IMUNOMODULACIJA I VAKCINE U

LEČENJU MALIGNIH TUMORA

Prof. Vladimir Kovčin

RACIONALA

Pod pretpostavkom da je imunski sistem odgovoran zaproces spontanih regresija pojedinih tumora, još pre više od 100 godina rođena je ideja da bi stimulacija imunskog odgovora na antigene tumora mogla da dovede ciljano do njihovog uništenja.

Spontane regresije karcinoma nisu uobičajen fenomen i javljaju se samo u jednom od 60 do 100 hiljada slučajeva.

Opisane su kod: karcinoma pluća, grlića materice, jednjaka, bubrega, hepatocelularnog karcinoma, Kapošijevog sarkoma, mezotelioma, hronične limfocitne i mijeloidne leukemije, akutnih leukemija, limfoma CNS-a, Hodgkinovog i non-Hodgkinovog limfoma, fetalnih hepatičnih hemangioma, kavernoznih i multiplih hemangioma CNS-a, neonatalnog fibrosarkoma, retinoblastoma, neuroblastoma i melanoma.

The last cell ?

Georges Mathe

1922 -2010

The last cell in theory

MELANOM DANAS

Incidenca od 0,2 u Indiji do 49 na 100 hiljada u Australiji.

Mortalitet u stalnom porastu

Petogodišnje preživljavanje poboljšano od 40% 1940-tih do 89% u današnje vreme, zahvaljujući stalnom unapređivanju ranog otkrivanja bolesti i novim metodama lečenja.

HEMIOTERAPIJA

Efikasnost kod melanoma je minimalna.

Dimetil-Triazeno-Imidazol-Carboxamid = Dacarbasine (DTIC)

- RR 15-20% ; 10% kod visceralnih metastazah

- CR manje od 5 %

DTIC u adjuvantnoj terapiji - nije opravdan u gotovo svim kliničkim studijama ne poboljšava OS ni DFS

Epidemiologija karcinoma pluća

Parkin D, et al. CA Cancer J Clin 2005;55:74–108; Ferlay J, et al. Ann Oncol 207;18:581–592

Karcinom pluća u Evropi:

292 000 novoobolelih

253 300 umrlih

Na svetskom nivou:

1.5 miliona novoobolelih

1.18 miliona umrlih

NSCLC predstvlja >80% od svih

karcinoma pluća

Uznapredovali NSCLC:

Hemioterapija

Platinski dubleti

Većina pacijenata sa dijagnozom u odmaklom stadijumu

imaju lošu prognozu

Neplatinski dubleti

Produženje preživljavanja je umereno

NSCLC modaliteti lečenja

Hirurška resekcija je modalitet izbora za rane stadijume bolesti, 5-godišnje stope preživljavanja 75–80% kod T1N0

Deslauriers J. Eur Respir J 2002;19(Suppl. 35):61s–70s;

Giaccone G, et al. Nat Clin Pract Oncol 2005;2:554–561

RT

Hirurgija

HT

Većina pacijenata primaju sistemsku hemioterapiju u neoadjuvantnom/adjuvantnom ili palijativnom pristupu

IMUNOMODULACIJE U LEČENJU TUMORA

1. stimulacija nespečificnog imuniteta

Najčešće korišćeni agensi u cilju imunomodulacija

Megestrol acetat

Vitamin-A

TF (transfer faktor)

Bacillus Calmete-Gerin (BCG) (91% regresija na mestu davanja i 17% udaljenih promena)

DTIC + BCG povećava DFS

Corinebacterium parvum bolji imunostimulator od BCG bez uticaja na OS

Iscador

dinitro-hlor-benzen (DNCB)

Interferoni (Tip 1: INFα, INFβ, INFτ i INFω, Tip 2: INFγ)

Interleukini (IL)

Najviše korišćeni INFα i INFγ (s.c. i.v. i.m.)

INFγ nije dokazana efikanost u adjuvantnoj terapiji.

