Imunoterapia nádorových ochorení

Overview

Východiská: Imunoterapia predstavuje efektívny spôsob liečby mnohých ochorení spojených s poruchami imunitného systému prostredníctvom modulácie imunitnej odpovede organizmu. Zahŕňa viacero možností manipulácie imunitného systému, ktoré buď imunitnú odpoveď potláčajú, alebo ju naopak stimulujú. V súčasnosti má nesmierny význam nielen v kontexte liečby autoimunitných ochorení a imunodeficiencií, ale je taktiež perspektívnou metódou liečby nádorových ochorení. Snaha vedcov využiť vlastnú protinádorovú odpoveď organizmu viedla k objaveniu alternatívnych spôsobov liečby nádorov. Cieľ: Cieľom predloženého príspevku je poskytnúť literárny prehľad zameraný na súčasné možnosti imunoterapie nádorových ochorení. Okrem klasických postupov, akými sú chemoterapia a rádioterapia, sa čoraz viac indikujú liečebné postupy spočívajúce v adoptívnej bunkovej terapii a inhibícii kontrolných bodov imunitnej reakcie. Najnovšou podobou adoptívnej bunkovej terapie je využitie T-lymfocytov exprimujúcich chimerické antigénne receptory. Tento typ liečby je indikovaný pri hematologických nádorových ochoreniach. V posledných rokoch sa do popredia dostáva nový prístup nádorovej terapie využívajúci blokáciu tzv. inhibítorov kontrolných bodov prostredníctvom monoklonálnych protilátok. V súčasnosti sa protinádorová terapia zameriava na blokáciu inhibičných molekúl – cytotoxic T-lymfocyte antigen 4 (CTLA-4) a programovej bunkovej smrti 1 (PD-1). Podaním monoklonálnych protilátok špecifických proti receptorom CTLA-4 dochádza k blokácii väzby medzi CTLA-4 receptormi a B7 ligandmi, čím sa zabráni inhibícii aktivovaných cytotoxických T-lymfocytov. K ďalšiemu typu kontrolných bodov imunitnej reakcie patria molekuly PD-1 exprimované na povrchu T-lymfocytov, B-lymfocytov, ale aj na povrchu myeloidných buniek. Blokácia receptorov PD-1 a ligandov PD-L1 zabraňuje inhibícii T-lymfocytov nádorovými bunkami, čo vedie k zvyšovaniu schopnosti imunitného systému rozpoznať nádorové bunky a následne ich deštruovať. Alternatívnou formou liečby nádorov je aj podávanie nádorových vakcín a nádorovo špecifických monoklonálnych protilátok (mAbs). Využitie mAbs k likvidácii nádorov vyžaduje expresiu tumor špecifických antigénov na povrchu nádorových buniek. Prostredníctvom týchto receptorov mAb nasmeruje cytotoxické bunky, toxíny, liečivá alebo rádioizotopy k nádorovým bunkám, a tým ich deštruuje. Taktiež sú mAbs schopné blokovať angiogenézu, ktorá je kľúčová pri množení nádorových buniek.

Klíčová slova:

nádor – imunoterapia – monoklonálna protilátka – vakcíny – CTLA-4 – PD-1 – adoptívna bunková terapia

Úvod

Nádorové ochorenia významne prispievajú k miere mortality ľudskej populácie. Klasická liečba nádorových ochorení predstavuje chirurgické odstránenie nádorov, chemoterapiu a rádioterapiu [1]. V posledných rokoch sa do popredia dostáva alternatívny spôsob liečby imunoterapia, ktorá využíva imunitné mechanizmy zodpovedné za deštrukciu nádorových buniek [2]. Účinnosť obranných mechanizmov organizmu je značne oslabená schopnosťou nádorových buniek uniknúť imunitnému dohľadu jedinca. Mechanizmus úniku nádorov je umožnený absenciou povrchových antigénov a zníženou expresiou molekúl I. a II. triedy hlavného histokompatibilného komplexu (HLA), v dôsledku čoho nedochádza k rozpoznaniu nádorových buniek efektorovými bunkami imunitného systému hostiteľa (cytotoxické T-lymfocyty, NK-bunky) [3]. Uniknutie pred obrannými mechanizmami hostiteľa je umožnené taktiež imunosupresiou indukovanou priamo nádorovými bunkami, ktoré sú schopné uvoľňovať rôzne typy solubilných molekúl (napr. indolamín 2,3-dioxygenáza) inhibujúcich efektorové mechanizmy imunity [4]. Nádorová imunoterapia zahŕňa dva základné prístupy: aktívnu a pasívnu imunoonkoterapiu. Pri pasívnej imunoonkoterapii sú pacientovi podávané nádorovo špecifické monoklonálne protilátky, T-lymfocyty, alebo cytokíny za účelom posilnenia protinádorovej imunitnej odpovede pacienta. Aktívna imunoonkoterapia stimuluje vlastnú protinádorovú odpoveď pacienta prostredníctvom protinádorovej vakcinácie, alebo blokádou kontrolných bodov imunitnej reakcie (immune checkpoint inhibitors – ICIs) [5]. Pri pasívnej imunoonkoterapii je nástup účinku signifikantne rýchlejší, avšak doba trvania vyvolanej protinádorovej reakcie je podstatne kratšia, ako pri aktívnej imunoonkoterapii [3].

