Νεότερες εξελίξεις: θεραπευτικά εμβόλια κατά του καρκίνου

Η θεραπευτική χρήση των εμβολίων κατά του καρκίνου έχει επανέλθει στο κλινικό προσκήνιο κατά την τελευταία δεκαετία. Αυτό έχει γίνει εφικτό ...

Η θεραπευτική χρήση των εμβολίων κατά του καρκίνου έχει επανέλθει στο κλινικό προσκήνιο κατά την τελευταία δεκαετία. Αυτό έχει γίνει εφικτό χάρη σε αρκετούς παράγοντες που έχουν διευκολύνει τον σχεδιασμό βελτιωμένων εμβολίων, όπως την καλύτερη κατανόηση της έμφυτης ανοσολογικής απόκρισης του ανθρώπινου οργανισμού και του εύρους των καρκινικών αντιγόνων και την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών χορήγησης του αντιγόνου.

Τα θεραπευτικά αντικαρκινικά εμβόλια έχουν ως στόχο να επάγουν την υποχώρηση του καρκινικού όγκου, να εξαλείψουν την ελάχιστη υπολειμματική ασθένεια, να καθιερώσουν μία μακράς διάρκειας αντινεοπλασματική ανοσολογική μνήμη και να αποφευχθούν οι μη ειδικές ή ανεπιθύμητες ενέργειες.

Τα εμβόλια κατά του καρκίνου τυπικά περιλαμβάνουν την εξωγενή χορήγηση επιλεγμένων καρκινικών αντιγόνων σε συνδυασμό με ανοσοενισχυτικά που ενεργοποιούν τα δενδριτικά κύτταρα ή τη χορήγηση δενδριτικών κυττάρων αφού προηγουμένως έχουν ‘φορτωθεί’ σε αυτά τα αντιγόνα. Οι βασικές αρχές που απαιτούνται για τον επιτυχή θεραπευτικό εμβολιασμό κατά των καρκινικών όγκων περιλαμβάνουν τα εξής:

• τη χορήγηση μεγάλων ποσοτήτων υψηλής ποιότητας αντιγόνων στα δενδριτικά κύτταρα
• τη βέλτιστη ενεργοποίηση των δενδριτικών κυττάρων
• την επαγωγή ισχυρών και παρατεταμένων αποκρίσεων των CD4+ βοηθητικών Τ λεμφοκυττάρων και των κυτταροτοξικών Τ λεμφοκυττάρων
• τη διήθηση του καρκινικού μικροπεριβάλλοντος, και
• την ανθεκτικότητα και διατήρηση της ανοσολογικής απόκρισης.

Μεταξύ των εμβολιαστικών τεχνολογιών μέσω των οποίων εξασφαλίζεται η χορήγηση ικανοποιητικής ποσότητας καρκινικών αντιγόνων περιλαμβάνονται τα εμβόλια DNA, τα εμβόλια RNA και τα εμβόλια συνθετικών μακρών πεπτιδίων (εικόνα 1).

Με αυτές τις εμβολιαστικές προσεγγίσεις, τα καρκινικά αντιγόνα χορηγούνται απευθείας στον ασθενή είτε υποδόρια, ενδομυϊκά, ενδοφλέβια ή κατευθείαν στους λεμφαδένες, και είναι εφικτή η επαγωγή της ισχυρής απόκρισης των Τ κυττάρων και η επίτευξη θεραπευτικών αποτελεσμάτων σε ήδη εγκατεστημένη νόσο. Πέρα από την άμεση χορήγηση των αντιγόνων με κάθε μία από τις παραπάνω τεχνολογίες, τα καρκινικά αντιγόνα μπορούν επίσης να «φορτωθούν» σε δενδριτικά κύτταρα προερχόμενα από τους ασθενείς και κατόπιν να επανεγχυθούν σε αυτούς (εικόνα 1).

Το παρόν άρθρο, χρησιμοποιώντας ως βασική πηγή την πρόσφατη ανασκόπηση των M. Saxena, S. van der Burg, C. Melief, και N. Bhardwaj, δημοσιευμένη το 2021 στο διακριτό περιοδικό Nature Reviews Cancer,[1] συνοψίζει τις διαθέσιμες τεχνολογίες των αντικαρκινικών εμβολίων, καθώς και διάφορα θεραπευτικά εμβόλια κατά του καρκίνου που βρίσκονται υπό κλινική ανάπτυξη (πίνακας 1).

Απευθείας χορήγηση των αντιγόνων Εμβόλια DNA

Τα εμβόλια DNA κατασκευάζονται εύκολα, φέρουν ενσωματωμένα ανοσοενισχυτικά και, όπως τα εμβόλια RNA και τα εμβόλια πεπτιδίων, αντιπροσωπεύουν μία εμβολιαστική πλατφόρμα που περιλαμβάνει τη χορήγηση των καρκινικών αντιγόνων σε συμπυκνωμένη περιεκτικότητα.

