beyaz logo.png

T Hücre Temelli Kanser İmmünoterapisi


 

Ali Aslan - Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Biruni Üniversitesi

 

T hücreleri, bağışıklık sistemindeki adaptif bağışıklık yanıtında önemli bir rol oynamaktadır. Araştırmacıların T hücre reseptörü (TCR) üzerindeki çalışmaları 1980'lere kadar uzanmaktadır[1,2]. T hücrelerinin patojenleri nasıl tanıdığı, algıladığı ve bunların diğer antijen sunan hücrelerle nasıl ilişkili olduğu her daim araştırma konusu olmuştur. TCR'nin antijen tanıma özellikleri anlaşıldıkça, T hücreleri üzerinde belirli gen manipülasyonlarının yapılıp yapılamayacağı düşünülmüş ve araştırılmıştır. Araştırmacılar bu çalışmanın özellikle kanser immünoterapisinde kullanılabileceğini düşünmüşlerdir.


Öncelikle kanser immünoterapisinden kısaca bahsetmek gerekir. Temel olarak, bağışıklık sistemimiz vücudumuzu dış ve iç uyaranlara karşı korumak için programlanmıştır. Bu uyaranlar, harici patojenler, yabancı kimyasallar ve dahili tümör hücreleri olabilir. Kanser immünoterapisi ayrıca kanser oluşum sürecinde dokuya zarar veren hatta bozulan inflamasyon yanıtını belirli bağışıklık hücrelerini uyararak ve bu inflamasyonun yönünü kanser hücrelerine odaklayarak düzenlemeyi sağlar. Bu temelde çalışma mekanizması olmasına rağmen, belirli ajanlar da gerektirir. Kanser immünoterapileri kendi içinde kategorize edilebilir. Bu sınıflandırma şekli, etkiledikleri bölgelere ve çalışma biçimlerine göre düzenlenir. Bunlar, bağışıklık kontrol noktası inhibitörleri (ICI'ler), adoptif(edinilmiş) hücre tedavileri (ACT) ve tümör aşılarıdır[3,4]. Kanser immünoterapisi, ilerlemiş kanser hastalığı olan bireylerde bile umut verici görünmektedir. Hatta kanser klinik denemelerinde immünoterapötik yöntemler arasında en faydalı ve etkili yöntemin ACT olduğu gözlemlenmiştir. ACT ile yapılan ilk klinik deneylerde, tümör infiltre edici lenfositler(TIL'ler) incelenmiştir[5]. Bu TIL'ler, kanser hastalarının hücrelerinden izole edilmiştir ve bu hücreler, büyük oranda IL-2 içermektedir. Daha sonrasında bu hücreler hastalara geri transfer edilmiştir. ACT tabanlı TIL çalışmalarında fizibilite testleri uygulanmış ve ilk fizibilite uyumu melanom üzerinde tanımlanmıştır[5]. Nihayetinde TIL temelli immünoterapinin olumlu etki göstermesi üzerine ACT6'nın hızlı gelişimi için çalışmalara başlanmıştır. ACT aracılı immünoterapinin geliştirilmesine ek olarak, güçlendirilmesi de düşünülmüştür[6]. Normal T hücreleri üzerinde genetik modifikasyonlar yapılarak bu hücrelerin kanser hücrelerine duyarlı hale getirilmesi sağlanmıştır. Bu genetiği değiştirilmiş T hücrelerine çok aşina olduğumuz kimerik antijen reseptörü (CAR) T hücreleri adı verilmiştir[7-11]. Geliştirilen bu T hücre temelli kanser immünoterapisi, 2013 yılında Science dergisinde "Yılın Buluşu" seçilmiştir[12]. İlkinde, belirli kanser türleri üzerinde geliştirilen CAR T hücreleri zamanla değiştirilerek diğer kanser türleri ile uyumlu hale getirilmiştir.

Şekil 1: Adoptif immünoterapiye genel bakış. İlk olarak kanser hastalarından bazı T hücre kaynakları alınmaktadır. Bu T hücreleri antijene özgü olabilir ancak TIL'e özgü olmayabilir. Ardından, T hücrelerine bazı genetik manipülasyonlar uygulanır. Daha sonra bu hücreler kültüre bırakılır. Kültürden sonra kansere özgü T hücre yayılımı meydana gelir ve hücreler tekrar hastanın vücuduna yeniden infüze edilir[13].


