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Fraia Melchionda Terapia Cellulare Non Trapiantologica In Ematologia ed Oncologia.

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Presentazione sul tema: "Fraia Melchionda Terapia Cellulare Non Trapiantologica In Ematologia ed Oncologia."— Transcript della presentazione:

1 Fraia Melchionda Terapia Cellulare Non Trapiantologica In Ematologia ed Oncologia

2 Terapia Cellulare: Trattamento che prevede la ricostituzione, laumento di numero o di efficacia di una funzione biologica ottenuto mediante limpiego di popolazioni cellulari. Possibile Definizione

3 Terapia Cellulare Trapianto di Celulle Staminali Ematopoietiche Allogeniche Donor Lymphocites Infusion,,,, Allo-EBV-CTL nel trattamento delle Post Tramplant Lymphoprolipherative Disorders (PTLD) in pz sottoposti a BMT; AutoEBV-CTL nelle PTLD post SOT Utilizzo di CTLp anti-leucemia (LAM) Terapia Cellulare anti-infettiva CTL anti CMV, BK e Aspergillo APC artificiali (CD3+/CD28+ beads) nel contesto di Auto-TMO (NHL, CML, MM) Terapia Cellulare Correlata a Procedura Trapiantologica

4 Ripopolazione Adottiva (T cell) T Linfociti (CTL, TIL, LAK, NK) Ottimizzazione della presentazione dellantigene Aumento antigen up-take e processing Modulazione della maturazione delle DCs Fornire co-stimulazione Antige discovery e modificazione dei peptidi per incrementare la loro avidità Manipolazione della risposta immune Amplificazione T cell in vivo (es: IL2, IL7, IL15) Diminuzione dei meccanismi di immunosoppressione (es:. -TGF- -IL-10, T Reg /CD4+25+) Terapia Genica Strategie per stimolare/amplificare la risposta immunitaria antitumorale T cellulo mediata Terapia Cellulare non Trapiantologica

5 La storia dellimmunoterapia M. Burnet e L. Thomas nel 1957 proposero il concetto di Cancer Immunesurveilance Le prime prove di tale ipotesi furono testate mediante lutilizzo di ceppi murini per K.O. per alcuni geni dimostratisi essenziali per lo sviluppo di alcuni componenti fondamentali del sistema immunitario: Es.: RAG2-/- pertanto incapaci di formare T Ly, B ly, NKT; perforina-/-; IFN gamma-/- ecc. Questi animali sviluppano, con diverse caratteristiche, tumori spontanei o elevata percentuale dopo stimolazione con sostanze chimiche

6 Tumor Immunology: Cancer Immunoediting Dunn & Schreiber Nature Immunology 2002 (3)11; Immunosorveglianza

7 Possibili Meccanismi di Tumor-Escape Fattori del compartimento linfocitario: Scarso numero T cell help Insufficiente numero CTL anti-tumorali,, avidita dei CTL per il tumore Tolleranza immunologica Down-regulation di TCR signaling Apoptosi CTL Inadeguata funzione T cell (citochine, lisi) Aumento di T cellule a carattere soppressivo (T reg, CD4+CD25+) Produzione di citochine immunosoppressive (IL-10) Fattori Tumorali Insufficiente/assente espressione dellantigene Perdita di espressione MHC Assenza di molecole co-stimolatorie Produzione di citochine immunosoppressive (VEGF, IL-10,TGFb)

8 Cellula Tumorale Ag TCR SIGNAL # 1 SIGNAL # 2 T- Cell ATTIVAZIONE/ INSUFFICIENTE ESPANSION E Speiser D.E. et Al. J.Exp.Med. 1997; 186, APC Cross priming Ag TOLLERANZA - TOLLERANZA - delezione clonale - anergia clonale Jenkins MK. JExpMed 1987; Pardoll D. Nature, 2001; 411, 1010 IMPLICAZIONI TERAPEUTICHE Terapie immunologiche Ottimizzare presentazione dellAg (DCs, vaccini) Amplificazione della risposta T cellulo mediata Terapia anti-soppressiva Ripopolazione con T cell Adottiva Ottimizzare presentazione dellAg Strategia DC based, peptide based, APC artificiali, ecc. NEGLETTA Ochsenbein A.F et Al Nature, 2001, 411: 1058 Possibili Effetti Indotti dalla Crescita Tumorale sul Compartimento T Cellulare STIMOLAZIONE