Ωστόσο, συγκριτικά με τις άλλες διαθέσιμες τεχνολογίες, με τα εμβόλια DNA απαιτούνται επιπλέον βήματα κατόπιν του εμβολιασμού και πριν από τη διασταυρούμενη παρουσίαση των αντιγόνων από τα δενδριτικά κύτταρα, αυτά της μεταγραφής και μετάφρασης του φερόμενου DNA (εικόνα 1). Τα εμβόλια DNA είναι πιο αποτελεσματικά στο να οδηγήσουν σε επαρκή επεξεργασία και παρουσίαση των αντιγόνων για την επαγωγή των αποκρίσεων των CD4+ και CD8+ Τ λεμφοκυττάρων όταν χορηγούνται σε σχετικά υψηλές δόσεις δια μέσω ενδομυϊκής ένεσης σε συνδυασμό με ηλεκτροδιάτρηση.

Η αποτελεσματικότητα των εμβολίων DNA έχει δειχθεί κλινικά, με μια κλινική μελέτης φάσης ΙΙβ να δημοσιεύει το 2015 ότι το εμβόλιο VGX-3100, το οποίο είναι ένα εμβόλιο DNA κατά των ογκογονιδίων Ε6 και Ε7 των ιών HPV 16 και HPV 18, σχετίστηκε με κλινικές αποκρίσεις σε ασθενείς με προκακοήθη υψηλού βαθμού ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία τραχήλου (CIN 2/3).

Συγκεκριμένα, μεταξύ των μη εμβολιασμένων, ελεγχόμενων με εικονικό φάρμακο ασθενών, το 30,6% παρουσίασε αυθόρμητη υποχώρηση των αλλοιώσεων, ενώ, μεταξύ των εμβολιασμένων ασθενών, το 49,5% παρουσίασε πλήρη υποχώρηση των αλλοιώσεων.[2]

Πρόσφατα, ένα συνθετικό εμβόλιο DNA νεοαντιγόνων (τα οποία είναι μοναδικά αντιγόνα για τον κάθε καρκινικό όγκο) δείχθηκε να προκαλεί σημαντικές αποκρίσεις των CD8+ Τ λεμφοκυττάρων σε συνδυασμό με αντικαρκινική ανοσία σε μοντέλο όγκου ποντικών.[3] Σε μία άλλη μελέτη σε ποντίκια, υιοθετήθηκε μία ενδιαφέρουσα, καινοτόμα προσέγγιση ώστε να επιτευχθεί ισχυρή επαγωγή των CD8+ T λεμφοκυττάρων: το DNA που κωδικοποιεί το αντιγόνο της επιλογής ενώθηκε με το DNA της χημειοκίνης CCL3, επάγοντας εξαιρετικές αποκρίσεις των CD8+ T λεμφοκυττάρων έναντι του HIV-1.[4] Αυτή η ιδέα μπορεί να αποτελέσει τη βάση για την ανάπτυξη αντίστοιχων εμβολίων DNA κατά του καρκίνου, καθιστώντας δυνατή τη βελτιωμένη στόχευση συγκεκριμένων υποομάδων των δενδριτικών κυττάρων και την επαγωγή επιλεκτικών αποκρίσεων των T λεμφοκυττάρων και αντισωμάτων έναντι των χορηγούμενων καρκινικών αντιγόνων – πράγματι, αυτή η τεχνική πρόσφατα αδειοδοτήθηκε για εφαρμογή σε εμβόλια DNA νεοαντιγόνων κατά του καρκίνου.

Εικόνα 1α. Απλοποιημένη απεικόνιση των διάφορων εμβολιαστικών τεχνολογιών χορήγησης των καρκινικών αντιγόνων.[1] Συντμήσεις: ΔΚ – Δενδριτικό Κύτταρο, cDCx – conventional Dendritic Cell type x (όπου x= αριθμός τύπου κυττάρου), MHC – Major Histocompatibility Complex, MoDC – Monocyte-derived Dendritic Cells, mRNA – messenger RNA, pDC – plasmacytoid Dendritic Cells.

• Eμβόλια RNA

Όπως και τα εμβόλια DNA, τα εμβόλια RNA κατασκευάζονται σχετικά απλά και περιέχουν ενσωματωμένα ανοσοενισχυτικά. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα εμβόλια DNA, δεν απαιτείται το στάδιο της μεταγραφής και συνεπώς τα εμβόλια RNA είναι ένα βήμα πιο κοντά στην έκφραση του πρωτεϊνικού αντιγόνου και στην επεξεργασία και παρουσίαση του από τα μόρια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (major histocompatibility complex – MHC). Τα εμβόλια RNA ενίονται απευθείας στους λεμφαδένες των ασθενών και επίσης ενδοφλέβια ως νανοσωματίδια λιποσυμπλεγμάτων.

