrolizumab a lambrolizumab. Cílem je zesílit protinádorovou odpověď T lymfocytů narušením interakce mezi inhibičním receptorem PD‑ 1 na T lymfocytech a PD‑ L1 exprimovaným na nádorových buňkách. V dětské onkologii je v přípravě studie fáze I a II u progredujících dětských typů nádorů exprimujících PD‑ L1 [4,8,9]. V ČR je anti‑PD‑ 1 mAb pembrolizumab dostupný pouze ve velmi přísně indikovaných případech v rámci specifického léčebného programu ve vybraných dětských onkologických centrech (Praha, Brno).

Buněčná imunoterapie

• a) Adoptivní T buněčná terapie (transfer ex vivo expandovaných tumor infiltrujících lymfocytů –  TILs) zatím nenašel v dětské onkologii použití. Vysvětlením může být rozdíl v nádorovém mikroprostředí dětských nádorů s nízkým počtem TILs [2].

V dětské onkologii je buněčná imunoterapie realizována především třemi způsoby:

• b) Alogenní transplantace kmenových buněk hematopoezy, GvL efekt

Představuje jednu z nejstarších metod buněčné imunoterapie v dětské onkologii v léčbě rezistentních/ relabujících hematologických malignit. Graft versus leukemia (GvL) efekt zprostředkován dárcovskými cytotoxickými T lymfocyty je typickým příkladem imunitní reakce, která dokáže eradikovat chemorezistentní leukemické buňky. GvL je závislý na typu leukemie (chronická myeloidní leukemie (CML) > akutní myeloidní leukemie (AML) > akutní lymfoblastická leukemie (ALL)), buněčnosti a množství T lymfocytů ve štěpu (T deplece štěpu je spojena s vyšším rizikem relapsu), přítomnosti reakce štěpu vůči hostiteli (graft  versus  host disease –  GvHD), objemu nádoru u hostitele v čase převodu a správném načasování transplantace. Nejlepší GvL efekt je dosažen ve stadiu MRD [2,3,16].

Obdobnou metodou je infuze T lymfocytů dárce (donor lymphocyte infusion –  DLI). V současnosti probíhají klinické studie s haploidentickou SCT s KIR‑ mismatched NK buňkami u dětských leukemií i solidních nádorů [2,3,10,16].

• c) Protinádorové vakcíny

Imunologická tolerance indukovaná nádorovými antigeny není absolutní a lze ji překonat specifickou imunizací antigen prezentujícími buňkami (APC buňky). V dětské onkologii proběhla celá řada nerandomizovaných single arm klinických studií s použitím protinádorových vakcín u rekurentních solidních nádorů (rekurentní high‑grade gliomy mozku, melanom, sarkomy měkkých tkání, neuroblastom vysokého rizika, Ewingův sarkom) se závěrem –  podání je bezpečné, ale nádorové regrese bylo dosažena pouze zřídka. Problematický je rovněž pomalý imunologický efekt vakcíny u proliferačně vysoce aktivních nádorů dětského věku. Optimální načasování podání protinádorové vakcíny je opět ve stadiu MRD po ukončení intenzivní léčby.

Nádorové vakcíny v dětské onkologii zatím nejsou součástí standardní léčby. Aktuálně probíhá v USA pod hlavičkou NCI 14 klinických pediatrických studií fáze I a II s použitím protinádorové vakcíny [2,4].

V ČR v současnosti proběhlo schválení SÚKL pediatrické pilotní klinické studie „Kombinovaná protinádorová terapie s autologní vakcínou z dendritických buněk produkujících interleukin‑12 u dětských a adolescentních pacientů s progredujícími, relabujícími nebo primárně metastatickými malignitami vysokého rizika“ Kliniky dětské onkologie LF MU a FN Brno.

• d) CARs T lymfocyty

Velmi slibnou terapeutickou metodou je imunoterapie založená na T lymfocytech exprimujících CARs. Předběžné výsledky prokazují klinický terapeutický efekt CARs nejenom ve stadiu MRD, ale i při měřitelné nádorové mase.

Problémem při výrobě a následném použití CARs T lymfocytů v dětské onkologii je nízká incidence dětských nádorů, složitost a finanční náročnost přípravy, která vede k použití CARs pouze v několika specializovaných centrech v USA [4].

V dětské onkologii byly jako potenciální cíle identifikovány antigeny CD19 a GD‑ 2. Klinická studie fáze I s použitím CD19- CARs u B‑ ALL refrakterní na standardní léčbu prokázala 66,7% dosažení kompletní remise, a u 60 % pacientů dokonce vymizela MRD. Další studie potvrdila dosažení remise až u 90 % pacientů. Rovněž byl potvrzen přechod CD19- CARs přes hematoencefalickou bariéru a vymizení CNS leukemické infiltrace [2,4,14].

Klinická studie fáze I s první generací CARs proti GD2 prokázala u 27 % těžce předléčených pacientů s neuroblastomem a aktivní nemocí dosažení kompletní remise [4].

V ČR je tento typ imunoterapie pro dětskou onkologii zatím nedostupný.