9 Ripopolazione Adottiva (T cell) T Linfociti (CTL, TIL, LAK, NK) Ottimizzazione della presentazione dellantigene Aumento antigen up-take e processing Modulazione della maturazione delle DCs Fornire co-stimulazione Antige discovery e modificazione dei peptidi per incrementare la loro avidità Manipolazione della risposta immune Amplificazione T cell in vivo (es: IL2, IL7, IL15) Diminuzione dei meccanismi di immunosoppressione (es:. -TGF- -IL-10, T Reg /CD4+25+) Terapia Genica Strategie per stimolare/amplificare la risposta immunitaria antitumorale T cellulo mediata Terapia Cellulare non Trapiantologica

10 CTL: T Linfociti che esercitano la loro attività citotossica mediante riconoscimento di cellule target (antigenicamente differenti) nel contesto del MHC classe I e II. TIL (Tumor Infiltrating Lymphocytes): popolazione eterogenea di linfociti (prevalentemente CD8+CD4+NK) localizzati nel contesto tumorale (es. melanoma, ca.ovarico) o linfonodi drenanti il tumore, aventi azione citotossica per lo più LAK-type, spesso non MHC-mediata). LAK (Lymphokine-Activated Killer): cellule con unazione citotossica su target cellulari NK-resistenti (es. Daudi cell) questa è implementata da IL-2. Cellule NK: hanno una spontanea attività citotossica nei confronti di cellule target (es. cellula tumorale) con una modalità non-MHC ristretta. Cellule Effettrici ad Azione Citotossica

11 Impianto K7M2 Amputazione Monitoraggio Recidiva Monitoraggio volume Tum. Volume: cm 3 MRD Immunosorveglianza: Modello Murino

12 Osteosarcoma nellOspite SCID: Invariata la crescita tumorale primaria significativo incremento di recidive/metastasi p=0.008 Days after tumor implant Balb/c SCID Primary Tumor Growth Days After Implant Balb/c SCID Amputation size Death from Recurrent Disease

13 K7M2 Impianto K7M2 Osteosarcoma MRD SCID Monitoraggia volume Amputazione Monitoraggio Di Recidiva LN late Immuno-ricostituzione CD4+ e CD8+ 25x 10 6 cells = 10 % T cell repertoire MRD LN early Immuno-ricostituzione CD4+ e CD8+ 25x 10 6 cells = 10 % T cell repertoire Tumor Burden Ruolo dellImmuno-ricostituzione nella Prevenzione di Metastasi

14 Primary Tumor Growth scid LN e Days After Implant arly Death From Recurrent Disease scid LN early LN late Days After Implant p= vs. SCID p= vs. SCID Esposizione di cellule T alla Crescita Tumorale Primaria Non Enficia la Capacita di Controllo di Recidiva T Cell Immuno-Ricostituzione Puo Prevenire Recidiva Tumorale

15 Produzione di IFN dopo stimolazione in vitro con cellule K7M2 NaiveT. Bearing p= Evidenza di Priming Immunologico in Animali con Progressiva Crescita di Osteosarcoma

16 Terapia Cellulare non Trapiantologica PNAS 2004

17 Ripopolazione Adottiva (T cell) T Linfociti (CTL, TIL, LAK, NK) Ottimizzazione della presentazione dellantigene Aumento antigen up-take e processing Modulazione della maturazione delle DCs Fornire co-stimulazione Antige discovery e modificazione dei peptidi per incrementare la loro avidità Manipolazione della risposta immune Amplificazione T cell in vivo (es: IL2, IL7, IL15) Diminuzione dei meccanismi di immunosoppressione (es:. -TGF- -IL-10, T Reg /CD4+25+) Terapia Genica Strategie per stimolare/amplificare la risposta immunitaria antitumorale T cellulo mediata Terapia Cellulare non Trapiantologica

18 Ottimizzazione di Strategie Vaccinali Mediante lUtilizzo di DC Copyright Cell Systems Initiative, University of Washington Cellule Dendritiche (DC): biologia