Şekil 2: CAR T hücresinin resmi. CD19, CD19+ tümörünün bir yüzey belirtecidir. ScFv'ler, tümör hücrelerinin ve T hücrelerinin bağlanmasına izin veren füzyon proteinleridir. CD28, 4-1BB(CD137) CD3 zeta, CAR T hücrelerinin diğer bileşenleridir[14].


CAR T hücrelerinin çalışma mekanizmalarına girmeden önce, bu sistemin nasıl çalıştığını anlamak için kanser immünoterapisinin nasıl çalıştığına bir göz atalım. Bilindiği üzere, doğal bağışıklık sistemi, bağışıklık savunmasının gözetimi ve bakımı için hayati öneme sahiptir. Dolayısıyla organizmayı koruyan bu bağışıklık tepkisini tümör hücrelerine yönlendirmek yerinde bir durum olacaktır. İmmünoterapinin kanser tedavisinde oldukça etkili olması bu hipotezi doğrulamaktadır. Aslında immünoterapi, yıllardır uygulanan radyoterapi ve kemoterapi gibi ağrılı tedaviler ve cerrahi yerine daha sağlıklı ve daha az ağrılı bir yöntem olarak tercih edilmektedir.


Diğer bir önemli husus ise immünoterapinin neler içerdiğidir. Etkin immünizasyon, spesifik olmayan immün uyarım ve ACT6 gibi uygulamalardan oluşan kanser immünoterapi yaklaşımları. Bu uygulamalar arasında ACT diğer yaklaşımlara göre kapasitesini ve etkinliğini kanıtlamıştır. Özellikle araştırmacılar, ACT'nin malign hastalıklar üzerinde daha etkili olabileceğini gözlemledi[7-11]. Kanser immünoterapisinin bu kadar başarılı ve etkili olmasının nedenleri, kanser antijenlerini tanımlayacak kanser aşılarının üretilmesi ve etkili antijen reseptörlerinin kullanılmasıdır. Daha önce de bahsedildiği gibi, bu modifiye edilmiş T hücreleri, spesifik antijenleri, kanser hücreleri olarak tanır. Bu bağlamda tanımlanan ilk kanser antijeni, 1991 yılında MAGEA1 adlı melanomdan türetilen bir kanser antijeniydi ve uyumlu kansere özgü T hücreleri kullanılmıştır[15]. O zamandan beri, çeşitli kanser türlerine ait antijenlere özgü kansere özgü T hücreleri geliştirilmiştir. Dahası, peptit veritabanına 400'ün üzerinde antijen peptidi kaydedilmiş ve TRP1, TRP2, NY-ESO-1, EBNA-1, PSGR ve SATB1 gibi antijenler saptanmış ve bunlara özgü CD4+ T hücreleri üretilmiştir[16, 17, 18-27].