Μία μελέτη που συμπεριέλαβε ασθενείς με μελάνωμα ανέφερε ότι η χορήγηση με ένεση απευθείας στους λεμφαδένες ενός εμβολίου mRNA που κωδικοποιεί δέκα εξατομικευμένα νεοαντιγόνα οδήγησε σε αξιοσημείωτη αντικαρκινική ανοσολογική απόκριση και στη μείωση του αριθμού των μεταστατικών επεισοδίων μετά τον εμβολιασμό σε σχέση με το διάστημα προ του εμβολιασμού.

Επιπλέον, κατόπιν υποτροπής της νόσου, ένας ασθενής παρουσίασε πλήρη υποχώρηση όλων των βλαβών μετά από τη λήψη θεραπείας έναντι του PD1. Ένας δεύτερος ασθενής που υποτροπίασε δεν ανταποκρίθηκε στη θεραπεία έναντι του PD1, αλλά προέκυψε ότι αυτός ο ασθενής παρουσίασε πλήρη απώλεια της έκφρασης των ανθρώπινων λευκοκυτταρικών αντιγόνων (HLA – Human Leukocyte Antigens) τάξης Ι των καρκινικών κυττάρων εξαιτίας μίας μεταλλαγής στο γονίδιo β2m (beta 2 microglobulin).[5]

Στα ενδοφλεβίως χορηγούμενα εμβόλια RNA, τα ‘φορτωμένα’ με RNA σωματίδια λιποσυμπλεγμάτων έχουν την ενδιαφέρουσα ιδιότητα να εισέρχονται επιλεκτικά στα δενδριτικά κύτταρα του σπληνός και των λεμφαδένων σε όλο το σώμα, επάγοντας μια πιο ισχυρή ανοσολογική απόκριση σε σχέση με τη στόχευση ενός μόνο λεμφαδένα όπως γίνεται κατά την υποδόρια, ενδοδερμική ή ενδομυϊκή ένεση.

Τα πρώτα αποτελέσματα μίας κλινικής μελέτης φάσης Ι που εφάρμοσε αυτού του τύπου τον εμβολιασμό σε τρεις ασθενείς με μελάνωμα τελευταίου σταδίου ήταν ενθαρρυντικά.[6] Πρόσφατα, ένα ενδοφλέβια χορηγούμενο εμβόλιο RNA λιποσυμπλεγμάτων, αποτελούμενο από τέσσερα αντιγόνα σχετιζόμενα με το μελάνωμα (NY-ESO-1, MAGE-A3, τυροσινάση και TPTE [Transmembrane Phosphatase with Tensin homology]), προκάλεσε ισχυρές αποκρίσεις των Τ λεμφοκυττάρων, οι οποίες συσχετίστηκαν με κλινικά ανθεκτικές μερικές αποκρίσεις σε συνδυασμό με θεραπεία κατά του PD1 σε ασθενείς που παρουσίασαν ανθεκτικότητα στη θεραπεία κατά του PD1 πριν από τη χορήγηση της συνδυαστικής θεραπείας.[7]

Εικόνα 1β. Απλοποιημένη απεικόνιση των διάφορων εμβολιαστικών τεχνολογιών χορήγησης των καρκινικών αντιγόνων.[1] Συντμήσεις: ΔΚ – Δενδριτικό Κύτταρο, cDCx – conventional Dendritic Cell type x (όπου x= αριθμός τύπου κυττάρου), MHC – Major Histocompatibility Complex, MoDC – Monocyte-derived Dendritic Cells, mRNA – messenger RNA, pDC – plasmacytoid Dendritic Cells.

Σε μια προκλινική μελέτη σε μοντέλα μελανώματος ποντικών, η ενσωμάτωση στο RNA μίας ανοσοδιεγερτικής αλληλουχίας RIG-1, σε συνδυασμό με ένα αντίσωμα έναντι του CTLA-4, οδήγησε σε αύξηση της αντινεοπλασματικής αποτελεσματικότητας του εμβολίου.[8] Σε μια άλλη προκλινική μελέτη ποντικών, ένα εμβόλιο RNA κατευθυνόμενο κατά του στόχου της θεραπείας με Τ λεμφοκύτταρα που φέρουν χιμαιρικό υποδοχέα αντιγόνου (CAR-T [Chimeric Antigen Receptor T] cells) δείχθηκε ότι είναι ικανό για να επεκτείνει τη θεραπευτική δράση των κυττάρων CAR-T έναντι της πρωτεΐνης στενοσυνδέσμων κλαουδίνη 6, η οποία εκφράζεται σε ορισμένους συμπαγείς καρκίνους.[9]

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο κατάλληλος εμβολιασμός μπορεί να οδηγήσει στην υπερκέραση της ανοσολογικής ανοχής στα καρκινικά αντιγόνα και να αυξήσει τη δραστικότητα άλλων κυτταρικών θεραπειών. Το κλινικό όφελος των εμβολίων RNA μένει να επιβεβαιωθεί σε τυχαιοποιημένες κλινικές μελέτες.

