Imunoterapia în bolile neoplazice

Introducere

La începutul secolului trecut, domeniul emergent al oncologiei medicale a ales o abordare citotoxică a terapiei cancerului asupra unei abordări bazate pe imunitate, într-un moment în care nu existau încă dovezi în sprijinul niciunei paradigme. După aproape 120 de ani, datele ştiinţifice au stabilit că: (a) până şi cele mai bune regimuri citotoxice vindecă rar neoplaziile în stadiu terminal şi (b) strategiile care completează şi amplifică răspunsurile imune antitumorale existente oferă cele mai mari şanse de a potenţa remisiunea cancerului. În ciuda acceptării pe scară largă a acestor paradigme de astăzi, capacitatea sistemului imunitar de a recunoaşte şi de a lupta împotriva cancerului a reprezentat un subiect extrem de controversat pentru cea mai mare parte a secolului XX⁽¹⁾. Această paradigmatică modernă, deşi controversată, reprezintă un subiect de interes în domeniul farmaceutic.

Poate că nicio inovaţie nu a avut un impact mai semnificativ asupra medicinei moderne decât dezvoltarea vaccinării, fiind o concretizare revoluţionară realizată pe parcursul secolelor al XVIII-lea şi al XIX-lea.

Procedeul de variolizare prin inoculare cu virusul Variola minor a fost utilizat în China antică, în secolul al III-lea î.H. În Imperiul Otoman, practica variolizării a fost observată în anul 1718 de soţia ambasadorului britanic la Istanbul, lady Mary Wortley Montague, care a popularizat-o la reîntoarcerea în Anglia⁽²⁾.

Dezvoltarea ulterioară a vaccinurilor a trebuit să aştepte ca Antonio Bassi să propună în mod formal teoria germinativă a bolii în anul 1844, pentru ca Louis Pasteur şi Joseph Lister să publice dovezi în sprijinul acestei teorii revoluţionare şi pentru ca Robert Koch să-şi dezvolte postulatele bolii infecţioase între anii 1884 şi 1890. Acest mediu ştiinţific favorabil a determinat dezvoltarea unei game largi de vaccinuri la sfârşitul secolului al XIX-lea şi începutul secolului XX. Începând cu demonstrarea cu succes a vaccinului împotriva rabiei (Pasteur/Roux în 1885), au fost introduse opt vaccinuri importante, care oferă o protecţie substanţială împotriva efectelor severe ale unor boli vechi, cum ar fi ciuma (1897), holera (1917), tifosul (1917 şi 1923), pertussisul (1926), tuberculoza (1927) şi tetanosul (1927). Eforturile au continuat şi în secolul XX, cu dezvoltarea vaccinurilor împotriva bolilor virale, inclusiv febra galbenă (1935), gripa (1945), poliomielita (1955), pojarul (1963), oreionul (1967) şi rubeola (1969)⁽³⁾.

La sfârşitul anului 1981, primul vaccin bazat pe un singur antigen de suprafaţă purificat (HBsAg) a devenit disponibil pentru prevenirea hepatitei B (HBV). Chimia medicamentelor a condus la generarea vaccinurilor polizaharidice fără celule multivalente pentru prevenirea meningitei meningococice (Menomune®, 1981) şi a pneumoniei pneumococice (PneumoVax®, 1983). În acest moment al triumfului ştiinţific, descoperirile suplimentare contemporane au generat optimismul că imunoterapiile pot fi folosite pentru tratarea sau chiar vindecarea cancerului.

Deşi ideea de a folosi sistemul imunitar pentru combaterea bolilor neoplazice a fost nouă în anii 1980, în practică această terapie a fost utilizată de chirurgul William B. Coley, care, la sfârşitul secolului al XIX-lea, a dezvoltat primul tratament imunitar pentru cancer, la Spitalul Rupturat-Crippled, în SUA.