Nádorovo špecifické monoklonálne protilátky

Monoklonálne protilátky (mAbs) predstavujú najčastejšie používanú formu imunoterapie nádorových ochorení, ktorá sa bežne aplikuje v klinickej praxi [5,6]. V súčasnosti je Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (Food and Drug Administration – FDA) schválených 79 monoklonálnych protilátok, z ktorých 30 je využívaných na liečbu solídnych aj hematologických nádorov [2,7]. V oblasti imunoonkoterapie môžu byť monoklonálne protilátky aplikované samostatne, alebo v konjugácii s určitým liečivom, toxínom, prípadne rádioizotopom (obr. 1) [8]. Využitie mAbs k likvidácii nádorov vyžaduje expresiu tumor-asociovaných antigénov (TAA) na povrchu nádorových buniek, ktoré sú monoklonálnymi protilátkami rozpoznávané [5]. Pri podávaní samostatných mAbs sú k deštrukcii nádorov využívané fyziologické vlastnosti samotných mAbs, ako je aktivácia komplementového systému, opsonizácia s následnou fagocytózou a indukcia reakcie bunkovej cytotoxicity závislej na protilátke (antibody-dependent cellular cytotoxicity) [9]. Príkladom samostatne podávanej mAb je trastuzumab, ktorý je špecificky namierený proti antigénu HER2/Neu, znižuje jeho expresiu a blokuje naviazanie jeho prirodzeného ligandu. Trastuzumab je okrem svojich efektorových funkcií tiež schopný blokácie rastových signálov uplatňujúcich sa prostredníctvom receptora HER2/Neu. Indikuje sa pri liečbe karcinómu prsníka v dôsledku zvýšenej expresie tohto antigénu u pacientov trpiacich týmto ochorením [10]. Alemtuzumab predstavuje ďalšiu monoklonálnu protilátku s perspektívnym využitím v nádorovej terapii. Jeho účinok je namierený proti antigénu CD52 exprimovaného na lymfocytoch a indikuje sa pri liečbe chronickej lymfocytovej leukémie [11]. Príkladom konjugovanej mAb s naviazaným cytostatikom je konjugát brentuximab vedotin namierený proti antigénu CD30 na povrchu lymfocytov, ktorý sa využíva pri liečbe Hodgkinovho lymfómu a anaplastického veľkobunkového lymfómu [12]. Samostatné monoklonálne protilátky však ťažko penetrujú do veľkých nádorov a v niektorých prípadoch nie sú schopné efektívneho usmrtenia nádorových buniek. Účinnosť takýchto protilátok sa dá zvýšiť spojením protilátky s už spomínanými konjugátmi (obr. 1) [13].

Adoptívna bunková terapia

Atraktívny spôsob liečby hematologických, ale aj solídnych nádorov predstavuje tzv. adoptívna bunková terapia (adoptive cellular therapy – ACT). ACT zahŕňa izoláciu T-lymfocytov, ich namnoženie v podmienkach ex vivo a spätné podanie daných T-lymfocytov pacientovi [14]. Zdrojom izolovaných T-lymfocytov je periférna krv, alebo samotný nádor pacienta. Lymfocyty vyskytujúce sa v nádorovom tkanive sa nazývajú tumor-infiltrujúce lymfocyty (TIL), ktoré predstavujú heterogénnu populáciu lymfocytov pozostávajúcu najmä z cytotoxických T-lymfocytov [15]. Zvyšovanie počtu izolovaných buniek sa uskutočňuje vystavením TIL vysokým koncentráciám rastových faktorov (interleukín-2), ktoré okrem zvyšovania počtu daných lymfocytov zvyšujú aj ich protinádorovú aktivitu (obr. 2a). Pozitívne výsledky pri podávaní TIL boli zaznamenané pri liečbe pokročilého melanómu [16]. Ďalším prístupom adoptívnej bunkovej terapie je pomocou retrovírusových vektorov vniesť gény kódujúce tumor špecifické T-bunkové receptory do T-lymfocytov izolovaných z periférnej krvi pacienta [2]. Najnovšou podobou adoptívnej bunkovej terapie je využitie T-lymfocytov exprimujúcich chimérické antigénové receptory (CAR). Táto technika taktiež využíva retrovírusy na génový prenos, ale v tomto prípade sú do pacientových T-lymfocytov vnášané gény pre CAR [17]. Chimérické antigénové receptory sú fúzne receptory pozostávajúce z extracelulárnej antigén špecifickej domény a intracelulárnej domény zabezpečujúcej prenos aktivačných a kostimulačných signálov. Výsledné CAR T-lymfocyty sú následne spätne podané pacientovi (obr. 2b). Prostredníctvom svojej extracelulárnej domény rozpoznajú nádorový antigén, v dôsledku čoho dochádza k ich masívnej proliferácii [18]. Tento typ liečby je indikovaný pri hematologických nádorových ochoreniach, akými sú akútna lymfoblastová leukémia a chronická lymfatická leukémia [19,20].