Kansere özgü bağışıklığa kısaca bakacak olursak bu sistem üç aşamadan oluşur. İlk olarak, dendritik hücreler ve makrofajlar gibi antijen sunan hücreler(APC) bu mevcut tümör hücrelerini yakalar, bu kanser antijenlerini parçalar ve bu antijenlerden türetilen epitopları T hücrelerine sunar. Ortaya çıkan bu insan lökosit antijeni (HLA) molekülleri, T hücrelerinin TCR'si tarafından tanınır[28]. İkincisi, T hücresi aktivasyonu, belirli yüzey moleküllerinin birbirleriyle bağlantı kurmasını sağlar. Bunlar, B7 ve CD28 yüzey molekülleridir. Bu iki sinyalleşmenin kurulması gerekmektedir. T hücresi toleransı, bu iki sinyalden birinin yokluğunda meydana gelir. Ek olarak, CTLA-4 ve PD1 gibi inhibitör yardımcı uyarıcılar, T hücresi aktivasyonunu baskılayan sinyaller üretir[29]. Ayrıca, anti-PD1 tedavisi, ciddi yan etkiler[30,31] olmaksızın T-hücresi aracılı kanser tepkilerini arttırır. Üçüncüsü, T hücresi tümör hücrelerinin bulunduğu bölgeye gider ve oradaki tümörleri tanır ve onları doğrudan yok eder. Aynı şekilde, CTLA-4'ün inhibisyonu, melanomun sonraki aşamasında T hücresi aktivasyonunun arttırılmasını teşvik eder. Sonuç olarak FDA, 2011'de yayılmacı melanom için anti-CTLA-4 antikoru ipilimumab'ı onaylamıştır[6]. T hücresi aktivasyonunu düzenleyen birkaç faktör vardır. Örneğin, CD4+ yardımcı T hücreleri (Th1 ve Th17) tarafından salınan IL-2 ve diğer sitokinler, kansere özgü T hücre büyümesine doğrudan katkıda bulunabilmektedir. Özellikle IL-2, kansere özgü T hücreleri üzerinde antagonist etkiye katkıda bulunabilen CD4+ Treg'in genişlemesine aracılık edebilir[32]. Ayrıca, miyeloid türevli baskılayıcı hücreler (MDSC'ler) ve Treg[33,34] gibi kansere özgü T hücre fonksiyonunu baskılayan bazı inhibitör hücreler bulunmaktadır. Bu hücreler normalde tümör mikroçevresinde bulunur ve bu hücreler immün baskılanmaya katkıda bulunur. Bunun sonucunda, ne yazık ki, zayıf bir immünoterapi etkinliği elde edilmektedir. Bu nedenle, diğer görüşlerden biri MDSC/Treg etkinliğini baskılamaktır. Bu uygulama, kansere özgü T hücre aktivasyonunu iyileştirebilmektedir. Bunun için CD4+ CD25+ Treg hücrelerini yok etmek için kullanılan bazı ilaçlar bulunmaktadır. Bu ilaçlar, Anti-CD25+ antikorları ve siklofosfamiddir. Bu uygulamaların da belirli çıkmazları bulunmaktadır. Anti-25+ antikorları ve siklofosfamid, özellikle Treg, hücre üretimini ortadan kaldırmayı sağlamaz. Bu durum nedeniyle, araştırmacılar bazı güncel tükenme stratejileri geliştirmişlerdir. Toll benzeri reseptör 8(TLR8) ve onun ligandı Poly-G3 oligonükleotidinin Treg hücrelerinin etkinliğini tersine çeviren bir yeteneğe sahip olduğu farkedilmiştir[35-37]. Ayrıca, transgenik fare modellerinde, Poly-G3 tarafından Treg hücre aracılı immün baskılamanın önüne geçilmesinin in vivo olarak anti-tümör bağışıklığını geliştirip iyileştiremeyeceğini gözlemlenmeye çalışılmıştır.


FDA, prostat kanseri ve metastatik melanomda kullanılması mümkün olan bazı ilaçları (Sipuleucel-T, ipilimumab) onaylamıştır[38,39]. Ayrıca güncel olarak, melanomlu hastalarda ve Faz III'taki çalışmalarda gp100 peptid bazlı aşı geliştirilmiştir[40]. Bununla birlikte, kanser antijenine özgü T hücrelerini (TCR ve CAR) kullanan ACT tedavisi, kanser alanında çarpıcı bir etki göstermiştir[41]. Çünkü bu tedaviler, geç evreli ve dirençli hastalığı olan bazı hastalarda tam ve kalıcı yanıtlar sağlamaktadır.


Araştırmacılar fare modellerini incelemiş ve kansere reaktif lenfositlerin TIL'lerde yoğunlaştığını ve etkili kanser gerilemesine aracılık ettiklerini gözlemlemiştir. Ayrıca, ekzomik dizileme ile ilgili çalışmalar, TIL'lerin mutasyona uğramış melanom antijenlerinin epitoplarını tanıyabilen bir yeteneğe sahip olduğunu göstermiştir[42,43]. Bu da kanserin, reaktif T hücrelerinin mevcut kullanımı yoluyla ACT tabanlı tedavi için uygun olduğunu göstermiştir. TIL bazlı adaptif immünoterapi, metastatik melanomlu hastalar için mevcut en iyi tedavi gibi görünmektedir.