Kombinovaná imunoterapie

Fakt tzv. imunogenní buněčné smrti (immunogenic cell death –  ICD) využívá stereotaktická radiochirurgie (SRS). Použití radioterapie a SRS jako imunomodulační metody podporuje fakt, že ozáření navodí v nádorovém mikroprostředí změny typické pro zánětlivé procesy (zvýšením exprese MHC I. třídy na nádorových buňkách se zvýší jejich rozpoznatelnost imunitním systémem). Poškození nádorových buněk vede ke zvýšené infiltraci nádorové tkáně efektorovými imunitními buňkami. Dochází k poškození endoteliálních buněk cév v nádoru a zvýšení permeability cévní stěny, což vede ke hromadění efektorových T buněk [17].

Ve snaze o dosažení maximálního klinického efektu lze kromě radioterapie použít kombinaci imunoterapie s dalšími formami protinádorové léčby (kombinace/ sekvenční podání různých typů imunoterapie, kombinace imunoterapie a chemoterapie, kombinace imunoterapie a cílené biologické léčby).

Aktivace vrozené imunity

Imunoterapie v podobě aktivace vrozené imunity je v dětské onkologii teprve v začátcích. V dospělé onkologii je nejdéle používaným způsobem aktivace vrozené imunity aplikace BCG vakcíny u karcinomu močového měchýře. V dětské onkologii probíhá klinická studie fáze I s BCG a antiidiotypovou mAb A1G4 u progredujících neuroblastomů vysokého rizika [16].

MTP‑ PE (lipidový muramyl tripeptid fosfatyletanolamin, mifamurtid) aktivuje monocyty a makrofágy, jeho efekt tedy záleží na počtu makrofágů v nádoru. Podání MTP‑ PE u lokalizovaného osteosarkomu vedlo ke zlepšení pětiletého OS (53 % v ramenu s MTP‑ PE vs. 40 % v ramenu bez MTP‑ PE). Výsledky studie fáze III u osteosarkomu s plicními metastázami prokázaly prodloužení intervalu PFS, ale nebylo dosaženo statisticky významného prodloužení OS [3,16,18]. V ČR je dostupný pro pacienty s osteosarkomem dle paragrafu 16 zákona 48/ 1997 Sbírky.

Cytokiny a růstové faktory

Cytokiny hrají kritickou roli v regulaci imunitního systému –  stimulují imunitní odpověď proti cizorodému antigenu a regulují odpověď nositele ve spektru od cytotoxické po imunotolerantní reakci.

• a) Interferon α (IFN-α), především jehopegylovaná forma, je v dětské onkologii součástí léčby devastujících progredujících hemangiomů, plexiformních neurofibromů u dětí s neurofibromatózou typu I. Je součástí standardní léčby 1. linie u maligního melanomu, obrovskobuněčného nádoru kostí nebo neuroendokrinních nádorů [3,4,16]. Rovněž je součástí imunoterapie relapsu Hodgkinova lymfomu po autologní HSCT. Recentně vyhodnocené rameno s pegylovaným IFN-α v rámci studie EURAMOS nevedlo ke zlepšení výsledků u metastatického osteosarkomu.
• b) Interleukin‑2 (IL‑2) nesplnil očekávaný efekt u dětských typů nádorů [3]. U neuroblastomu vysokého rizika po autologní SCT spolu s anti‑GD‑ 2 mAb a GM‑CSF prokázal zlepšení a prodloužení PFS [13].
• c) GM‑CSF u akutních leukemií může zvyšovat senzitivitu blastů a tím zvyšovat cytotoxický efekt chemoterapie. Klinická studie s inhalací GM‑CSF u plicních metastáz osteosarkomu nesplnila svá očekávání [3,16].
• d) Tumor necrosis faktor α (TNF-α) –  jistý efekt TNF-α je popsán u rekurentního metastatického Ewingova sarkomu, Wilmsova nádoru nebo sarkomů měkkých tkání. Použití v dětské onkologii limituje jeho systémová toxicita [3,4,16].

Závěr

Od prvního využití mechanizmů imunitního systému v léčbě nádorů dětského věku (Coleyův toxin v roce 1922) uběhlo již 93 let. Současná protinádorová léčba dětských nádorů je sice efektivní ve většině případů, ale za vysokou cenu akutní toxicity a pozdních následků.

Význam imunoterapie v dětské onkologii kromě slibného terapeutického efektu potencuje její dobrá tolerance, absence pozdní toxicity a urychlení rekonstituce imunitního systému po absolvování standardní cytotoxické onkologické léčby. V dětské onkologii se standardní léčbou podaří dostat většinu nádorů do stadia MRD, kdy je efekt imunoterapie nejprokazatelnější. Proto klinické studie s použitím tzv. konsolidační imunoterapie, především u solidních dětských nádorů vysokého rizika, jsou v nejbližších letech nezbytné.

Autorka deklaruje, že v souvislosti s předmětem studie nemá žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

MUDr. Viera Bajčiová, CSc.

Klinika dětské onkologie

LF MU a FN Brno

Černopolní 9

625 00 Brno

e-mail: vbajciova@fnbrno.cz

Obdrženo: 24. 8. 2015

Přijato: 16. 9. 2015