19 Le Sentinelle del Sistema Immunitario M. Jefford et al. Lancet 2003 Cellule Dendritiche: biologia …

20 endocitosi MHC-II Endosoma/lisosomi TAP MHC-I Golgi Proteosoma peptidi citosol Patogeno Cross-presentation MHC-II peptide CD4 MHC-I peptide CD8 La Processazione dellAntigene DC

21 Uptake antigene Endocitosi Migrazione vs linf. Presentazione del Ag Stimolazione cell T Sviluppo cellule CD4+ CD8 T antigene specifiche (CTL) Processazione antigene via MHC class I/II Immature vs Mature DCs Importanza della maturazione, effetti sulla risposta immunitaria Costimolazione high CD40, CD54, Class II Bacterial products Cytokines T cells DC ImmatureDC Mature Danger signals

22 Terapia Cellulare non Trapiantologica Possibili Fonti di Antigeni Tumorali nella strategia Vaccinale DC-based Peptidi sintetici Peptidi sintetici (modificati) Peptidi cRNA cDNA Estratti proteici Corpi apoptotici DCs Tumor cells rProteine mRNA Cellule di fusione

23 Tumore specifici bcr/abl protein (CML, ALL) Idiotipo immunoglobuline (NHL, MM) Pml/Rar alfa protein (APL) Shared Tumor-specific Ag (cancer testis Ag, o Melanoma associate) MAGE BAGE GAGE Antigeni di differenziazione (espressi anche dai normali tessuti) Melan A Mart-1 Proteinase-3 WT-1 Oncogene/tumor suppression Ag P53 Ras mutated protein Virus Associated Ag EBV Terapia Cellulare non Trapiantologica Classificazione degli Antigeni Tumorali

24 Lattivita di Antigen discovery nei tumori delladulto implicazioni nei tumori pediatrici NBLGAGE-1 (80%) MAGE-1 (50-80%) EWSGAGE-1 XAGE-1,2 RMS XAGE-1,2 Sarcomas GAGE-2 (25%) NY-ESO-1(80%) MAGE Glioblastoma GAGE-3,6 (70%) MAGE-1 Her-2 gp100 Medulloblastoma GAGE-3,6 (45%) Head & Neck PRAME ALL t(8;21)PRAME Terapia Cellulare non Trapiantologica

25 Quando? MRD/low tumor burden Immmuno Riconstituzione Post alte dosi CT Utilizzo di adiuvanti? Selezione? Quanto? Terapia Cellulare: Strategia Vaccinale

26 Terapia Cellulare non Trapiantologica Fonti alternative di APC CD40 Activated B cell (CD40-B cell): Linfociti B attivati ex-vivo mediante stimolazione con CD40. Tale trattamento media la up- regolazione di molecole co-stimolatorie ed incremento della presentazione dellAg. Conferendo alla cellula caratteristiche che assomigliano a quelle tipiche della DC. ( espressione Rec. Chemochine, produzione di citochine, ecc.) Possono essere facilmente ottenute ed espanse in vitro, pertanto rappresentano una potenziale alternativa fonte di APC autologhe. APC artificiali: CD3/CD28 stimolazione mediante anticorpi coniugati con microbiglie. Mediano lattivazione e lespansione policlonale di popolazioni T cellulari (NHL, CML) Von Bergwelt et al. Cancer Res 2004; Lapointe R. Cancer Res 2004

27 Expression of MHC class I, MHC class II and cancer germline antigens in neuroblastoma (Wolfl et al Cancer Immunol Immunother 2004) Neuroblastona and DC function (Redlinger RE et al Semin Pedatr Surg 2004) Results of phase 1 study utilizing monocyte-derived Dendritic cells pulsed with tumor RNA in children and young adults with brain tumor (DA Caruso et al. Neuro-Oncol 2004) Restored immune response to an MHC-II restricted antigen in tumor bearing hosts after elimination of regulatory T cell. (Nicholl et al. J ped. Surg 2004) Characterization of CD34+progenitor-derived DC pulsed with tumor cell lysate for a vaccination strategy in children with malignant solid tumor and a poor prognosis (Ackermann et al Klin Pediatr 2004) Functional and molecular characterization of interleukin-2 transgenic Ewing tumor cell for in vivo immunotherapy (Burdach et al Ped Blood Cancer 2004) Pilot trial of tumor specific peptide vaccination and continous infusion of IL2 in patients with recurrent Ewing sarcoma and Alveolar Rhabdomiosarcoma (Dagher R Med. Ped. Oncol. 2002) Terapia cellulare non Trapiantologica Studi in ambito pediatrico