Era modernă a imunologiei este marcată în anul 1957, odată cu descoperirea interferonului de către Isaacs şi Lindenmann, precum şi fondarea Institutului de Cercetare al Cancerului din New York, dedicat dezvoltării tratamentelor imunologice împotriva cancerului, de către fiica lui William Coley, Helen Coley Nauts. În 1959, echipa soţilor Ruth şi John Graham a publicat primul studiu cu privire la vaccinul împotriva cancerului⁽⁴⁾.

Existenţa celulelor T şi rolul critic al răspunsului imun celular în imunitatea adaptativă nu au fost caracterizate pe deplin până la publicaţia lui Jacques Miller în 1967. Au urmat alte descoperiri esenţiale care au dus la utilizarea imunoterapiei în cancer. Acestea au inclus descoperirea şi caracterizarea celulelor dendritice de către Ralph Steinman în 1973, descrierea lui Zinkernagel şi Doherty a restricţiei MHC (major histocompatibility complex) în 1974 şi descrierea celulelor NK (natural killer) de către Eva Klein în 1975.

O clarificare foarte importantă a venit din lucrarea lui Schreiber şi a colegilor săi, care, în anii 1998 şi 2001, au oferit dovezi esenţiale privind supravegherea imună specifică a tumorilor mediată de celulele T, răspunsurile imune antitumorale şi dovezile de evadare imună tumorală. Astfel, pe de o parte, răspunsul imun este eficient ca un supresor al tumorii, iar pe de altă parte, presiunea imună conduce la selectarea celulelor tumorale care ulterior scapă de distrugere prin mecanisme mediate imunologic şi care pot supravieţui într-o gazdă imunocompetentă. Se explică paradoxul aparent al formării tumorilor la persoanele imunocompetente şi se pun bazele descoperirii căilor de epuizare imună induse de tumori⁽¹⁾.

În cele din urmă, au avut loc două evenimente în 2010 şi 2011, care au sprijinit acceptarea imunologiei ca metodă de terapie împotriva bolilor neoplazice. Până la sfârşitul anului 2016, Food and Drug Administration (FDA) a aprobat patru medicamente diferite pentru inhibitori ai punctelor de control, proteina 4 asociată limfocitului T citotoxic CTLA-4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4) şi proteina 1 asociată distrugerii celulare programate PD-1 (programmed cell death protein 1)⁽⁵⁾.

Imunoterapia cancerului

Imunoterapia este un tip de tratament împotriva cancerului care implică sistemul imunitar. Aceasta este un tip de terapie biologică, un tratament care utilizează substanţe obţinute din organisme vii pentru a trata cancerul. Aceste tratamente pot ajuta fie sistemul imunitar să recunoască şi să atace direct celulele canceroase, fie stimulează sistemul imunitar într-un mod general.

Tipurile de imunoterapie care ajută sistemul imunitar să acţioneze direct împotriva afecţiunilor oncologice includ⁽⁶⁾:

• Inhibitorii de puncte de control sunt medicamente care ajută sistemul imunitar să aibă un răspuns mai puternic împotriva unei tumori. Aceste medicamente acţionează prin perturbarea semnalelor celulelor canceroase, expunându-le atacului limfocitelor T. Aceste medicamente nu ţintesc direct tumora, ci interferează cu capacitatea celulelor canceroase de a evita atacul sistemului imunitar.

• Adoptarea transferului de celule (terapia prin transfer de celule T) este un tratament care încearcă să stimuleze capacitatea naturală a celulelor T de a lupta împotriva cancerului. În acest tratament, celulele T sunt preluate din tumoră, cultivate în laborator şi activate cu citokine, iar după ce sunt obţinute în cantităţi suficiente, sunt reinjectate în corpul pacientului.

• Anticorpii monoclonali, cunoscuţi şi ca anticorpi terapeutici, sunt proteine ​​ale sistemului imunitar produse în laborator. Aceşti anticorpi sunt concepuţi pentru a se ataşa la antigene/markeri proteici specifici de pe suprafaţa celulelor neoplazice, ataşarea fiind specifică.

