Klinisk i cancer immunterapi Herlev Hospital 2010 Inge Marie Svane Professor overlæge, centerleder Center for Cancer ImmunTerapi
Tumorimmunologisk baggrund Kan immunsystemet st t bekæmpe tumorceller?
Humane cancer antigener 4 Modificerede Ag muterede, rekombinante ændret glykocylering p53, ras bcr-abl MUC-1 4 Overeksprimerede Ag HER-2/neu, CEA, 4 Differentierings Ag α-føtoprot, p, PSA 4 Virale Ag 4 Cancer-testis Ag 4 Generelle Ag Gp100, tyrosinase MART-1 HPV E6,E7 Ebstein-Barr MAGE-1,-2,-3 BAGE, GAGE Survivin Telomerase
Tumor antigen præsentation HLA -ABC Golgi Tumorprotein ER Peptider Proteasom Cellekerne Cancercelle
B-celler Antigenspecifikke immunceller Hjælper T celler Producerer antistoffer Binder hele antigener Celledrab via aktivering af komplementsystemet uspecifikke dræberceller Besidder T-celle receptor Genkender peptid-ag+mhc klasse II Celledrab via aktivering af Cytotoksiske T celler B celler uspecifikke dræberceller Cytotoksiske T celler Besidder T-celle receptor Genkender peptid-ag+mhc klasse I Udfører selv celledrab
Typer af cancerimmunterapi i Uspecifik Specifik Aktiv Passiv
Klinisk i Cancerimmunterapi i Cytokiner Antistoffer IL-2, IFN, TNF CTLA4, CD20, HER-2, Celleterapier p T-Celler, NK, DC Vacciner Rene antigener DC-baserede
Cytokinbehandling
Interleukin-2 virkningsmekanisme Opdaget i 1975 som T celle vækstfaktor Frigives fra aktiverede CD4+ celler Stimulerer CD4+, CD8+T celler, B celler, NK celler og makrofager Stimulerer frigivelse af sekundære cytokiner (e.g. IFN-, IL-1, IL-5, TNF-, GM-CSF)
Metastatisk malignt melanom Immunterapi HD IL-2 + IFN behandling gives i Odense og Århus. Forventes indført på Herlev til efteråret. Behandlingen består af: INFα: Dag 1 IL-2: Dag 1; ; PEG-Introna 300 µg x1 2: Dag 8-12; Proleukin som kontinuerlig iv infusion: 18 MU/m2 over 6 timer, 18 MU/m2 over 12 timer, 18 MU/m2 over 24 timer efterfulgt af 4,5 MU/m2 i 24 timer over 3 døgn
Interleukin-2 toxicitet it t Mild til moderat toksicitet Influenza symptomer Kvalme, opkastning, udslæt Reversibel påvirkning af nyre, lever og knoglemarv Hypotension Vaskulært leak syndrom med ødemer Svær toksicitet CNS Multiorgan svigt
Kit Kriterier i for IL2 IL-2 behandling Performancestatus 0-2 Ingen hjernemetastaser Normale organfunktioner Aldersmaksimum afhængigt af regime, men omkring 70 år
Malignt Melanom IL-2 alene Regimen Studies n CR PR RR % HD bolus 7 266 16 30 17% MD bolus 1 42 0 4 10% HD cont. iv 4 89 2 11 15% Total 407 18 45 15% CR: 5-7% heraf bliver 2/3 langtidsoverlevere
Sammenhæng mellem behandlingseffekt og febrilia
Interferon virkningsmekanisme Produceres af leukocytter og fibroblaster Antiviral effekt (1957) Nedsat proteinsyntese Antiproliferativ effekt (G1 RNA syntesehæmmer) Bred immunmodulatorisk effekt
Interferoner Toxicitet Influenza lignende symptomer Vægttab madlede d almen sygdomsfornemmelse CNS påvirkning Hypotension Leverbiokemi Lymfo/granulocytopeni
Malignant Melanoma IL-2 and IFN Regimen Studies n CR PR RR% HD bolus 2 99 8 17 25% HD cont iv 4 152 4 25 19% MD cont iv 3 90 2 12 17% Total 341 14 54 20%
Interferon-baseret immunterapi Andre sygdomme: RCC - RR 15%, CR 2-3% CML RR 70-80% Hairy cell leukæmi RR 80-90% Myelomatose RR 50% Kaposis sarkom RR 35%