Şekil 3: Tümör mikro ortamına genel bakış. Tümör infiltre edici lenfositler (TIL'ler) sarı olarak görülebilir. Mor olarak temsil edilenler tümör hücreleridir.Mavi olanlar ise makrofaj hücreleridir. PD-L1(programlanmış hücre ölümü ligand-1), IFNy(Interferon-gamma), Grzb(granzim b) [44].


Diğer bir konu ise kanser antijeninin neden olduğu spesifik T hücreleridir. Kanser antijeninin neden olduğu spesifik T hücreleri, kanser hastalarının hemen hemen her polimorfonükleer hücrelerinde(PBMC) tespit edilebilir. Bazı in vitro stimülasyon çalışmaları ile bu antijene özgü T hücreleri, PBMC veya TIL'lerden kültürlenebilir veya zenginleştirilebilir. Kansere özgü T hücreleri, metastatik melanomu iyileştirmek için adaptif tedavi için kullanılmıştır. Ayrıca herhangi bir yan etki de gözlemlenmemiştir. Bu şekilde, MART1/MelanA- ve gp100'e özgü CD8+ T hücre klonlarının kullanıldığı bazı Faz I çalışmalarında, yayılımcı melanomlu hastalarda ciddi bir toksisite göstermemiştir[45]. Bununla birlikte, bu adoptif olarak transfer edilen T hücre klonları, refrakter yayılımcı hastalığı olan 10 hastanın 8’inde bireysel metastazların gerilemesini sağlamıştır[45]. Başka bir klinik deneyde, araştırmacılar MelanA'ya özgü CD8+ T hücrelerini kullanarak 11 hasta üzerinde T hücre tedavisi uygulamıştır[6]. Araştırmanın sonucunda, bu spesifik T hücrelerinin bir anti-tümör tepkisi ortaya çıkardığını görülmüştür. Başka bir çalışmada araştırmacılar, melanomla ilişkili bir antijen olan NY-ESO-1 üzerinde CD + 4 T hücre klonlarını kullanmıştır. Bununla birlikte, ilginç bir şekilde, bu CD4+ T hücre klonlarının, diğer antijenlere özgü endojen tepkileri ortaya çıkardığı gösterilmiştir[46].


Şekil 4: Diyagram, dört nesilde gelişen kimerik antijen reseptörlerini göstermektedir. Birinci nesli incelediğimizde aslında çok basit ve tek bir alan olan CD3ζ zincirini görebiliriz. Biraz daha ileri gittiğimizde ikinci nesilde ilave CD28 ve 4-IBB eklenmektedir. Ayrıca bir kostimülatör sisteminin geliştirildiği de görülmektedir. Üçüncü nesle baktığımızda ikinci nesilde görülen CD28 ve 4-IBB kostimülatör sinyal proteinlerinin tek bir reseptörde birleştiği görülmektedir. Dördüncü nesilde, bu işlem tek bir sinyal proteini ile sınırlıdır, bu proteinin CD28 veya 4-IBB6 olabileceği görülmektedir[6].





Referanslar

  1. Hedrick, S. M., Cohen, D. I., Nielsen, E. A. & Davis, M. M. Isolation of cDNA clones encoding T cell-specific membrane-associated proteins. Nature 308, 149–153 (1984).

  2. Yanagi, Y. et al. A human T cell-specific cDNA clone encodes a protein having extensive homology to immunoglobulin chains. Nature 308, 145–149 (1984).

  3. June, C. H. et al. CAR T cell immunotherapy for human cancer. Science 359, 1361–1365 (2018).

  4. Ribas, A. & Wolchok, J. D. Cancer immunotherapy using checkpoint blockade. Science 359, 1350–1355 (2018).

  5. Rosenberg SA, Packard BS, Aebersold PM et al. Use of tumor-infiltrating lymphocytes and interleukin-2 in the immunotherapy of patients with metastatic melanoma. A preliminary report. N. Engl. J. Med. 319(25), 1676–1680 (1988).

  6. Wang M, Yin B, Wang HY, Wang RF. Current advances in T-cell-based cancer immunotherapy. Immunotherapy. 2014;6(12):1265-78. doi: 10.2217/imt.14.86. PMID: 25524383; PMCID: PMC4372895.