Εικόνα 2. Ρύθμιση και στάδια της ανοσολογικής απόκρισης κατά του καρκινικού όγκου.[1] Συντμήσεις (όπου x= εκάστοτε αριθμός του τύπου του πρωτεϊνικού/κυτταρικού παράγοντα): ΔΚ – Δενδριτικό Κύτταρο, ΕΔ – Ενδοπλασματικό Δίκτυο, CCLx – C-C chemokine Ligand x, CCRx – C-C chemokine Receptor type x, CDx – Cluster of Differentiation protein x, CXCLx – C-X-C motif chemokine Ligand x, CXCRx – C-X-C motif chemokine Receptor x, ERAP1 – Εndoplasmic Reticulum Aminopeptidase 1, , fDC – follicular Dendritic Cell, FLT3 – Fms-Like Tyrosine kinase 3, FLT3L – Fms-Like Tyrosine kinase 3 Ligand, IFNα – type I interferon alpha, IFNβ – type I interferon beta, IL-x – Interleukin x, TAA – Tumour-Associated Antigen, TAP – Transporter Associated with Antigen, TCR – T Cell Receptor, XCL1 – X-C motif Ligand 1.

• Εμβόλια συνθετικών μακρών πεπτιδίων

Αρχικά, η τεχνολογία των εμβολίων συνθετικών πεπτιδίων περιλάμβανε τη χορήγηση μικρών πεπτιδίων που είχαν μέγεθος ακριβώς τόσο όσο επαρκούσε για την πρόσδεση στα μόρια MHC τάξης Ι. Παρόλο που τα εμβόλια μικρών συνθετικών πεπτιδίων προκαλούν ισχυρές αποκρίσεις των T λεμφοκυττάρων, αυτές οι αποκρίσεις είναι μη βέλτιστες για διάφορους λόγους.

Μεταξύ αυτών, τα μικρά πεπτίδια προσδένονται εξωγενώς στα μόρια HMC τάξης Ι σε όλα τα κύτταρα που τα εκφράζουν (δηλαδή σε όλα τα εμπύρηνα κύτταρα), ενώ το ιδανικό θα ήταν να προσδένονταν μόνο στα δενδριτικά κύτταρα, τα οποία εκφράζουν τα συνδιεγερτικά μόρια που είναι απαραίτητα για την ορθή απόκριση των Τ λεμφοκυττάρων.

Τη λύση σε αυτό το ζήτημα προσέφεραν τα εμβόλια των συνθετικών μακρών πεπτιδίων, η χορήγηση των οποίων οδηγεί σε παρουσίαση των αντιγόνων αποκλειστικά από τα δενδριτικά κύτταρα και μόνο στους λεμφαδένες που παροχετεύουν το χορηγούμενο εμβόλιο.

Πράγματι, τα εμβόλια μακρών πεπτιδίων μήκους 25-35 αμινοξέων χρειάζεται να περάσουν από ένα στάδιο επεξεργασίας που μόνο τα επαγγελματικά αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα (professional antigen presenting cells), όπως είναι τα δενδριτικά κύτταρα, μπορούν να επιτύχουν, εξασφαλίζοντας τοιουτοτρόπως τη βέλτιστη παρουσίαση των αντιγόνων στα μόρια MHC τάξης Ι (εικόνα 2).

Η επιλογή του κατάλληλου ανοσοενισχυτικού είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη βέλτιστη επαγωγή της ανοσολογικής απόκρισης στα εμβόλια συνθετικών μακρών πεπτιδίων. Ισχυρές και ανθεκτικές αποκρίσεις των Τ λεμφοκυττάρων έχουν επιτευχθεί με εμβόλια συνθετικών μακρών πεπτιδίων αναμειγμένων σε ανοσοενισχυτικό IFA (Incomplete Freund’s Adjuvant) σε μελέτες πειραματόζωων και κλινικές μελέτες που συμπεριέλαβαν ασθενείς με προκακοήθη και κακοήθη νόσο επαγόμενη από τον ιό HPV 16 [10],[11],[12],[13] – μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται και οι πρώτες κλινικές μελέτες που απέδειξαν την αποτελεσματικότητα των εμβολίων συνθετικών μακρών πεπτιδίων ως μονοθεραπεία κατά των προκαλούμενων αλλοιώσεων από τον ιό HPV 16. [10],[11] Επιπρόσθετα, εμβόλια μακρών πεπτιδίων του σχετιζόμενου με το μελάνωμα αντιγόνου NY-ESO-1, αναμειγμένα σε IFA, έχουν δειχθεί κλινικά να προκαλούν ισχυρές αποκρίσεις των CD4+ και CD8+ T λεμφοκυττάρων.[14],[15]