Antistoffer t som cancerterapi
Antistoffer - virkningsmekanismer Target: Tumorcellen Tumors vaskulære system Negativt immunregulerende komponenter Tumorcelle-effekter: Aktivering af celledød Ab afhængig celle-cytotoksicitet Blokering af nødvendige ndi vækstfaktorer kt Ab-mediering af cytotoksiske agens
Antistoffer - immunterapi Waldman Ann Rev Med 2006
Eksempel på immunmodulerende antistof: anti-ctla-4
Oversigt: Antitumor Immunresponse Tumor Step 4: Lymphocytes kill tumor cells Tumor cells Step 1: Antigen processing CTL DC Step 3: Lymphocyte activation T-cell receptor Antigen- MHC DC Step 2: Antigen presentation T cell Lymph node
CTLA4 Receptorer opreguleres efter T-Celle aktivering MHC Antigen TCR Dendritisk celle CD28 T celle B7 CTLA4
CTLA4 er en negativ modulator af T-Celle Aktivering MHC Antigen TCR Dendritisk celle CD28 T celle CTLA4 B7 CTLA4 binder B7 med størrer affinitet end CD28 og sender et negativt signal til T cellen.
Rationale for CTLA4 Blokade Løsner bremsen for T-Celle aktivering MHC Antigen TCR Dendritisk celle B7 CD28 T celle CTLA4 Antisof mod CTLA4 forhindrer interaktion med B7 og blokerer det negative signal.
Kliniske erfaringer med metastatisk melanom Klinisk effekt med responsrater på 15-20% Langtidsoverlevelse l (18 mdr) på > 35% blandt patienter med avanceret sygdom også med PD Effekt uafhængig af prognostiske faktorer Immunrelaterede bivirkninger hos > 50% Klinisk respons korrelerer med immunrelaterede bivirkninger Immunparametre (Treg, Th17, IDO)
Immunrelaterede bivirkninger. Bivirkninger forbundet med ipilimumabs virkningsmekanisme er primært immunrelateret (irae). 72% har irae, størstedelen er grad 1/2 25% var grad 3/4 med 4 hovedtyper: GI (12%); colitis, diarre Lever (7%); inflammatorisk hepatitis Hud (3 %); udslæt, kløe Endokrine organer (3%); hypofyse, tyroidea, binyre Derudover er der set uveitis. tarmperforation (1%)
Undersøgelse af anti-ctla4 adjuverende effekt Verdensomspændende studie hvor 950 patienter skal randomiseres Placebo kontrolleret, dobbeltblindt Op til 3 års behandling Behandlingen gives intravenøst hver 3. mdr
Patientmaterialet i Kutane MM IIIA med N+ > 1 mm IIIB og C (uden in-transit) 5 års overlevelse ca 46% 60% af ptt vil dø af deres sygdom Primært endpoint: Recidivfri overlevelse Sekundære endpoints Overlevelse Tid til fjernmetastasr Toxicitet Livskvalitet t
Adaptiv T-celleterapi til solide tumorer
Intratumorale T-celler C.ovarii Median survival x 3.9 Median survival x 2.8 N Engl J Med 2003;348:203-13
Intratumorale T-celler Renalcellecarcinom Overlevelse Br. J Cancer 2002; 87: 194-201
Ekspansion af tumor infiltrerende T celler Kirurgisk excision REP Bulk kulturer Elispot
Dudley et al, JCO 2005 Patienter t med dissemineret i MM RR: 18/35 (51 %) CR 3/18 ongoing PR 15/18 ca. 12 mdr. gennemsnit Tumorsvind fra viscera, lunger, hud, lymfeknuder, bløddele og cerebrum Responset varede mellem 12 24 måneder og dominerende d TIL kloner persisterede
Journal of Clinical i l Oncology. Epub sept 2008 93 patienter med metastatisk malignt melanom PS 0-1 Tidligere immunterapi ~ 55-100% Tidligere kemoterapi ~ 20-50%