Nádorové vakcíny

Ďalšiu oblasť nádorovej imunoterapie predstavujú nádorové vakcíny, ktorých účelom je stimulovať imunitný systém pacienta k produkcii protilátok špecifických proti peptidom alebo antigénom prezentovaným na povrchu nádorových buniek [14]. Rozlišujeme vakcíny peptidové, dendritové a vakcíny obsahujúce celé nádorové bunky. Peptidové vakcíny stimulujú imunitnú odpoveď namierenú proti špecifickému antigénu exprimovanému v asociácii s HLA molekulami na povrchu nádorových buniek [21]. K pomerne často používaným vakcínam patria autológne dendritové vakcíny, ktoré k indukcii špecifickej protinádorovej imunitnej odpovede využívajú dendritové bunky pacienta. Dendritové bunky patria k profesionálnym antigén prezentujúcim bunkám, ktoré zohrajú kľúčovú úlohu v prezentácii antigénov T-lymfocytom, čím zvyšujú imunitnú odpoveď [9]. Pri ich príprave sú pacientovi z periférnej krvi odobrané monocyty, ktoré sú následne kultivované v prítomnosti faktora stimulujúceho kolónie granulocytov a makrofágov (GM-CSF) a interleukínu-4, ktoré indukujú maturáciu monocytov na myeloidné dendritové bunky [22]. V nasledujúcom kroku sú dendritové bunky vystavené TAA, alebo antigénnym peptidom derivovaným z nádoru pacienta. Takto modifikované dendritové bunky sú spätne podané pacientovi s cieľom stimulovať špecifickú T-lymfocytovú protinádorovú odpoveď [23]. Príkladom je vakcína sipuleucel-T (Provenge) indikovaná pri liečbe karcinómu prostaty. V tomto prípade sú dendritové bunky vystavené prostatickému špecifickému antigénu (PSA), ktorý je exprimovaný na väčšine buniek karcinómu prostaty [24]. V súčasnosti sú pomocou rekombinantných technológií pripravované geneticky modifikované DC schopné sekrécie rastových faktorov a interleukínov, ktoré stimulujú aktiváciu T-lymfocytov a NK-buniek [14].

Inhibítory kontrolných bodov imunitnej reakcie

V posledných rokoch sa do popredia dostáva nový prístup nádorovej terapie využívajúci blokáciu tzv. inhibítorov kontrolných bodov imunity prostredníctvom monoklonálnych protilátok. Imunitná odpoveď je kontrolovaná celým radom stimulačných a inhibičných kontrolných bodov. V súčasnosti sa protinádorová terapia zameriava na blokáciu inhibičných molekúl – cytotoxic T-lymfocyte antigen 4 (CTLA-4) a PD1[21]. Molekuly CTLA-4 predstavujú povrchové receptory T-lymfocytov, ktoré sa významne podieľajú na navodení a udržaní autoimunitnej tolerancie [25]. K expresii CTLA-4 receptorov dochádza v skorých štádiách imunitnej odpovede po mobilizovaní T-lymfocytov antigén prezentujúcimi bunkami, ku ktorým patria aj nádorové bunky [26]. Po aktivácii T-lymfocytov receptory CTLA-4 viažu svoje ligandy B7-1/ B7-2 exprimované na nádorových bunkách, čím inhibujú aktivitu cytotoxických T-lymfocytov a tým zabraňujú deštrukcii nádorových buniek. Podaním monoklonálnych protilátok špecifických proti receptorom CTLA-4 (anti-CTLA-4) dochádza k blokácii väzby medzi CTLA-4 receptormi a B7 ligandmi, čím sa zabráni inhibícii aktivovaných cytotoxických T-lymfocytov. Okrem toho sú protilátky anti-CTLA-4 schopné deštrukcie regulačných T-lymfocytov exprimujúcich receptory CTLA-4 na svojom povrchu [3,27]. K ďalšiemu typu kontrolných bodov imunitnej reakcie patria molekuly programovej bunkovej smrti 1 (programmed cell death 1 – PD-1) exprimované na povrchu T-lymfocytov, B-lymfocytov, NK buniek, ale aj na povrchu myeloidných buniek [28]. Hlavnou úlohou PD-1 receptorov je inhibovať aktivitu T-lymfocytov v periférnych tkanivách s cieľom zabrániť autoimunitným odpovediam pri zápalových reakciách počas infekcií [14]. Ligandy receptorov PD-1 a PD-2 (PD-L1, PD-L2) predstavujú povrchové molekuly exprimované na dendritových bunkách, makrofágoch, T- a B-lymfocytoch a taktiež na povrchu nádorových buniek [3]. Naviazanie receptorov PD-1 k príslušným ligandom indukuje apoptózu cytotoxických T-lymfocytov, zároveň dochádza k zníženiu produkcie cytokínov a k inhibícii proliferácie T-lymfocytov (obr. 3). Expresie ligandov PD-L1 a PD-L2 sú schopné rôzne typy nádorových buniek. Blokácia receptorov PD-1 a ligandov PD-L1 zabraňuje inhibícii T-lymfocytov nádorovými bunkami, čo vedie k zvyšovaniu schopnosti imunitného systému rozpoznať nádorové bunky a následne ich deštruovať [14,29]. Jedným z najväčších prelomov v oblasti farmakoterapie solídnych nádorov je už spomenutý a vysvetlený prístup protinádorovej imunoterapie, založenej na blokácii receptorov protilátkami proti CTLA-4, PD-1 a PD-L1. Za vysokou účinnosťou tejto terapie sú vzácne, avšak často život ohrozujúce nežiaduce účinky, ktoré sa líšia od spektra známych nežiaducich účinkov protinádorovej chemoterapie. Mechanizmy vzniku týchto imunitne podmienených nežiaducich účinkov nie sú zatiaľ dostatočne preskúmané. Avšak incidencia akýchkoľvek nežiaducich účinkov pri takomto prístupe nádorovej terapie využívajúcej blokáciu inhibítorov kontrolných bodov imunity môže dosahovať až 60 %, v prípade ťažkých stupňov (G3–4) 10–30 % [30]. K najzávažnejším vedľajším účinkom patria najmä silné autoimunitné a zápalové reakcie, ktoré sú výsledkom ovplyvňovania fyziologických mechanizmov organizmu. V kombinácii s ďalšími terapeutickými metódami sa darí spomínané vedľajšie účinky postupne znižovať, čo vedie k perspektívnemu využitiu danej terapie pri liečbe rôznych typov nádorových ochorení [3,31].

Záver

V posledných rokoch je výskum v oblasti imunoterapie zameraný predovšetkým na liečbu nádorových ochorení, ktorých incidencia každým rokom narastá. Alternatívne spôsoby liečby nádorov využívajúce imunomodulačné liečivá chemickej alebo bio­logickej povahy majú čím ďalej väčšie zastúpenie v klinickej praxi. Mnohé z týchto liečiv sú doposiaľ v štádiu klinických skúšok, avšak poskytujú významnú perspektívu do budúcnosti. Imunoterapia a najmä použitie ICIs spôsobila v posledných rokoch revolúciu v liečbe niekoľkých typov nádorov. Od roku 2011, kedy FDA schválila prvý checkpoint inhibítor – protilátku anti CTLA-4 (ipilimumab) pre liečbu metastatického malígneho melanómu, využitie ICIs sa rozšírilo aj pre ďalšie dia­gnózy, a to nielen v monoterapii, ale aj ako súčasť kombinačných režimov s inými ICIs alebo s chemoterapiou. Terapia ICIs môže navodiť dlhodobú imunitnú odpoveď, avšak efektívnosť tohto prístupu je pozorovaná iba u 20–40% pacientov [32]. Využitie imunoterapie v klinickej praxi je častokrát obmedzované pomerne závažnými nežiaducimi účinkami. Mnohé imunostimulačné a imunosupresívne liečivá vykazujú vysokú toxicitu voči ľudskému organizmu, čo značne komplikuje ich indikáciu v terapii. V dôsledku toho je prioritou súčasného výskumu v oblasti imunoterapie nielen vývoj nových spôsobov modulácie imu­nitného systému, ale aj zdokonalenie už existujúcich imunomodulačných postupov.

Poďakovanie

Tento príspevok je podporený riešeným projektom VEGA 1/0061/18, zameraným na imunomodulačné proteíny kódované gamaherpesvírusom.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.
The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study.
Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.
The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE recommendation for biomedical papers.

doc. RNDr. Miroslava Šupolíková, PhD.
Katedra mikrobiológie a virológie
Prírodovedecká fakulta
Univerzita Komenského v Bratislave
Ilkovičova 6
842 15 Bratislava
Slovenská republika
Obdŕžané/Submitted: 4. 5. 2021
Prijaté/Accepted: 12. 7. 2021