  7. 10 Ruella M, Kalos M. Adoptive immunotherapy for cancer.Immunol. Rev. 257(1), 14–38 (2014).

  8. Jensen MC, Riddell SR. Design and implementation of adoptive therapy with chimeric antigen receptor-modified T cells. Immunol. Rev. 257(1), 127–144 (2014).

  9. Hinrichs CS, Rosenberg SA. Exploiting the curative potential of adoptive T-cell therapy for cancer. Immunol. Rev. 257(1),56–71 (2014).

  10. Dotti G, Gottschalk S, Savoldo B, Brenner MK. Design and development of therapies using chimeric antigen receptor-expressing T cells. Immunol. Rev. 257(1), 107–126 (2014).

  11. Cheadle EJ, Gornall H, Baldan V, Hanson V, Hawkins RE, Gilham DE. CAR T cells: driving the road from the laboratory to the clinic. Immunol. Rev. 257(1), 91–106 (2014).

  12. Couzin-Frankel J. Breakthrough of the year 2013. Cancer immunotherapy. Science 342(6165), 1432–1433 (2013).

  13. Perica, K., Varela, J. C., Oelke, M., & Schneck, J. (2015). Adoptive T Cell Immunotherapy For Cancer. Rambam Maimonides Medical Journal, 6(1), e0004. doi:10.5041/rmmj.10179

  14. Gribben, P. (2021). Professor John G Gribben explains why CART-cell therapy has the potential to revolutionise cancer treatment. | Middle East Medical Portal. Retrieved 26 May 2021, from https://www.middleeastmedicalportal.com/professor-john-g-gribben-explains-why-cart-cell-therapy-has-the-potential-to-revolutionise-cancer-treatment/

  15. Van Den Eynde B, Lethe B, Van Pel A, De Plaen E, Boon T. The gene coding for a major tumor rejection antigen of tumor P815 is identical to the normal gene of syngeneic DBA/2 mice. J. Exp. Med. 173(6), 1373–1384 (1991).

  16. Vigneron N, Stroobant V, Van Den Eynde BJ, Van Der Bruggen P. Database of T cell-defined human tumor antigens: the 2013 update. Cancer Immun. 13, 15 (2013).

  17. Cancer Immunity: Peptide Database. www.cancerimmunity.org/peptide

  18. Matsueda S, Wang M, Weng J et al. Identification of prostate-specific G-protein coupled receptor as a tumor antigen recognized by CD8(+) T cells for cancer immunotherapy. PLoS ONE 7(9), e45756 (2012).

  19. Voo KS, Zeng G, Mu JB, Zhou J, Su XZ, Wang RF. CD4+T-cell response to mitochondrial cytochrome B in human melanoma. Cancer Res. 66(11), 5919–5926 (2006).

  20. Wang M, Yin B, Matsueda S et al. Identification of special AT-rich sequence binding protein 1 as a novel tumor antigen recognized by CD8(+) T cells: implication for cancer immunotherapy. PLoS ONE 8(2), e56730 (2013).

  21. Wang RF. Enhancing antitumor immune responses: intracellular peptide delivery and identification of MHC class II-restricted tumor antigens. Immunol. Rev. 188, 65–80 (2002).

  22. Wang RF, Appella E, Kawakami Y, Kang X, Rosenberg SA. Identification of TRP-2 as a human tumor antigen recognized by cytotoxic T lymphocytes. J. Exp. Med. 184(6), 2207–2216 (1996).

  23. Wang RF, Johnston SL, Southwood S, Sette A, Rosenberg SA. Recognition of an antigenic peptide derived from tyrosinase-related protein-2 by CTL in the context of HLA-A31 and -A33. J. Immunol. 160(2), 890–897 (1998).

  24. Wang RF, Johnston SL, Zeng G, Topalian SL, Schwartzentruber DJ, Rosenberg SA. A breast and melanomashared tumor antigen: T cell responses to antigenic peptides translated from different open reading frames. J. Immunol.161(7), 3598–3606 (1998).

  25. Wang RF, Parkhurst MR, Kawakami Y, Robbins PF, Rosenberg SA. Utilization of an alternative open reading frame of a normal gene in generating a novel human cancer antigen. J. Exp. Med. 183(3), 1131–1140 (1996).