Τελικώς, παρόλο που λίγες κλινικές μελέτες έχουν συστηματικά αξιολογήσει τη σημασία των διαφορετικών οδών χορήγησης και τη δοσολογία των εμβολίων συνθετικών μακρών πεπτιδίων, οι οδοί της υποδόριας και ενδομυϊκής χορήγησης έχουν δειχθεί ότι αποτελεσματικά «παραδίδουν» τα αντιγόνα στον οργανισμό.

• Χορήγηση των αντιγόνων μέσω της «φόρτωσής» τους σε δενδριτικά κύτταρα

Μία ακόμα τεχνολογία εμβολίων κατά του καρκίνου που έχει δοκιμαστεί σε αρκετές μελέτες είναι αυτή των εμβολίων δενδριτικών κυττάρων, η οποία περιλαμβάνει τη χορήγηση δενδριτικών κυττάρων που έχουν απομονωθεί ή καλλιεργηθεί από αίμα, ενεργοποιηθεί μέσω ανοσοενισχυτικών και τελικώς «φορτωθεί» με τα καρκινικά αντιγόνα (εικόνα 1). Τα εμβόλια δενδριτικών κυττάρων χορηγούνται ενδοδερμικά, υποδόρια ή ακόμα και ενδοφλέβια.

Σε ασθενείς με μελάνωμα, ο εμβολιασμός με δενδριτικά κύτταρα, στα οποία είχαν ‘φορτωθεί’ νεοαντιγόνα του μελανώματος, έχει δειχθεί ότι επάγει την εξειδικευμένη απόκριση των CD8+ T λεμφοκυττάρων έναντι των συγκεκριμένων νεοαντιγόνων.[16] Σε μελέτες που έγιναν σε ποντίκια έχει δειχθεί ότι τα ενιόμενα δενδριτικά κύτταρα χρησιμεύουν ως κύτταρα δότες των αντιγόνων, μεταφέροντας τα αντιγόνα σε ενδογενή δενδριτικά κύτταρα που επιτελούν τη διασταυρούμενη παρουσίαση τους.[17],[18]

Οι περισσότερες κλινικές μελέτες χρησιμοποιούν για τους εμβολιασμούς δενδριτικά κύτταρα προερχόμενα από μονοκύτταρα, τα οποία έχουν διαφοροποιηθεί ex vivo, κυρίως επειδή μέχρι σήμερα είναι αδύνατη η απόκτηση άλλων, περισσότερο σχετικών, υποομάδων δενδριτικών κυττάρων σε επαρκείς αριθμούς για να πραγματοποιηθεί ο εμβολιασμός.

Ωστόσο, τα δενδριτικά κύτταρα που προέρχονται από μονοκύτταρα δεν διαθέτουν το πλήρες ρεπερτόριο των συνδιεγερτικών μορίων και των μηχανισμών της διασταυρούμενης παρουσίασης των αντιγόνων που άλλες υποομάδες δενδριτικών κυττάρων διαθέτουν. Συγκεκριμένα, διάφορες υποομάδες δενδριτικών κυττάρων είναι εξειδικευμένες για να επιτελούν μοναδικές λειτουργίες.

Ενώ αυτές οι λειτουργίες δεν αλληλοαποκλείονται, η υποομάδα συμβατικών δενδριτικών κύτταρων τύπου 1 έχει δειχθεί ότι είναι ανώτερη στη διασταυρούμενη παρουσίαση και στην ενεργοποίηση των CD8+ Τ λεμφοκυττάρων, ενώ η υποομάδα συμβατικών δενδριτικών κυττάρων τύπου 2 έχει αναγνωριστεί για την ικανότητα της να επάγει τα CD4+ Τ λεμφοκύτταρα.

Συνεπώς, δεν είναι γνωστό ακόμα εάν η χρήση στα εμβόλια άλλων υποομάδων δενδριτικών κυττάρων, μοναδικά ή σε συνδυασμό, θα μετατοπίσει τον ρόλο των δενδριτικών κυττάρων προς αυτόν των αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων ή των κυττάρων δοτών των αντιγόνων, και κατά πόσο αυτό θα επηρεάσει το αποτέλεσμα του εμβολιασμού.