TIL ekspansion in vitro Opformering af T-celler: Uklonede TIL fra autologe tumorer Ekspansion Af T-celler Allogene feederceller, IL-2 og αcd3 Indeholdende både CD8 og CD4 T celler Heterogen specificitet mod Tumor Ag Infusion af 2-14x10 10 celler
Behandlingsregimer
Behandlingsrespons
Bivirkninger
Overlevelse l
Klinisk respons korrelerer med T-cellernes telomérlængde
TIL i kombination med lymfodepleterende l d kemoterapi Teknikker til ekspansion af TIL er etableret på Herlev Hospital af læge, ph.d. stud. Niels Junker Klinisk afprøvning af behandlingen på MM og hovedhalscancer patienter er undervejs ved læge, ph.d.stud. Eva Ellebæk
Forløb ved T-celle terapi Malignt melanom FØRSTE FASE ANDEN FASE TREDJE FASE Diagnose med biopsi + scanning Visitation til operation Ope eration Baseline e-scanning Kemoterapi 2 dg cyclophosph. 5 dg fludarabin IL-2 2 MIU i 14 dage Weeks: -7-2 -1 0 2 3 4 5 6 7 8 Eval luering *Follow w-up Materiale til TILfremstilling Femstilling og ekspansion af TIL-kulturer ex vivo i 7 uger fremstilling TIL kulturer ex vivo i 7 uger TIL-transfusion *Follow-up: Evaluering hver 3. måned Blodprøve hver måned i de første 3 måneder = Blodprøve = Blodprøve + biopsi
Cancer vaccinationsterapi Traditionel cancerbehandling medfører ofte tumorrespons og forlænget overlevelse. MEN den er generelt uselektiv og cytotoksisk for normale celler og har derfor bivirkninger Øget forståelse af tumor biologien har medført udvikling af targeterede terapier. De er rettet mod et specifikt molekyle hvorved effekten målrettes mod tumor (TKI, mab) Cancervaccinationsterapi er en atoksisk targeteret behandlingsmodalitet, hvor aktiv immunisering potentielt kan inducere et terapeutisk eller præventivt antitumor immunrespons
Cancer vacciner adskiller sig fra klassisk cancerbehandling Administration af en vaccine har ikke nogen direkte effekt på tumor eller tumor omgivelser Vaccinen fungerer via immunsystemet T celler (Cytotoxic T celler, T helper celler), B celler (antistoffer) NK celler, Makrofager Mens andre terapeutika har en relativ kort farmakokinetik inducerer vacciner en længerevarende dynamisk proces i immunsystemet st m t Cancer vacciner inducerer minimal toxicitet
cancer versus anti-viral vaccination Anti-viral vaccination o Anvendes profylaktisk for at forebygge sygdom o Medfører høje titre af neutraliserende antistoffer oantistofferne genkender antigenet i sin naturlige form o Immunresponset er kraftigt og langvarigt Cancer vaccination o Anvendes terapeutisk når sygdommen er tilstede o Medfører oftest et T-celle respons o T-celler genkender antigen i peptid form bundet til HLA på celleoverfladen o Immunresponset er ofte svagt og kortvarigt
Udfordringer i Cancer vaccinationsterapi At finde den rette fremgangsmåde til at bryde en tilstedeværende immuntolerance og starte en specifik immunreaktion mod tumor Uden at inducere væsentlige autoimmune reaktioner, der er skadelige for det normale væv
Grundlæggende behov ved udvikling af cancervaccine Et target antigen på tumorcellerne som immunresponset kan målrettes imod E l tf til ff kti t ti f i ti t En platform til effektiv præsentation af vaccine-antigenet til immunsystemet.