Există un anumit tip de imunoterapie în care anumiţi anticorpi monoclonali marchează celulele canceroase astfel încât acestea să fie mai bine evidenţiate şi alte celule imune sunt avertizate să distrugă celulele neoplazice.

Un alt tip de anticorp monoclonal se poate ataşa la un antigen pe o celulă neoplazică, pentru a bloca un semnal de creştere. Acţionează prin combinarea şi inhibarea receptorului EFGR (gena receptorului factorului de creştere epidermală – epidermal growth factor receptor), receptorul EGFR fiind astfel blocat şi semnalul de creştere nu poate ataşa şi nu poate transmite celulei canceroase să se dividă şi să crească.

Alţi anticorpi monoclonali care sunt utilizaţi în tratamentul cancerului nu provoacă un răspuns din partea sistemului imunitar, ci sunt consideraţi a fi terapie specifică, mai degrabă, decât imunoterapie.

Există şi anticorpi monoclonali conjugaţi, ataşaţi la un medicament chimioterapic sau la o particulă radioactivă. Aceştia transportă citostaticul sau particulele radioactive direct la celulele neoplazice. Anticorpii monoclonali circulă în organism până găsesc antigenul-ţintă. În acest fel există mai puţine leziuni în ţesuturile învecinate tumorii.

• Vaccinurile de tratament, sau vaccinurile terapeutice, sunt utilizate în terapia cancerului prin stimularea răspunsului sistemului imunitar împotriva celulelor canceroase. Vaccinurile de tratament sunt diferite de vaccinurile utilizate în scop profilactic. Celulele neoplazice posedă pe suprafaţa lor antigene specifice (antigene asociate tumorii) pe care celulele sănătoase nu le au sau, dacă sunt prezente, sunt la niveluri mai reduse. Vaccinurile de tratament pot ajuta sistemul imunitar să înveţe sa recunoască şi să reacţioneze la aceste antigene şi să distrugă celulele canceroase.

Tipurile de imunoterapie care sporesc răspunsul imun al organismului pentru a lupta împotriva cancerului includ⁽⁷⁾:

• Citokinele, care sunt proteine mici ​​produse de mai multe tipuri de celule imune (limfocite T, limfocite B, macrofage, mastocite) şi alte tipuri de celule (celule endoteliale, fibroblaste). Acţionează prin intermediul receptorilor celulari de suprafaţă şi au roluri importante în răspunsurile imune normale ale organismului, asigurând echilibrul între răspunsul imun umoral şi celular, reglează maturarea, creşterea şi răspunsul populaţiilor celulare în hematopoieză. Au rol în răspunsul imun în infecţie, inflamaţie, cancer şi traumă.

Cele două tipuri principale de citokine utilizate pentru tratamentul cancerului se numesc interferoni şi interleukine.

• BCG (Bacillus Calmette-Guérin) este o imunoterapie utilizată pentru a trata cancerul vezicii urinare. BCG este un vaccin viu atenuat obţinut din Mycobacterium bovis, folosit ca vaccin împotriva tuberculozei. Utilizat în instilaţii intravezicale, BCG provoacă un răspuns imun împotriva celulelor canceroase. În prezent este în evaluare în studii clinice MTBVAC, un vaccin viu atenuat obţinut din Mycobacterium tuberculosis pentru a înlocui vaccinul BCG.

Celulele tumorale, deşi iniţial au fost considerate monoclonale, prezintă morfologie şi comportament eterogen.

Eterogenitatea a fost explicată în mod tradiţional prin evoluţia clonală a celulelor tumorale care rezultă din acumularea progresivă a unor modificări genetice sau epigenetice multiple. Modificările în micromediile tumorale pot, de asemenea, să promoveze dezvoltarea eterogenităţii celulelor tumorale prin activarea extrinsecă a anumitor căi de semnalizare a celulelor tumorale. Mai mult, studii recente au sugerat că eterogenitatea este un rezultat al organizării ierarhice a celulelor tumorale de către un subset de celule cu trăsături de celule stem, sau progenitoare, cunoscute sub numele de celule stem canceroase (CSC)⁽⁸⁾.