  26. Wang RF, Robbins PF, Kawakami Y, Kang XQ, Rosenberg SA. Identification of a gene encoding a melanoma tumor antigen recognized by HLA-A31-restricted tumor-infiltrating lymphocytes. J. Exp. Med. 181(2), 799–804 (1995).

  27. Wang RF, Rosenberg SA. Human tumor antigens for cancer vaccine development. Immunol. Rev. 170, 85–100 (1999).

  28. Palucka K, Banchereau J. Cancer immunotherapy via dendritic cells. Nat. Rev. Cancer 12(4), 265–277 (2012).

  29. Chen L, Flies DB. Molecular mechanisms of T cell co-stimulation and co-inhibition. Nat. Rev. Immunol. 13(4), 227–242 (2013).

  30. Topalian SL, Hodi FS, Brahmer JR et al. Safety, activity, and immune correlates of anti-PD-1 antibody in cancer. N. Engl. J. Med. 366(26), 2443–2454 (2012).

  31. Brahmer JR, Tykodi SS, Chow LQ et al. Safety and activity of anti-PD-L1 antibody in patients with advanced cancer. N. Engl.J. Med. 366(26), 2455–2465 (2012).

  32. Shevach EM. Application of IL-2 therapy to target T regulatory cell function. Trends Immunol. 33(12), 626–632 (2012).

  33. Wang HY, Wang RF. Regulatory T cells and cancer. Curr.Opin. Immunol. 19(2), 217–223 (2007).

  34. Sakaguchi S, Miyara M, Costantino CM, Hafler DA. FOXP3+regulatory T cells in the human immune system. Nat. Rev.Immunol. 10(7), 490–500 (2010).

  35. Wang HY, Wang RF. Regulatory T cells and cancer. Curr.Opin. Immunol. 19(2), 217–223 (2007).

  36. Peng G, Wang HY, Peng W, Kiniwa Y, Seo KH, Wang RF. Tumor-infiltrating gammadelta T cells suppress T and dendritic cell function via mechanisms controlled by a unique toll-like receptor signaling pathway. Immunity 27(2), 334–348 (2007).

  37. Peng G, Guo Z, Kiniwa Y et al. Toll-like receptor 8-mediated reversal of CD4+ regulatory T cell function. Science 309(5739),1380–1384 (2005).

  38. Kantoff PW, Higano CS, Shore ND et al. Sipuleucel-T immunotherapy for castration-resistant prostate cancer.N. Engl. J. Med. 363(5), 411–422 (2010).

  39. Hodi FS, O’Day SJ, Mcdermott DF et al. Improved survival with ipilimumab in patients with metastatic melanoma.N. Engl. J. Med. 363(8), 711–723 (2010).

  40. Schwartzentruber DJ, Lawson DH, Richards JM et al. gp100 peptide vaccine and interleukin-2 in patients with advanced melanoma. N. Engl. J. Med. 364(22), 2119–2127 (2011).

  41. Yee C. The use of endogenous T cells for adoptive transfer. Immunol. Rev. 257(1), 250–263 (2014).

  42. Robbins PF, Lu YC, El-Gamil M et al. Mining exomic sequencing data to identify mutated antigens recognized by adoptively transferred tumor-reactive T cells. Nat. Med.19(6), 747–752 (2013).

  43. Tran E, Turcotte S, Gros A et al. Cancer immunotherapy based on mutation-specific CD4+ T cells in a patient with epithelial cancer. Science 344, 641–645 (2014).

  44. Garber, K. (2019). Pursuit of tumor-infiltrating lymphocyte immunotherapy speeds up. Nature Biotechnology. doi:10.1038/d41587-019-00023-6

  45. Yee C, Thompson JA, Byrd D et al. Adoptive T cell therapy using antigen-specific CD8+ T cell clones for the treatment of patients with metastatic melanoma: in vivo persistence, migration, and antitumor effect of transferred T cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA 99(25), 16168–16173 (2002).

  46. Hunder NN, Wallen H, Cao J et al. Treatment of metastatic melanoma with autologous CD4+ T cells agaInst. NY-ESO-1. N. Engl. J. Med. 358(25), 2698–2703 (2008).





164 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör