POI: (43) Tumörimmunologi - Essand

Vilka är de tre klasserna av immunterapi som man fokuserar på idag?

- Checkpoint inhibitorer (EJ att förväxla med cellcykel-inhibitorer) - Onkolytiska virus (virus sm modifieras för att selktivt döda tumörcell roch samtidigt aktivera immunsvar) - CAR-T-celler

Förklara hur immunterapin med CAR-T-celler går till!

1. Antikropp byggs ihop mha CRISPR 2. Patienten tappas på blod och leukocyterna väljs ut 3. Antikroppen förs in i T-celler mha virusvektor i inaktivt virus 4. T-cellen expanderar och börjar uttrycka CARs på cellytan. När det bildats miljoner av dem förs de tillbaka till patienten 5. CAR-T-celler börjar identifiera strukturer på ytan av tumörceller och kan efter interaktion frisätta granzymer, perforiner och cytokiner som dödar tumörcellen. De finns kvar i kroppen under en tid (ibland för alltid)

På vilka sätt kan tumören fysiskt och metabolt undvika T-celler?

1. De kan bygga upp fysiska barriärer av ECM och fibroblaster så att T-cellerna inte kan komma in. 2. De bildar dåliga och läckiga kärl vilket förhindrar att blod flödar dit (och därmed T-celler) samt att endotelet saknar adhesionsmolekyler och chemokinreceptorer -> T-celler kan ej extravasera 3. Mikromiljön med lågt pH, lågt pO2, toxiska metaboliter, ROS, RNOS och lite näring hämmar T-cellernas funktion.

Hur kan dendritiska celler ta upp och aktivera CD8+-T-celler?

1. En licensierad DC tar upp antigen från en döende tumörcell och korspresenterar (kors = uttrycker proteinet på MHC-I som normalt uttrycker endogena protein) det på MHC-I 2. CD8+-T-cellen har en TCR som känner igen cancercellsproteinet som visas i MHC-1. Den binder dit via TCR + CD8 vilket utgör signal 1 3. Signal 2. DC binder CD80/86 till CD28 på T-cellen 4. Signal 3. DC och CD4+ cellen (som också bundit DC) frisätter polariserande cytokiner (bla IL-12). Detta ger aktivering, proliferation och klonal expansion så att minnes T-celler för det specifika cancerproteinet samt Tc-celler bildas.

Hur kan tumörceller undvika igenkänning av immunceller?

1. Tumörcellerna kan sluta uttrycka proteinet på MHC-1 (de nedreglerar proteinet om de ej behöver det) 2. Tumörerna nedreglerar HLA-ABC (samma sak som MHC) 3. Tumörerna uppreglerar HLA-G (antigen som skyddar embryon) istället för HLA-ABC för att undvika NK-celligenkänning

Vilken cancerform har fått en helt annan prognosbild sedan CAR-T-celler togs fram?

Akut lymfoid leukemi (komplett remission hos 60-98% av alla patienter, dock med återfall) hos barn

Hur fungerar (immun-)checkpointinhibitorer?

Antikroppar mot CTLA4 Då en T-cell aktiverats börjar den sakta uppreglera CTLA-4. CTLA-4 (samma familj som CD28)binder till CD80/86 med högre affinitet än CD28. Men CTLA4-interaktionen är inhiberande (tsk från CD28 som aktiverar) och gör T-cellen anergisk. Checkpoint inhibitors är antikroppar mot CTLA4 som binder upp den och inhiberar att den interagerar med CD80/86. På så sätt kan T-cellerna vara aktiva längre. Antikroppar mot PD1/PDL1 PD1 uppregleras på T-cellen senare än CTLA4. Dess ligand heter PDL1 och uppregleras på tumörcellen. Då PD1 binder PDL1 kommer T-cellen bli anergisk. Antikroppar mot antingen PD1 eller PDL1 inhiberar denna interaktion och gör att T-cellen är aktiv längre.

Vad syftar immunterapi till?

Att hjälpa patientens egna immunförsvar (främst T-celler) övervinna cancern

Varför är CAR-T så framgångsrikt för B-cellsmalignitet? Om det inte fungerar vad kan det bero på?

B-cellsmalignitet Målantigenen (CD19 eller BCMA) finns på alla blodcancerceller och CAR-T cellerna kommer lätt åt cancercellerna i blod och lymfa Misslyckande Antingen att CAR-T inte expanderar in vitro eller in vivo. Att tillräckligt med T-celler inte kan extraheras från patient eller att T-cellernas funktionalitet är för låg. Dessutom kan de nedreglera CD19/BCMA och därigenom undkomma behandlingen vilket kan ge återfall

Vilken cancersjukdom har CTLA4 resp kombination med anti PD haft god effekt på?

Behandlingsresistent malignt melanom. 20% blir långtidshjälpta! Vid kombination blir kommer ca 60% leva 3 år senare, dock med mycket biverkningar.

Hur ser CAR ut?

CAR är en icke-naturlig (chimär) molekyler som byggs upp av den antigenbindande domänen av en BCR extracellulärt, och den intracellulära delen av en TCR med en kostimulator mellan dessa 2 (tex CD28). Den binder alltså antigen som en BCR men signalerar som en TCR! Första generationens CAR hade ingen costimulator -> band bra men signalerade dåligt -> lade till costim i andra generationen. Tredje generationens CAR har 2 costim!

Hur kan en T-cell känna igen en tumörcell? Är det viktigt?

Cancerceller muterar kroppsegna protein så att de blir altered self proteins. Dessa visas upp på MHC-I vilket T-cellen känner igen som kroppsfrämmande genom bindning av TCR. Detta aktiverar T-cellen. För att bli av med cancer måste man få igång ett T-cellssvar!!

Hur kan tumörceller undvika T-celler?

De uppreglerar PDL1 vilket binder till PD1 vilket gör att T-cellen går in i senescence

Hur väljs antigenet för CAR-T cellerna ut?

Det ska (helst) vara ett protein som enbart uttrycks på cancerceller och gärna finns på alla cancerceller i en patient. Man kan också designa dem mot antigen som är kroppsegna men som överuttrycks men då måste man vara försiktiga eftersom det annars kan vara toxiskt på vanliga celler/vävnader. Vävnads/celllinjespecifika antigen kan väljas om den normala vävnaden/cellen är umbärlig. Tex BCMA för multipelt myelom (vanliga plasmaceller försvinner då ocks) eller CD19 för B-cellsmalignieteter (tar också bort normala B-celler)

Vad är cancer immunity cycle?

Det är det ideala scenariot vid cancerutveckling då vi får ett immunsvar och elimination av tumörcellerna. Cancercellens antigen frisätts pga celldöd och tas upp av APCs som migrerar till närmsta lymfknuta där den interagerar med T-cellerna som aktiveras och går ut i cirkulationen för att transmigrera ut i området där cancercellen är där den aktiverar mha perforiner och granzymer och dödar cancern. Det ger en ny cykel.

Vad är CAR(NAP)-T cell terapi?

Det är som CAR-T men man har integrerat en extra molekyl, NAP (neutrophil-activatin protein) från helicobacter pylori. 1. När CAR-T cellen träffar målcellen slås NAP och bildas 2. NAP frisätts vilket rekryterar monocyter, DCs, NK-celler och neutrofiler. 3. Neutrofiler och NK-celler ger cytokinfrisättning och avdödning av olika tumörceller med olika genetik (dvs olika kloner) 4. DCs kan då fagoyctera cancerprotein från olika kloner, migrera till lymfknuta och presentera tumörspecifika antigen för specifika T-celler -> T-cellssvar för att bilda massa kloner mot olika kloner i tumören. 5. De olika T-cellsklonerna kan då migrera tillbaka till tumören och attackera de olika tumörklonerna. Detta är alltså ett sätt att försöka designa CAR-T cellsterapi mot solida och heterogena tumörer.

Om en tumörcell nedreglerar MHC-1, hur svarar immuncellerna?

Då aktiveras NK-celler. NK-celler binder MHC-I + peptid och denna interaktion är inhiberande. Men om MHC nedregleras kommer NK-cellen bara få aktiverande signaler -> den frisätter perforin och granzym och avdödar cellen

Vad är avgörande för hur hög dos immunterapi en patient kan klara av?

Eftersom att checkpoint inhibitors utgör en allmän inhibitor av den naturliga T-cellsbromsen så medför behandlingen autoimmuna symptom. Det är främst symptomen från GI-kanalen som är avgörande.

Vilka utmaningar har CAR-T celler i solida tumörer?

Egentligen samma som vanliga T-celler - Lågt pH och syrgastryck - Läckiga blodkärl med lite adhesionsmolekyler - Immunsuppressiva cytokiner (TGF-B och IL-10) i tumören - Fysisk barriär av ECM och fibroblaster MEN en viktig skillnad: Solida tumörer består av många olika kloner med olika ytprotein vilket gör att de lätt blir resistenta (utplånar en klon men de andra finns fortfarande kvar och expanderar)!

Vad är en CAR T-cell?

En patientderiverad T-cell som byggs om ex vivo så att den uttrycker en chimär antigenreceptor (CAR) som har förmåga att känna igen antigen på tumörcell och på så sätt döda tumörcellen

Varför fungerar checkpointinhibitorer bara på vissa cancrar och hos vissa patienter?

ICIs kommer bara ta bort "bromsen" på redan aktiverad T-celler! De inducerar inte nya antigenspecifika T-celler, och för att läkemedlena ska fungera måste 1. T-celler mot antigenet finnas 2. T-celler finnas i tumören!

Vad är skillnaden på en immunologiskt het och en immunologiskt kall tumör? Hur ska man behandla för att förbättra effekten av checkpointinhibitorer i dessa?

Immunologiskt het tumör Innehåller T-celler -> checkpointinhibitorer kan fungera. Chanserna förbättras genom att minska immunsuppressionen i mikromiljön (tex IDO-blockare för att få mer tryptofan) Mittemellan Kan hjälpas av checkpointinhibitorer men skulle hjälpas mycket av att kombinera det med terapi som påverkar mikromiljö och barriärer ex kärl Immunologiskt kall tumör Innehåller inte T-celler -> checkpointinhibitorer fungerar generellt inte. Det man gör om T-celler finns utanför (pga ECM + fibroblaster) är att påverka kärl/stroma för att underlätta för T-celler att infiltrera så att man kan behandla med inhibitorer. Om T-celler saknas behöver man bilda dessa för att inhibitorerna ska funka. Detta sker genom onkolytiska virus!