Conceptul de cancer ca o boală anormală a celulelor stem a fost propus pe baza proprietăţilor similare ale celulelor canceroase şi a celulelor stem normale de a se reînnoi, a se diferenţia şi de a produce descendenţi eterogeni, de a se divide într-un mod nelimitat.

Ipoteza CSC a fost recent validată experimental prin identificarea unui subset al unor celule marker-pozitive care se autoreînnoiesc cu o organizare ierarhică. Capacitatea de autoreînnoire este confirmată de creşterea clonogenică in vitro şi de tumorigenicitatea in vivo.

CSC sunt o subpopulaţie de celule maligne şi oncogene care se autoreînnoiesc şi care conduc la iniţierea şi progresia tumorii. Acestea au un rol esenţial în iniţierea, progresia tumorii, rezistenţa la moartea celulelor, rezistenţa la terapie, recidiva tumorii după tratament şi remisiune, alături de producerea de metastaze^(8,9).

Unele celule neoplazice pot disemina prin desprinderea din tumora în care s-au format, trec în sânge sau în limfă şi se pot fixa în alte ţesuturi în care ajung, unde pot forma noi tumori. Chiar dacă doar un procentaj foarte mic de celule neoplazice desprinse din cele câteva milioane de celule care se desprind din tumora primară în fiecare zi supravieţuiesc, pentru a forma o tumoră secundară, numărul mare de celule migrate duce în final la apariţia metastazelor⁽¹⁰⁾.

Biomarkerii tumorali sunt molecule produse de celulele tumorale sau de alte celule ale corpului ca răspuns la celulele canceroase. Biomarkerii ajută la caracterizarea modificărilor din tumoră. În trecut, pacienţii cu un anumit tip de cancer primeau toţi acelaşi tratament, dar cercetările au arătat că tumorile au caracteristici unice chiar şi la acelaşi tip de cancer. Clinicienii utilizează biomarkerii tumorali pentru a avea mai multe informaţii despre tumora pacientului şi pentru a recomanda cel mai eficient tratament pentru acel tip de cancer⁽¹¹⁾.

Deoarece tumorile sunt eterogene şi prezintă profiluri genetice şi epigenetice distincte, un singur biomarker poate să nu aducă suficiente informaţii pentru a avea un prognostic privind evoluţia bolii pacientului şi a răspunsului la tratament.

Exemple de biomarkeri tumorali sunt caracteristicile moleculare ale celulelor neoplazice, incluzând mutaţiile EGFR în cancerul pulmonar; instabilitatea microsatelitară (MSI – Microsatellyte Instability) în cancerul colorectal; receptorul estrogen 1 (ESR1 – Estrogen Receptor 1), receptorul progesteron (PGR – Progesteron Receptor 1) şi expresia tirozin kinazei 2 a receptorului erb-b2 (ERBB2/ HER2) în cancerul de sân; fuziunea genei TMPRSS2-ERG în cancerul de prostată. Această rearanjare are loc între o genă reglată cu androgeni, TMPRSS2 (transmembrană protează serină 2, 21q22.3) şi un membru al familiei factorului de transcripţie ETS, cel mai frecvent ERG (v-ets eritroblastoză virus E26 oncogen homolog, 21q22.2), rezultând un produs de fuziune genică. În plus faţă de markerii tumorali, factorii gazdei care includ răspunsul imun la prezenţa tumorii pot determina evoluţia tumorii sau pot servi ca biomarkeri informativi.

În timpul carcinogenezei, celulele tumorale interacţionează cu micromediul complex care este compus din celulele gazdei, o matrice extracelulară, incluzând celule mezenchimale, celule endoteliale vasculare şi celule inflamatorii sau imune. Celulele inflamatorii şi imune sunt prezente în grade diferite în micromediul tumoral şi pot fi observate în mod obişnuit la examenul anatomopatologic.