Antigen præparationstyper p i cancer vacciner Naked DNA mrna Recombinant protein viral.-like particles Peptide Dendritic cell Tumor cell Viral vectors Bacterial vectors
Immunol Rev 2006
Studie design variable Dendritcelle kilde DC opmodningsgrad ngsgrad Antal DC pr vaccination Administrationsvej Vaccinationsantal og -interval Antigen-targettarget Anvendt antigenpræparation Adjuvans Kombination med andre behandlingsmodaliteter Kliniske og immunologiske evalueringsundersøgelser l Svane et al. UFL 2006
Status på udvikling af cancer vacciner Adskillige mindre fase I/II studier er gennemført. Nogle studier har vist tumor respons i et mindre antal patienter. Der er ikke på nuværende tidspunkt nogen godkendt standardbehandling med en cancervaccine. Kun få cancervacciner er testet i randomiserede undersøgelser. En del studier har været negative (ie melanomstudier) andre har vist forlænget overlevelse i en undergruppe af patienterne. omkring 25 vacciner er i fase III afprøvning
Vaccine kombineret med andre former for behandling Det vaccine inducerede immunrespons kan blive boostet af en forudgående eller samtidig anticancer behandling Ændret fænotype af tumorceller, der gør dem mere tilgængelige for T-celle drab. Drab af tumorceller, der booster induktionen af tumorspecifikke T-celler. Hæmning af regulatoriske T-celler
Visse former for kemoterapi kan hæmme Treg
171 patienter med stabil eller responderende sygdom stadie IIIB eller IV NSCLC efter 1. linie kemoterapi og evt strålebehandling blev stratificeret ihht stadie og randomiseret til vaccination contra best supportive care Vaccinen bestod af en liposomal præparation p af MUC-1 lipopeptidet BLP25 (Stimuvax) Patienter i vaccinegruppen modtog en enkelt behandling med cyclofosfamid (300 mg/m2) før første vaccination.
Survival data All patients Stage IIIB patients Median survival 17.4 > < 13 months Median survival not reached > < 13.3 months 2-years survival 60% > < 36.7%
Vaccine kombineret med andre former for behandling Det vaccine inducerede immunrespons kan blive boostet af en forudgående eller samtidig anticancer behandling Ændret fænotype af tumorceller, der gør dem mere tilgængelige for T-celle drab. Drab af tumorceller, der booster induktionen af tumorspecifikke T-celler. Hæmning af regulatoriske T-celler Vaccination kan også øge respons på efterfølgende anticancer terapi
29 patienter blev vaccineret med 2-ugers interval med dendritceller transduceret med fuld-længde længde vild-type p53 Alle patienter havde progressiv sygdom efter konventionel kemoterapi p53-specifikt T-celle respons efter vaccination blev påvist i 57% af patienterne Kun 1 patient opnåede PR, 7 havde SD, 21 PD 62% havde objektivt klinisk respons til efterfølgende kemoterapi Respons på kemoterapi korrelerede til induktion af immunrespons på vaccination
Typisk sygdomsfaser og afprøvning af cancervacciner Primær cancerdiagnose Kirurgi og profylaktisk adjuverende behandling Lokalt tilbagefald eller fjernmetastaser Fortløbende lokal og systemisk behandling Terapiresistent it t progressiv sygdom Død af dissemineret sygdom