INFα u različitim dozama:

visoke doze 20 MU/m2 tokom 3-5 dana nedeljno (↑ medijanu OOS sa 2,8 na 3,8 godina, kao i petogodišnji DFS od 26 na 37% bolesnika)

toksičnost G3 67% bolesnika od toga 9% potencijalno opasnih po život, 2 smrtna ishoda usled hepatotoksičnosti.

Do skora on je bio jedini odobreni lek od FDA za adjuvantnu terapiju kod melanoma.

Male doze INF 1-3 MU primenjene 2-3 puta nedeljno:

ni u jednoj studiji nije dokazano da je primna INF na ovaj način bolja nego samo redovne kontrole bolesnika sa melanomom visokog rizika.

Srednje doze INF 6-10 MU na dan:

primena INF u ovim dozama efikanija ako se koristi tokom 2 umesto 1 godine

pravo mesto primene INF u srednjim dozama u adjuvantnoj terapiji još uvek nije u potpunosti definisano

Efikasnost INF u metastatskoj bolesti je ograničena

Jedina dva leka koja su bila odobrena od FDA za ovu inikaciju:

DTIC i velike doze Interleukina (IL2)

IMUNOMODULACIJE U LEČENJU TUMORA

2. stimulacija spečificnog imuniteta

VAKCINE

Početkom 90-tih otpočela su intenzinija ispitivanja tumo-rskih vakcina.

U odnosu na antigen i njegovu formu mogu se podeliti u tri grupe:

1. vakcine bazirane na celoj ćeliji, uključujući i lizate ćelija.

2. vakcine na bazi definisanog antigena kao što su peptidi i gangliozidi

3. vakcine sa dendritičnim ćelijama

Plazmid DNA vakcine i rekombinantne vakcine sa virusnim vektorima produkujutumorske antigene in vivo što omogućava prolongiranu stimulaciju imunskogsistema bolesnika tim antigenima

Autologe vakcine od celih ćelija

Priprema se od bolesnikovih tumorskih ćelija kao izvora antigena

Prednost:

svi tumorski antigeni prisutni u vakcini

Nedostatak:

često nema dovoljno tumorskog tkiva (preko 10g) za pravljenje vakcine

mogu da stimulišu i normalne regulatorne mehanizme preko CD4 i CD25 T-ćelija koje svojim imunosupresivnim delovanjem mogu da smanje željenu antitumorsku aktivnost vakcine

monitoring imunskog odgovora je gotovo nemoguć.

zbog prisustva antigena bolesnika mogu da dovedu i do autoimunih fenomena.

Na žalost nisu urađene randomizovane kliničke studije faze III koje bi potvrdile efikasnost jer su se pojavili novi oblici vakcina koji su bili atraktivniji za izučavanje.

Alogene vakcine od celih ćelija

Nedostatak speifičnosti antigena za određenog bolesnika

Polivalentne alogene vakcine su dobijene od multiplih ćelijskih linija - prisustvo što većeg broja MMA.

Pravljene sa intaktnim inaktivisanim melanomskim ćelijama ili sa ekstraktima celih ćelija dobijenim destrukcijom ili citolizom, bilo mehaničkim putem ili virusima.

Uvek se koriste sa adjuvansom u cilju pojačanja odgovora (BCG, IL, GM-CSF, DETOX)

Zbog malog broja bolesnika lečenih ovom vakcinom zaključci o efikanosti za sadanisu pouzdani.

VAKCINE SA DEFINISANIM ANTIGENIMA

Prvi MMA identifikovan 1991. korišćenjem TIL za izdvajanje cDNA melanomskih ćelijskih linija. Nazvan je„melanoma-associted gene 1“ (MAGE-1). Istim ili sličnim tehnikama otkriveno je više specifičnih melanomskihantigena.

Cancer – testis antigeni Diferenciacioni antigeni: Mutacioni antigeni: Gangliozidi:

MAGE – 1 Melan – A/MART - 1 CDK 4 GM 2

MAGE – 3Glikoprotein 100

(gp 100/Pmel 17)b – catenin GM 3

BAGE Tirosinaza MUM – 1 GD 2

NY – ESO – 1Tirosinaza srodan protein 1 (trp-

1/gp75)GD 3

GAGETirosinaza srodan protein 2 (trp-

2)

Peptidne vakcine

Peptidi su slabo imunogeni i u cilju povećanja vezivanja za HLA receptorska mesta koristese uz modifikaciju strukture zamenom pojedinih aminokiselina ili uz razne adjuvnse:nekompletni Freund-ov adjuvans (IFA), Interleukin-12 (IL-12) ili faktor stimulacije rastagranulocitno-monocitnih kolonija (GM-CSF).

Gangliozidne vakcine

Gangliozidi su sialinski glikoproteini prisutni na ćelijskoj membrani.

Visoko su eksprimirani na melanomima i drugim neuroendokrinim tumorima.

Jedan od najimunogenijih je GM2 i on je najviše ispitivan u konjukciji sa BCG.

1. Detektovana antitela na GM2 klase IgM kod većine bolesnika

2. Nakon više meseci kod bolesnika koji su razvili antitela na GM2 registrovano jeznačajno duže OS i DFS

3. Potvrđeno je da nema inhibicije u odgovoru antitelima na vakcinu kada se dajesa interferonom i da dolazi do poboljšanja RFS.

MUC1

Tandem Repeat 20aa

G S T A P P A H G V T S A P D T R P A P

Overview of MUC1 Expression in

Human Tumors

Tumor typeMUC1 expression

(%)No. of

tissues Reference

Breast 91 1447 Rakha et al (2005)

Non-small cell lung cancer 99 231 Data on file, Merck Serono

Renal cell carcinoma 84 133 Langner et al (2004)

Colorectal 81 243 Baldus et al (2002)

Ovarian 83 63 Chauhan et al (2006)

SCCHN 82 29 Croce et al (2001)

Nasopharyngeal 100 38 Zhong et al (1993)

Gastric 77 136 Utsunomiya et al (1998)

Prostate 79 89 DeNardo et al (2005)

Pancreatic 81 53 Qu et al (2004)

Mesothelioma 75 20 Saad et al (2005)

Multiple myeloma 59 125 Pileri et al (1989)

Multiple myeloma 73 26 Cloosen et al (2006)

Esophagus 32 53 Kijima et al (2001)

SCCHN, squamous cell carcinoma of the head and neck

MUC1 Biology

Functions as an oncogene

– Promotes invasion and metastasis of tumor cells

Known to be involved in cell-to-cell adhesion

– Confers resistance to genotoxic agents

Can affect anti-tumor immune response

– Known to suppress T-cell functions, impairs dendritic cell function, prevents natural killer cell binding

Singh PK, Hollingworth MA. Trends Cell Biol 2006;16:467–476

Stimuvax Proposed Mode of Action

This diagram represents the mechanism of action for BLP25 liposome vaccine that is currently the subject of clinical trials (phase IIl). It is not intended

to convey any inferences or conclusions regarding the safety or effectiveness of the compound. Neither the safety nor effectiveness of this

investigational compound has been established.

Data on file, Merck Serono

Phase I/II Stimuvax Clinical Trials in NSCLC

Study Phase NSCLC stage Description

EMR 63325-002

(BG-LG-300)I IIIB or IV Open-label, safety and dose comparison study

EMR 63325-003

(BG-LG-302)II IIIB or IV Open-label, safety and efficacy study

EMR 63325-004

(BG-LG-303)II IIIB or IV

Open-label, safety and efficacy of Stimuvax in combination with

liposomal IL-2

EMR 63325-005

(BG-LG-304)IIb IIIB or IV

Open-label, randomized safety and efficacy study of Stimuvax + BSC

versus BSC alone

EMR 63325-006

(BG-LG-305)II III

Non-randomized, open-label safety study of Stimuvax with

immunoadjuvant MPL

EMR 63325-002: Results

Most frequently reported adverse events:

– Nausea (53%; grades 1–3)

– Dyspnea (24%; grades 1–3)

– Vomiting (24%; grades 1–3)

– Dizziness (24%; grades 1–3)

Immunology was assessed in 12 patients:

– Induction of a cytotoxic T lymphocyte response seen in 5/12 patients

Palmer M, et al. Clin Lung Cancer 2001;3:49-57

EMR 63325-005: Overall Survival

ITT Population

1.00

0.75

0.50

0.25

0 10 20 30 40 50 60 70

Su

rviv

al

dis

trib

uti

on

fu

ncti

on

Survival time (months)

n=88

n=83

Stimuvax Censored Stimuvax

Control Censored control

BSC

Stimuvax

+ BSC

Median follow-up,

months

56 51

Median survival,

months [95% CI]

13.0

[11.2–16.2]

17.2

[12.9–24.2]

Hazard ratio

[95% CI];

p-value

0.75

[0.53–1.04]

p=0.09

1-year survival rate, % 55 63

2-year survival rate, % 27 41

3-year survival rate, % 17 31

Butts C, et al. J Thorac Oncol 2007;2(Suppl. 4):S332–S333 (Abstract B1-01). Updated information presented at WCLC 2007

EMR 63325-005: Summary ITT Population

Patients in the Stimuvax + BSC arm had longer survival than patients in the BSC arm

– Difference in median survival of 4.2 months (17.2 vs 13.0 months)

– HRa [95% CI]: 0.75 [0.53–1.04], p=0.09

aHazard ratio adjusted for response to first-line treatment and stage of disease at study entry

Butts C, et al. J Thorac Oncol 2007;2(Suppl. 4):S332–S333 (Abstract B1-01). Updated information presented at WCLC 2007

Vakcine sa dendritičnim ćelijama

– Dendritične ćelije (DCs) su najpotentnije antigen prezentujućećelije.

– Mogu da se gaje in vitro različitim metodama.

– Najčešće se pravi kultura dobijena iz periferne krvi odmonocita-makrofaga uz stimulaciju sa GM-CSF i IL-4. Potomse ćelije inkubiraju sa peptidnim antigenima i vraćaju ucirkulaciju bolesnika.

– Može se primeniti i u melanomske metastaze u limfnimžlezdama.

Vakcine sa dendritičnim ćelijama

1. U studijama je dokazano da DC pospešuju imunski odgovor na prisutne antigene. Poređenjem ove vakcine sa monohemioterapijom DTIC u metastatskoj bolesti nije registrovana razlika u efikasnosti posmtrajući RR

2. Studije sa DC vakcinama potvrdile su da je njihova primena bezbedna, da se mogu primeniti s.c, i.d, i.v

3. Ostvaruju signifikantan imunski odgovor na korišćene antigene uz klinički odgovor sa mogućim CR.

4. Dalje kliničke studije faza III bi trebalo da odrede pravo mesto ovih vakcina u lečenju melanoma

KOMENTAR

Zbog čega tumorske vakcine pokazuju tako impresivnu antitumorsku aktivnostu prekli-ničkim studijama dok u kliničkim studijama to nije slučaj?

Teorije o izostanku imunskog odgovora ili “izbegavanju” tumora njegovomdelovanju.

Vakcine same ne mogu da prevaziđu toleranciju ili supresiju imunskog odgovoraindukovanu tumorima.

Teškoće

slab imunski odgovor

kratkotrajan

“memory” kratko traje

veličina tumora i terapijski odgovor su obrnuto proporcionalni

TEORETSKI

Način na koji bi mogli da se prevaziđu ovi problemi i poveća broj tumor specifičnih T-ćelija:

1. Primenom složenih antigenskih vakcina pomoću CD8 i CD4 epitopa na veći broj MAA čime bi seostvario dugotrajan potencijlno kurabilan imunski odgovor

2. Pomoću uporedne istovremene stimulacije drugim antigenima

3. Blokadom supresije imunskog odgovora pomoću antitela i malih molekula ili agonista receptora kojiposreduju između supresivnih citokina i molekula

4. Eliminacijom supresorskih regulatornih T-ćelija.

Teoretski

izbor novih antigena

novi načini prezentacije

povećanje aviditeta

prevazilaženje tolerancije

VEGF

targeting

Ying-dong Cheng et all. Drug Design, Development and Therapy 2013:7 1315–1322

EGRF

targeting

Ying-dong Cheng et all. Drug Design, Development and Therapy 2013:7 1315–1322

KUBANSKE VAKCINE

Vakcina CIMAvax-EGF ® je konjugat vakcina od humanizovanog rekombinantnog epidermalnog faktora rasta i rekombinantnog transportnog proteina P64K. Obe pročišćene komponente se povezuju hemijski koristeći reagens glutaraldehid, a potom, hemijski konjugat je pročišćen ultrafiltracijom. CIMAvax EGF® je pripremljen kao emulzija kombinujući konjugat sa Montanide ISA 51 (adjuvant) neposredno pre administriranja.

Humanizovani rekombinantni EGF (epidermalni faktor rasta) se dobija od kvasca Saccharomyces cerevesiae, i on je molekul polipeptid od 53 aminokiseline, molekularne težine 6,054 Kda.Rekombinantni protein P64K je protein membrane Neisseria Meningitides dobijen rekombinantnim putevima počev od E.coli. Ponaša se kao „carrier“ (transportni protein) povećavajući imunološki odgovor konjugata.

KUBANSKE VAKCINE

CIMAher ® (nimotuzumab) su humanizovana monoklonska antitela koja prepoznaju receptor za epidermalni faktor rasta (EGF-R) sa visokim afinitetom.

Antitela su dobijena kloniranjem promenljivih regiona murinskih antitela ior egf/r3 u ljudski imunoglobulinski okvir (Eu za teški lanac i REI za laki lanac). Ovo su IgG1 antitela čija molekulska masa iznosi 150 KD.

CIMAher® je proizveden iz ćelijske kulture sisara od ne-izlučujućih NSO ćelija.

James P. Allison, Tasuku Honjo

Nobelova

nagrada 2018

PD-L2–mediated

inhibition of TH2 T cellsStromal PD-L1

modulation of T-cells

Blockade of PD-1 Binding to PD-L1 (B7-H1) and

PD-L2 (B7-DC) Revives T-Cells

PD-L1 expression on tumor cells is induced by γ-interferon

In other words, activated T-cells that could kill tumors are specifically disabled by those tumors

IFN-γ–mediated

upregulation of

tumor PD-L1PD-L1/PD-1–mediated

inhibition of tumor cell killing

Priming and

activation of

T-cells

Immune cell

modulation of T-cells

Tumor cell

IFN-γR

IFN-γ

Tumor-associated

fibroblast M2

macrophage

Treg

cellTh2

T cell

OtherNFκB P13K

CD8+ cytoxic

T lymphocyte

T-cell polarizationTGF-β

IL-4/13

Can you generate

tumor-killing T-cells?

Dendritic

cell

Antigen priming

Can the T-cells

get to the tumor?

T-cell trafficking

Can the T-cells

see the tumor?

Peptide-MHC

expression

Can the T-cells

be turned off?

Inhibitory

cytokines

Can the T-cells

be turned off?

PD-L1 expression

on tumor cells

PD-1

PD-L1

PD-L2

T-cell receptor

MHC-1

CD28

Shp-2

B7.1

Adapted from Chen DS, et al. Molecular pathways: next-generation immunotherapy--inhibiting programmed death-ligand 1 and

programmed death-1. Clin Cancer Res. 2012;18:6580-6587 with permission from AACR. Slide credit: clinicaloptions.com

Adapted from Chen DS, et al. Molecular pathways: next-generation immunotherapy--inhibiting programmed death-ligand 1 and

programmed death-1. Clin Cancer Res. 2012;18:6580-6587 with permission from AACR.