Micromediul tumoral furnizează elemente nutritive, oxigen, factori de creştere, citokine şi alţi mediatori chimici care susţin proliferarea tumorală, supravieţuirea, invazia şi metastazarea celulelor canceroase.

Sistemul imunitar poate răspunde la prezenţa celulelor canceroase în două moduri: prin reacţia împotriva antigenelor specifice tumorilor (molecule care sunt unice pentru celulele canceroase) sau prin reacţia împotriva antigenelor asociate tumorii (molecule care sunt exprimate diferit de celulele canceroase şi celulele normale)⁽¹²⁾.

Ipoteza imunosupresivă susţine că sistemul imunitar recunoaşte celulele maligne ca agenţi străini şi le elimină. Această idee a fost controversată până la înţelegerea mecanismelor imunităţii antitumorale, odată cu dezvoltarea tehnicilor de testare.

Procesul denumit editare imună (immunoediting) a cancerului este un proces în care sistemul imunitar poate duce la restrângerea sau la promovarea dezvoltării tumorii. Există trei faze: eliminare, echilibru şi evadarea tumorală.

Relaţia dintre sistemul imunitar şi cancer este complexă şi dinamică. În timp ce există o serie de scenarii în care sistemul imunitar exercită o supraveghere antineoplazică, există şi alte situaţii în care procesele imune contribuie la transformarea şi progresia tumorilor maligne.

Faza de eliminare este dificil de studiat, iar dovezile clare ale existenţei sale sunt limitate la om, deoarece se consideră că eliminarea are loc într-o etapă preclinică şi adesea reprezintă rezoluţia procesului bolii. Eliminarea a fost considerată a fi efectuată de sistemele imunitare înnăscute şi adaptive, precum şi de NK, celule natural ucigaşe T (NKT), grupul limfocitelor T citotoxice/supresoare CD8c/CD8s, macrofagele şi celulele dendritice participante la prezentarea, recunoaşterea şi lizarea celulelor care prezintă antigene tumorale.

Eliminarea este adesea limitată, iar unele celule tumorale scapă de faza eliminării, având un fenotip neimunogen, şi sunt selecţionate pentru creştere. În această fază există un echilibru dinamic între imunitatea antitumorală şi celulele tumorale. Dezvoltarea cancerului a fost demonstrată la pacienţii transplantaţi cu tumori derivate de la donatori, chiar şi atunci când nu a fost găsită nicio manifestare clinică a cancerului. Acest lucru sugerează existenţa unui stadiu de echilibru. Se consideră că echilibrul este menţinut de imunitatea adaptativă.

În cele din urmă, faza de evadare tumorală este stadiul în care celulele tumorale care nu sunt detectabile sau au dezvoltat mecanisme pentru a evita recunoaşterea imunităţii şi liza se selectează şi continuă să crească într-o manieră necontrolată, ducând la apariţia malignităţii. În timpul fazei de evadare, variantele celulelor neoplazice selectate în faza de echilibru creează o breşă în apărarea imună a organismului, la care se adaugă diverse modificări genetice şi epigenetice care le conferă rezistenţă la detecţia de către celulele imune⁽¹³⁾.

Aproximativ 40% din toate glioblastoamele au amplificată gena EGFR şi aproximativ jumătate dintre aceste tumori exprimă varianta EGFRvIII. Rolul prognostic al EGFRvIII la pacienţii cu glioblastom amplificat cu EGFR şi modificările exprimării EGFRvIII în glioblastoamele recurente versus cele primare rămân controversate, dar astfel de date sunt foarte relevante pentru terapiile specializate pe EGFRvIII⁽¹⁴⁾.