Optimalt tidspunkt for cancervaccinationsterapi t i Primær cancerdiagnose C V Kirurgi og profylaktisk adjuverende behandling A A C N Lokalt tilbagefald eller fjernmetastaser C C I E N Fortløbende lokal og systemisk behandling R E Terapiresistent it t progressiv sygdom Død af dissemineret sygdom
Nye endpoints for testning af cancer vacciner Klassiske endpoints i kemoterapistudier Reduktion af tumorstørrelse Komplet svind af tumorlæsioner Mere passende kliniske endpoint i cancer vaccine studier Sygdomsstabilisering Forlænget overlevelse Udskudt tid til/nedsat risiko for recidiv
Cancervaccine coloncancer 4 Patienter: 723 (randomiseret) pt med stadie II og III sygdom Adjuverende efter kirurgisk resektion 4 Antigen: Irradierede autologe tumorceller 4 Strategi: Tumorceller + BCG intradermalt på ekstremiteter Uge 1,2,3 og evt efter 6 mdr 4 Immunologisk respons: ingen oplysninger 4Klinisk respons: Signifikant længere sygdomsfrit interval. Størst effekt på stadie II 5-årsoverlevelse 87,6% for vaccinerede kontra 72,2 % Hanna et al Clin Cancer Res. 2001
Cancervaccine Nyrecancer 4Patienter: 379 (randomiseret) pt med operabel sygdom (T2-3b, N0-3, M0) Adjuverende efter nefrektomi og glandelresektion 4 Antigen: Lysat af autologe tumorceller forbehandlet med IFNγ 4Strategi: Tumorlysat 6 gange intradermalt på OE, 4 ugers interval 4 Immunologisk respons: Ingen oplysninger 4 Klinisk respons: Signifikant længere sygdomsfrit interval. Størst effekt på stadie T3 (< 2.5 cm) 5-års sygdomsfri overlevelse 77,4% for vaccinerede kontra 67,8 % Dieter et al Lancet. 2004
Cancervaccine Brystcancer 4Patienter: 181: N+(90)/N-(91) brystcancerpatienter pseudorandomiseret: HLA-A2/A3pos +vacc (n=90) HLA-A2/A3neg vacc (n=81) Efter standard kirurgi og adjuverende behandling 4Antigen: HER2 peptid: E75 (HER2 369-377 ) 4Strategi: 1 mg peptid + GM-CSF id 6 gange med 4 ugers interval 4Immunologisk respons: Alle pt havde in vitro og DTH respons 4Klinisk respons: Peoples et al SABCS 2006 Tilbagefaldsraten-RR ved 24 mdr signifikant lavere hos vaccinerede: +Vacc: 5.6% - vacc: 14.8%
4 Patienter: 28 patienter med IgG myelomatose langsomt progredierende stadie I eller asymptomatisk stadie II ingen indikation for kemoterapi 4 Antigen: Idiotype-protein i kombination med IL-12 (n=15) eller IL-12 og GM-CSF (n=13) 4Strategi: vaccinen blev givet id over 110 uger: Induktionsfase: vacc hver 2. uge Vedligeholdelsesfase: vacc hver 4 mdr
Immunologisk og klinisk k respons 4 Id specifikt cellulært l immunologisk i respons: IL-12 gruppe: 5/15 IL-12 og GM-CSF gruppe: 11/13 4 Klinisk respons: median tid til progression (TTP): Immunrespondere (n=16): 106 uger Immun nonrespondere (n=12): 26 uger p= 0,03
Vaccinations associerede ændringer i Treg
Anvendelse af dendritceller til cancervaccinationsterapi nsterapi
Dendritcellers livscyklus Knoglemarv Blodbane Lymfeknude Lymfoid/myeloid Progenitor Precurser DC Immature DC Perifere væv Mature DC Lymfekar
DC præsentation af endogene og eksogene antigener til CD8+cytotoksiske T- lymfocytter og CD4+T helper lymfocytter Eksogen pathway Endogen pathway Krydspræsentation