Hur är T-cellsinfiltrat kopplat till överlevnad hos cancerpatienter?

Ju fler CD8+ och CD3+ T-celler en patient har desto bättre prognos får man, oavsett om man har en primär eller metastaserad cancer! Om man inte ser mycket T-celler i tumören är risken för återfall betydligt högre.

Vilka faktorer ändrar man i herpes simplex virus-1 för att det ska bli T-Vec (onkolytiskt)?

Man tillsätter GM-CSF (immunstimulerande gen) vilket ökar rekryteringen av APCs Man tar bort bla sjukdomsalstrande gener vilket gör att viruset föredrar att replikeras i tumörceller, underlättar för antigenpresentation + promotar antiviral/anti-tumörimmunitet samt inte blir neuropatogent

Vilka cancrar har anti PD1 bäst effekt på?

Melanom och lungcancer, tumör med mycket mutationer och då även många antigen, men det används också mot blåscancer, esofagus och ventrikelcancer mm. Såklart blir inte alla hjälpta och vissa svarar bara lite. (CTLA4 fungerar i princip bara på melanom)

Vilka virus används som onkolytiska?

Många kan användas, tex adenovirus, reovirus. De vanligaste är dock herpesvirus och poliovaccinvirus!

Är CART-beroende av MHC?

Nej. CAR-T celler är specifika för ytprotein på tumörcellen och kan inte reagera på något intracellulärt (fast de har MHC på sin yta). De har ju dock jättehög affinitet för sitt antigen och eftersom den inte reagerar på MHC så skulle den kunna användas till flera patienter.

Vilka två toxiciteter är associerade med CD19 CAR-T-cellsbehandling?

Neurotoxicitet: T-cellerna tar med hjälp av cytokiner sig in till CNS trots avsaknad av CD19 därinne (men finns på pericyter som kan avdödas) Det finns ingen behandling för detta, i de flesta fall upplöses det av sig själv men vissa dör. Cytokinfrisättningssyndrom (= cytokinstormar): Det är i sig ett tecken på att behandlingen biter eftersom det tyder på att T-cellerna kommit in i tumören och startat en immunreaktion. Det kan behandlas med kortikosteroider och antikroppar mot IL-6 utan att effektiviteten av behandlingen uteblir.

Vid vilken tumör har onkolytiskt poliovirus visats vara effektivt?

Poliovirus är neurotrofiskt, har testats mot glioblastom (fas 1 studie dock) dock inte godkänt än Vissa pat blir långtidshjälpta av detta

Vilket är det enda godkända onkolytiska viruset och mot vad får man ge det?

T-vec. Får ges mot behandlingsresistent melanom, utvärderas för att användas tillsammans med checkpointinhibitorer.

Hur kan immunceller och tumörens mikromiljö bidra till cancerutvecklingen?

Treg, Myeloid-derived suppressor cell (MDSC) och Tumörassocierade makrofager (TAM) är immunosupprimerande. Detta genom att Treg bildar IL-10 (antiinflammatoriskt) och att TAMs bildar arginas som bryter ner arginin vilket T-cellen behöver för normal funktion. Dessutom Stromaceller + tumörceller bildar TGFb (tillväxt + immunhämmande) Icke aktiverade DCs bildar enzymet IDO vilket bryter ner tryptofan som också behövs för normal t-cellsfunktion

Varför trivs virus i cancerceller?

Virus trivs bättre i tumörceller eftersom cellcykeln är påverkad så att cellerna oftare är i S-fas (och viruset därmed kan replikeras) samt att IFN-svaret är påverkat vilket gör att RNA-virus trivs bäst.

Hur fungerar onkolytiska virus?

Viruset infekterar tumörcellerna och tar över maskineriet och bildar viruskomponenter vilket gör att cellen tillslut lyserar. Detta frisätter PAMPs och DAMPs (viktigast är ju cancerproteinen) som då fagocyteras av DCs som går till en lymfknuta och aktiverar en specifik T-cell vilket gör att Tc-celler bildas och går in i kärlet och sedan extravaserar ut i tumörvävnaden där den är cytotoxisk. Virusen har således 2 funktioner. 1. Dödar cancerceller pga lysering 2. Ger upphov till bildning av ett T-cellssvar (så att man kan använda checkpointinhibitorer)

Tumörtillväxten och immunförsvarets förmåga att hålla tillbaka tumören dikteras av immuncellerna. Vad innebär det?

Vissa immunceller förebygger tumörtillväxt medan andra stöttar tumörtillväxt. Exempelvis är Tc celler och NK-celler med hjälp från Th-celler bra på att hålla tillbaka tumörtillväxten, medan Treg stimulerar tumörtillväxt genom att hämma T-celler, även omogna DCs, makrofager och MDSCs är pro-carcinogena.