În plus faţă de inducerea unei stări imunosupresive, o altă paradigmă în imunologia tumorală este tendinţa tumorilor de a minimiza expunerea antigenelor lor, ceea ce are ca rezultat un alt mecanism de evaziune a imunităţii antitumorale. Lipsa relativă a unui repertoriu antigenic specific tumoral şi deprecierea prezentării antigenice a complexului major de histocompatibilitate MHC clasa I duc la scăderea răspunsului imun antitumoral. Tumorile pot suprima imunitatea atât sistemic, cât şi în micromediul tumorii. În plus faţă de producerea de molecule imunosupresoare, cum ar fi factorul de creştere β (TGF-β – transforming growth factor beta) transformant şi ligandul Fas solubil (o proteină transmembranară), multe tumori umane produc enzima imunosupresoare indoleamină-2, 3-dioxigenază (IDO). Această enzimă a fost cunoscută anterior pentru rolul său în toleranţa maternă la antigenele fătului şi, mai recent, ca reglator al autoimunităţii care mediază inhibarea activării celulelor T.

Micromediul tumorii poate fi dominat de celulele T reglatoare care suprimă celulele T efectoare antitumorale prin producerea citokinelor imunosupresoare TGF-β şi a interleukinei IL‑10. Numărul mare al acestor celule poate fi detectat în cancerul pulmonar cu celule mici şi în cancerul ovarian. Tumorile care produc TGF-β pot transforma celulele T efectoare antitumorale în celulele T reglatoare, evitând astfel distrugerea lor propriu-zisă de către celulele imune. Efectele imunosupresoare ale unei tumori pot fi, de asemenea, sistemice. O creştere a celulelor T reglatoare a fost găsită în sângele periferic al pacienţilor cu cancer de gât sau cu melanom. Pacienţii cu cancer colorectal sau cu cancer pancreatic au un număr crescut de celule supresoare activate, derivate din celulele mieloide (MDSC – myeloid derived suppressor cells), care suprimă activitatea limfocitelor T antitumorale⁽¹⁵⁾.

Concluzii

În prezent există cunoştinţe detaliate privind bazele moleculare ale cancerului pentru a permite un tratament personalizat bazat pe secvenţierea genomică a celulelor canceroase individuale.

Imunoterapia se referă la tratamente care utilizează propriul sistem imunitar al organismului pentru combaterea bolilor; imunooncologia implică în mod specific imunoterapia îndreptată împotriva afecţiunilor oncologice. Imunoterapia include o varietate de tratamente care funcţionează în moduri diferite: unele sunt destinate să stimuleze sistemul imunitar de apărare într-un mod general, altele ajută sistemul imunitar să recunoască şi să atace celulele canceroase în mod specific. Medicamentele folosite în imunoterapie stimulează sistemul imunitar al organismului să atace celulele canceroase pentru a opri sau a încetini creşterea lor ori pentru a limita capacitatea lor de a se răspândi. Datele clinice generate în principal în ultimii cinci ani arată că suntem în epoca de aur a descoperirilor şi utilizării terapiilor imune.

Imunooncologia pare a fi un viitor foarte promiţător pentru terapia afecţiunilor oncologice, folosind ­anticorpi anti-CTLA-4 şi anti-PD-1 sau transferând celule T adoptive pentru blocarea semnalizării imune inhibitoare.

Inhibitorii punctelor de control acţionează asupra proteinelor de suprafaţă ale celulelor canceroase, permiţând recunoaşterea acestora de către limfocitele T. Terapiile cu CAR se concentrează pe limfocitele T, recoltate de la pacient sau de la donator şi procesate astfel încât să aibă ca ţintă antigenele de pe suprafaţa celulelor canceroase. Aceste noi terapii nu sunt însă perfecte, mai mult de jumătate dintre pacienţii trataţi în monoterapie cu inhibitori de puncte de control nerăspunzând la tratament, iar alţi pacienţi prezentând efecte adverse.

Clinicienii şi pacienţii au nevoie de teste de laborator care să identifice pacienţii care pot beneficia de imunoterapie şi, de asemenea, să identifice pacienţii cu risc de a dezvolta reacţii adverse. Cu toate acestea, în ciuda faptului că sunt promiţătoare, aceste noi terapii sunt departe de a fi perfecte şi reprezintă, în unele tipuri de cancere, o alternativă la terapia chimioterapică şi radioterapică.