Fremstilling af dendritceller d DC kilde: mobiliserede stamceller fra perifert blod mononukleære celler fra perifert blod Knoglemarv navlesnors-blod CD34+ / CD34 / CD14+ DC precurser isolering: Opkoncentration af MNC ved densitetsgradient centrifugering Adhærence til plastik Uddifferentiering af immature DC: Stimulation med GM-CSF & IL4 Maturering af DC: Stimulation med TNFα, CD40L, LPS, IFNα IL-6, PgE,IL-1β, TNFα / Poly: IC, TNFα
Antigen præparation Peptider (native / syntetiske) Proteiner (oprensede / rekombinante) mrna, DNA, Tumorekstrakt, tumorlysat cellefusion
dendritic cell-based immunotherapy Leukapheresis Activation of Tumor specific lymphocytes in LN Cytokine stimulation of monocytes Injection of dendritic cells Addition of tumor antigen
Publicerede kliniske DC vaccinationsstudier i Malignitet Antal studier Antal pt Klinisk respons Malignt melanom 27 422 18CR,30PR,4MR,36SD Renalcellecarcinom 14 190 4CR,8PR,4MR,61SD Mamma cancer 6 49 5PR,1SD Prostata cancer 9 291 3CR,19PR,6SD Lunge cancer 5 50 4SD 1 Gastrointestinale cancere 4 48 2PR,1MR,7SD Carcinom (lunge eller GI): 5 95 2CR,3MR,7SD 2 Hoved- & halscancer 1 16 2PR Gynækologiske cancere 3 24 3SD Blærecancer 1 4 1CR,2PR Glioblastom/astrocytom 6 59 7PR,1MR,4SD Lymfom 3 49 14CR, 1PR, 7SD, 1 MRS Leukæmi 3 8 Ingen klinisk respons Myelomatose 8 75 19CCR, 4PR,1SD 4 Samlet 95 1380 42 CR, 80 PR, Svane 137 SD UFL 2006
4 Patienter: 35 patienter med B-celle lymfom. 28 pt med målbar sygdom 7 pt i remission efter kemoterapi 4 Antigen: Idiotype-protein pulset på autologe DC 4Strategi: Ialt 8-69 x 10 6 DC fordelt på 4 vaccinationer iv 3 vacc over 1 mdr, boost efter 2-6 mdr
DC-vaccine studie Lymfom 4 Immunologisk respons: 23/33 Id specifik T-celle eller antistof respons 4 Klinisk respons: 8/28 pt med regression (CR,PR) 16/23 uden progression efter median 43 måneder
CR pt, aksilære LN Præ-vacc 11 mdr post-vacc
Provenge vaccine tættest på godkendelse Første resultater fra fase III studier Studie: dobbeltblind placebokontrolleret Patientgruppe: Dissemineret Prostata cancer N: 127 + 98 = 225 Antigen: rekombinant PAP-protein (prostatic ti acid phosphatase) udtrykt i >95% af prostatacancer Vaccine: Proteinet er pulset på dendritceller Effekt: 3 års OS: 33% mod 15% (p<0.05%) 05%) median survival benefit 4.3 mdr (p=0.01)
Nyt fase II studie - IMPACT IMPACT (IMmunotherapy for Prostate AdenoCarcinoma Treatment) Multi-center, randomiseret, dobbelt-blindt, blindt, placebo- kontrolleret 512 patienter med asymptomatisk eller minimalt symptomatisk metastatisk c.prostata Primært end point var OS Netop offentliggjort (April 2009): Forlænget overlevelse 4.1 mdr (25,8 versus 21.7) Forbedret 3-års overlevelse med 38% (31,7 versus 23 %) Reduceret risiko for død med 22, 5% P= 0,032 Fortsat ingen forskel på TTP AFVENTER FDA GODKENDELSE
Kliniske studier med dendritcellebaserede vacciner på Herlev Hospital Gennemførte studier 1. studie startet i 2001 1 fase I studie og 3 fase I/II studier Brystcancer, nyrecancer, n malignt melanom m I alt 140 patienter