1.

2. 3. 2. 3.

Tumor Immunology Overview

Priming and

activation of

T-cells

Can you generate

tumor-killing T-cells?

Antigen priming

Can the T-cells

get to the tumor?

T-cell trafficking

Can the T cells

see the tumor?

Peptide-MHC

expression

Can the T-cells

be turned off?

Inhibitory cytokines

Can the T-cells

be turned off?

PD-L1 expression

on tumor cells

IFN-γ–mediated

upregulation of

tumor PD-L1

PD-L1/PD-1–mediated

inhibition of tumor

cell killing

Tumor cell

IFN-γR

IFN-γ

OtherNFκB PI3K

PD-1

PD-L1

PD-L2

T-cell receptor

MHC-1

CD28

Shp-2

B7.1

Dendritic

cell

1. 2.

3.

Slide credit: clinicaloptions.com

Mismatch Repair Deficiency Across Tumor Types

(N = 12,019)

Slide credit: clinicaloptions.comLe DT, et al. Science. 2017;357:409-413.

0

2

4

6

8

10

Pro

po

rtio

n (

%)

12

14

16

18 Late stage

Early stage

Pembrolizumab Response in MMRD Tumors

Slide credit: clinicaloptions.comLe DT, et al. Science. 2017;357:409-413.

PF

S (

%)

100

50

00 6 12 18 24 30 36

Time (months)

OS

(%

)

100

50

00 6 12 18 24 30 36

Time (months) Time (months)P

ati

en

ts e

nro

lle

d o

n s

tud

y

80

70

60

50

40

30

20

10

00 5 10 15 20 25 30 35 40

Deceased

Off treatment

Progression

Pembrolizumab in MMRD CRC: Duration of

Disease Control Complete and durable responses observed in > 50% of pts with MMRD CRC

Le DT, et al. ASCO 2016. Abstract 103. Slide credit: clinicaloptions.com

125

75

50

25

0

-25

-50

-75

-100

Ch

an

ge

Fro

m B

as

eli

ne

(%

)

-125

100

365 730

MMRP CRC

MMRD CRC

Pembrolizumab Response in MMRD Tumors

(N = 86)

Slide credit: clinicaloptions.comLe DT, et al. Science. 2017;357:409-413.

Radiographic responses across

12 tumor types at 20 weeks

Ampulla of Vater

Cholangiocarcinoma

Colorectal

Endometrial cancer

Gastroesophageal

Neuroendocrine

Osteosarcoma

Pancreas

Prostate

Small Intestine

Thyroid

Unknown Primary

100

50

0

-50

-100

% C

ha

ng

e f

rom

Ba

se

lin

e S

LD

50

0

-50

-100%

Ch

an

ge

fro

m

Bas

eli

ne

SL

D Best response

20 week response rate

MSI-H Frequency Among Different Types of

Cancer

Lee V, et al. Oncologist. 2016;21:1200–1211. Slide credit: clinicaloptions.com

100

80

60

40

20

0

MS

I-H

Fre

qu

en

cy (

%)

11.6

9.08.3

9.2

7.4 7.2

5.4

9.9

5.76.7

5.0

6.4

0

2

4

6

8

10

12

14

Average of TML per MB

TM

B p

er

MB

(M

ean

)

Mean TMB per MB

Salem ME, et al. ASCO GI 2017. Abstract 530. Slide credit: clinicaloptions.com

02

468

101214

Tumor Mutation Burden Across GI Cancers

PD-1 Expression on TILs, %

PD-L1 Expression on Tumor Cells, %

= correlation of PD-1/PD-L1 expression with TMB (P < .05)Salem ME, et al. ASCO GI 2017. Abstract 530. Slide credit: clinicaloptions.com

40

30

20

10

0

0

20

40

60

80

PD-1/PD-L1 Expression Across GI Cancers

Geoges Mathe

† 15. october 2010.