Στο μέλλον, σημαντικές βελτιώσεις στα συστήματα κυτταρικών καλλιεργειών θα επιτρέψουν την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων των επιθυμητών υποομάδων δενδριτικών κυττάρων από αίμα ομφάλιου λώρου και από βλαστοκύτταρα προερχόμενα από μονοπύρηνα κύτταρα περιφερικού αίματος ενηλίκων, για τη χρήση τους σε κλινικές μελέτες.

Οι υποομάδες δενδριτικών κυττάρων που θα προέρχονται από αυτά τα συστήματα καλλιεργειών θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό του πραγματικού δυναμικού των εμβολίων δενδριτικών κυττάρων στην επαγωγή μίας θεραπευτικής αντινεοπλασματικής απόκρισης.

Πίνακας 1. Ολοκληρωμένες Ή υπό ανάπτυξη κλινικές μελέτες θεραπευτικών εμβολίων κατά του καρκίνου[19],[20]

 

---

Η μοναδικότητα των νεοαντιγόνων[20]

Τα εμβόλια που βασίζονται στα νεοαντιγόνα είναι εξατομικευμένες και εξειδικευμένες εναντίον συγκεκριμένου καρκινικού όγκου θεραπείες, οι οποίες τυπικά στοχεύουν πολλαπλά νεοπλασματικά αντιγόνα που είναι μοναδικά για τον/την κάθε ασθενή.

Για να συμπεριληφθούν αυτά τα μοναδικά αντιγόνα σε μια εξατομικευμένη θεραπεία, πρέπει πρώτα να αναγνωριστεί και να επιβεβαιωθεί η έκφραση μη συνώνυμων σωματικών μεταλλάξεων, οι οποίες εκφράζονται μόνο στον καρκινικό όγκο του ασθενούς, συνεπώς λαμβάνεται βιοψία του νεοπλασματικού ιστού η οποία αναλύεται περαιτέρω με αλληλούχιση όλων των εξωνίων και του RNA. Οι μεταλλάξεις αναλύονται χρησιμοποιώντας αλγορίθμους πρόβλεψης επίτοπων του MHC τάξης Ι και κατόπιν ιεραρχούνται βάσει προτεραιότητας.

Οι κατάλογοι κατάταξης των υποψήφιων αντιγόνων βελτιστοποιούνται περαιτέρω βάσει των αποτελεσμάτων in vitro δοκιμασιών πρόσδεσης, κατά τις οποίες δοκιμάζεται η πρόσδεση των συνθετικών πεπτιδίων στα υπό εξέταση κατάλληλα αλληλόμορφα των ανθρώπινων λευκοκυτταρικών αντιγόνων (HLA).

Τα επιλεγμένα νεοαντιγόνα είναι εξειδικευμένα για τον καρκινικό όγκο του ασθενούς, και συνεπώς σε αυτή την περίπτωση, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει για τα αντιγόνα που σχετίζονται με αρκετούς όγκους (tumor-shared/associated antigens) και είναι κοινά μεταξύ των καρκινικών και υγιών κυττάρων (εκφράζονται δηλαδή και σε φυσιολογικά κύτταρα, αν και σε χαμηλά επίπεδα), είναι λιγότερο πιθανό τα Τ λεμφοκύτταρα που είναι εξειδικευμένα για τα νεοαντιγόνα να έχουν εξαλειφθεί κατά την ανάπτυξη ανοσιακής αυτό-ανοχής. Αυτό το γεγονός ενισχύει την ανοσογονικότητα και ικανότητα τους να επάγουν ισχυρές αποκρίσεις των Τ λεμφοκυττάρων και αυξάνει το εύρος και την ποικιλομορφία της ανοσολογικής απόκρισης.

• Ανοσοποιητικά κύτταρα – η λειτουργία τους
• (Σύμφωνα με την εικόνα 2)

Τα ανοσοποιητικά κύτταρα καθοδηγούνται προς το καρκινικό μικροπεριβάλλον από μία βαθμίδωση συγκέντρωσης των χημειοκινών. Στο καρκινικό μικροπεριβάλλον, τα δενδριτικά κύτταρα (ΔΚ) προσλαμβάνουν και επεξεργάζονται τα καρκινικά αντιγόνα και τα παρουσιάζουν σε μόρια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC) τάξης ΙΙ ή μόρια MHC τάξης Ι (δια μέσω διασταυρούμενης παρουσίασης)(κάτω αριστερά). Η διασταυρούμενη παρουσίαση μπορεί να συμβεί δια μέσω του μονοπατιού του κυτοσολίου ή του κενοτοπίου. Κατά το μονοπάτι του κυτοσολίου, αντιγόνα από ενδοσώματα ή φαγοσώματα μεταφέρονται στο κυτοσόλιο, όπου διασπώνται από τα πρωτεασώματα και μεταφέρονται στο ενδοπλασματικό δίκτυο (ΕΔ).

Κατόπιν, τα πεπτίδια επεξεργάζονται περαιτέρω, ‘φορτώνονται’ σε μόρια MHC τάξης Ι και μεταφέρονται στην κυτταρική επιφάνεια. Αντιστρόφως, μετά από πρωτεολυτική διάσπαση στο κυτοσόλιο, τα περικομμένα πεπτίδια μπορεί να μεταφερθούν πίσω στα φαγοσώματα, να ‘φορτωθούν’ σε μόρια MHC τάξης Ι και να μεταφερθούν στην κυτταρική επιφάνεια.

Κατά το μονοπάτι του κενοτοπίου, τα αντιγόνα επεξεργάζονται και ‘φορτώνονται’ σε μόρια MHC τάξης Ι στα φαγοσώματα ή στα ενδοσώματα. Τα ‘φορτωμένα’ με αντιγόνα ΔΚ μετακινούνται στα δευτερογενή λεμφικά όργανα και ενεργοποιούν τα Τ κύτταρα (κάτω δεξιά).

Η αλληλεπίδραση μεταξύ του συμπλέγματος MHC-πεπτιδίου με τον υποδοχέα του T κυττάρου και σύστοιχων ζευγών υποδοχέα-συνδέτη επάγει τα ΔΚ να εκκρίνουν χημειοκίνες και να ενεργοποιήσουν τα Τ κύτταρα. Οι αποκρίσεις των CD8+ Τ κυττάρων ενισχύονται από τις ιντερλευκίνες 2 (IL-2) που εκκρίνονται από τα CD4+ T κύτταρα. Τα ενεργοποιημένα Τ κύτταρα μετακινούνται στο καρκινικό μικροπεριβάλλον και επάγουν τον θάνατο των καρκινικών κυττάρων.

Τριτογενείς λεμφοειδείς δομές (πάνω δεξιά) συχνά αναπτύσσονται στο καρκινικό μικροπεριβάλλον. Εκεί, τα ΔΚ που είναι ‘φορτωμένα’ με τα αντιγόνα ενεργοποιούν τα Τ κύτταρα και τα θυλακιώδη ΔΚ διευκολύνουν την παραγωγή των Β κυττάρων μνήμης και πλασματοκυττάρων τα οποία παράγουν τα αντισώματα.

Τα ενεργοποιημένα Τ κύτταρα, Β κύτταρα και αντικαρκινικά αντισώματα διευκολύνουν τον θάνατο των καρκινικών κυττάρων μέσω της άμεσης λύσης του καρκινικού κυττάρου, της κυτταρικής κυτταροτοξικότητας εξαρτώμενης από αντισώματα (ADCC – Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity) και/ή της κυτταροτοξικότητας εξαρτώμενης από το συμπλήρωμα (CDC – Complement-Dependent Cytotoxicity).

Βασική πηγή άρθρου:

1. Saxena, M., van der Burg, S.H., Melief, C.J.M., N. Bhardwaj. Therapeutic cancer vaccines. Nat Rev Cancer 21, 360–378 (2021). https://doi.org/10.1038/s41568-021-00346-0

Συμπληρωματικές πηγές άρθρου:

2. Trimble CL, et al. Safety, efficacy, and immunogenicity of VGX-3100, a therapeutic synthetic DNA vaccine targeting human papillomavirus 16 and 18 E6 and E7 proteins for cervical intraepithelial neoplasia 2/3: a randomised, double-blind, placebo-controlled phase 2b trial. Lancet. 2015 Nov 21;386(10008):2078-2088. doi: 10.1016/S0140-6736(15)00239-1. Epub 2015 Sep 17. PMID: 26386540; PMCID: PMC4888059.

3. Duperret EK, et al. A Synthetic DNA, Multi-Neoantigen Vaccine Drives Predominately MHC Class I CD8+ T-cell Responses, Impacting Tumor Challenge. Cancer Immunol Res. 2019 Feb;7(2):174-182. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-18-0283. Epub 2019 Jan 24. PMID: 30679156; PMCID: PMC6622455.

4. Inger Øynebråten, Jorma Hinkula, Agnete B. Fredriksen, Bjarne Bogen. Increased Generation of HIV-1 gp120-Reactive CD8+ T Cells by a DNA Vaccine Construct Encoding the Chemokine CCL3. PLOS ONE 9(8): e104814. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0104814

5. Sahin U, et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer. Nature. 2017 Jul 13;547(7662):222-226. doi: 10.1038/nature23003. Epub 2017 Jul 5. PMID: 28678784.

6. Kranz LM, et al. Systemic RNA delivery to dendritic cells exploits antiviral defence for cancer immunotherapy. Nature. 2016 Jun 16;534(7607):396-401. doi: 10.1038/nature18300. Epub 2016 Jun 1. PMID: 27281205.

7. Sahin U, et al. An RNA vaccine drives immunity in checkpoint-inhibitor-treated melanoma. Nature. 2020 Sep;585(7823):107-112. doi: 10.1038/s41586-020-2537-9. Epub 2020 Jul 29. PMID: 32728218.

8. Heidegger S, et al. RIG-I activating immunostimulatory RNA boosts the efficacy of anticancer vaccines and synergizes with immune checkpoint blockade. EBioMedicine. 2019 Mar;41:146-155. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.02.056. Epub 2019 Mar 6. PMID: 30852164; PMCID: PMC6444128.

9. Reinhard K, et al. An RNA vaccine drives expansion and efficacy of claudin-CAR-T cells against solid tumors. Science. 2020 Jan 24;367(6476):446-453. doi: 10.1126/science.aay5967. Epub 2020 Jan 2. PMID: 31896660.

10. van Poelgeest MI, et al. Vaccination against Oncoproteins of HPV16 for Noninvasive Vulvar/Vaginal Lesions: Lesion Clearance Is Related to the Strength of the T-Cell Response. Clin Cancer Res. 2016 May 15;22(10):2342-50. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-15-2594. Epub 2016 Jan 26. PMID: 26813357.

11. Kenter GG, et al. Vaccination against HPV-16 oncoproteins for vulvar intraepithelial neoplasia. N Engl J Med. 2009 Nov 5;361(19):1838-47. doi: 10.1056/NEJMoa0810097. PMID: 19890126.

12. Welters MJ, et al. Vaccination during myeloid cell depletion by cancer chemotherapy fosters robust T cell responses. Sci Transl Med. 2016 Apr 13;8(334):334ra52. doi: 10.1126/scitranslmed.aad8307. PMID: 27075626.

13. Bijker MS, et al. CD8+ CTL priming by exact peptide epitopes in incomplete Freund’s adjuvant induces a vanishing CTL response, whereas long peptides induce sustained CTL reactivity. J Immunol. 2007 Oct 15;179(8):5033-40. doi: 10.4049/jimmunol.179.8.5033. PMID: 17911588.

14. Sabbatini P, et al. Phase I trial of overlapping long peptides from a tumor self-antigen and poly-ICLC shows rapid induction of integrated immune response in ovarian cancer patients. Clin Cancer Res. 2012 Dec 1;18(23):6497-508. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-12-2189. Epub 2012 Oct 2. PMID: 23032745.

15. Baumgaertner P, et al. Vaccination of stage III/IV melanoma patients with long NY-ESO-1 peptide and CpG-B elicits robust CD8+ and CD4+ T-cell responses with multiple specificities including a novel DR7-restricted epitope. Oncoimmunology. 2016 Sep 9;5(10):e1216290. doi:10.1080/2162402X.2016.1216290. PMID: 27853637; PMCID: PMC5087303.

16. Carreno BM, et al. Cancer immunotherapy. A dendritic cell vaccine increases the breadth and diversity of melanoma neoantigen-specific T cells. Science. 2015 May 15;348(6236):803-8. doi: 10.1126/science.aaa3828. Epub 2015 Apr 2. PMID: 25837513; PMCID: PMC4549796.

17. Ebrahimi-Nik H, et al. CD11c+ MHCIIlo GM-CSF-bone marrow-derived dendritic cells act as antigen donor cells and as antigen presenting cells in neoepitope-elicited tumor immunity against a mouse fibrosarcoma. Cancer Immunol Immunother. 2018 Sep;67(9):1449-1459. doi: 10.1007/s00262-018-2202-4. Epub 2018 Jul 20. PMID: 30030558; PMCID: PMC6132860.

18. Yewdall AW, et al. CD8+ T cell priming by dendritic cell vaccines requires antigen transfer to endogenous antigen presenting cells. PLoS One. 2010 Jun 16;5(6):e11144. doi: 10.1371/journal.pone.0011144. PMID: 20585396; PMCID: PMC2886840.

19. Miao, L., et al. mRNA vaccine for cancer immunotherapy. Mol Cancer 20, 41 (2021). https://doi.org/10.1186/s12943-021-01335-5

20. Shemesh CS, et al. Personalized Cancer Vaccines: Clinical Landscape, Challenges, and Opportunities. Mol Ther. 2021 Feb 3;29(2):555-570. doi: 10.1016/j.ymthe.2020.09.038. Epub 2020 Sep 30. PMID: 33038322; PMCID: PMC7854282.