28 Ripopolazione Adottiva (T cell) T Linfociti (CTL, TIL, LAK, NK) Ottimizzazione della presentazione dellantigene Aumento antigen up-take e processing Modulazione della maturazione delle DCs Fornire co-stimulazione Antige discovery e modificazione dei peptidi per incrementare la loro avidità Manipolazione della risposta immune Amplificazione T cell in vivo (es: IL2, IL7, IL15) Diminuzione dei meccanismi di immunosoppressione (es:. -TGF- -IL-10, T Reg /CD4+25+) Terapia Genica Strategie per stimolare/amplificare la risposta immunitaria antitumorale T cellulo mediata Terapia Cellulare non Trapiantologica

29 IL-15 Therapy Proliferation of activated T cell Differentiation of CTL Synergize for production of other cytokines (e.g. IFN, TNF ) Expand NK cells (low dose) IL-2 Therapy Substitute IL15 in NK cell differentiation (via IL2/15R c) Innate Immunity Innate Immunity NK Activate NK cell (high dose) NK Lysis NK effector function Tumor Innate Immunity Innate Immunity Activation-Induced Cell Death (AICD) NKpre NK cell Innate Immunity Innate Immunity CD56-CD56+ Type 1 Cytokines Type 1 Cytokines Effetti IL-2 mediati Potenzialmente Utili Nel contesto di Immunoterapia T Cell trophic factor

30 IL-7Therapy Induce Other Cytokines (e.g. IL-2, IFN ) Expand High affinity CD8+ clones Expand High Affinity CD4+ clones Recruit Low Affinity clones TGF production Induce Lak cells GM-CSF + IL7 Generate Monocytes derived DCs Partially substitute IL-15 in the generation of memory CD8+ pool ? Tumor cell TGF production Tumor Induced Suppression Expansion of existing or vaccine-induced Immune response Broaden Immune response Memory T cell DCs mono Ag Presenatation Induce Type 1 cytokines Lytic Activity (CTLs, NK) Up-regulation bcl-2 family molecules Programmed Cell death Effetti IL-7 mediati Potenzialmente Utili Nel contesto di Immunoterapia

31 IL-15 Therapy Expand High Affinity CD8+ clones Recruit Low Affinity CD8+ clones Critical in the generation and Maintenance of Memory CD8+ pool No effect on naïve CD4+ T cell (low expression IL2/15R ) Expansion of existing or vaccine-induced Immune response Broaden Immune response Increase Memory CD8+ T cell Maintenance Expansion of NK cells IL-15 Therapy Innate Immunity NK NK cell Differentiation NKpre NK cell Innate Immunity CD56-CD56+ Synergize for production of other cytokikens (e.g. IFN, TNF ) Type 1 Cytokines Effetti IL-15 mediati Potenzialmente Utili Nel contesto di Immunoterapia

32 Ripopolazione Adottiva (T cell) T Linfociti (CTL, TIL, LAK, NK) Ottimizzazione della presentazione dellantigene Aumento antigen up-take e processing Modulazione della maturazione delle DCs Fornire co-stimulazione Antige discovery e modificazione dei peptidi per incrementare la loro avidità Manipolazione della risposta immune Amplificazione T cell in vivo (es: IL2, IL7, IL15) Diminuzione dei meccanismi di immunosoppressione (es:. -TGF- -IL-10, T Reg /CD4+25+) Terapia Genica Strategie per stimolare/amplificare la risposta immunitaria antitumorale T cellulo mediata Terapia Cellulare non Trapiantologica

33 Terapia Genica: Trattamento che si propone di correggere il/i difetti molecolari causa di una determinata patologia mediante introduzione nelle cellule somatiche del gene mancante o difettivo. Possibile Definizione

34 Terapia Genica e Vaccinoterapia Inserzione di geni in grado di ottimizzare la risposta immunitaria nel contesto di vaccini antitumorali es: Gene hIL-2 in TIL (vettori retrovirali) TCR antigene specifico (es. Anti-gp100) Gene per hIL-12 in DC Gene per GM-CSF in cellule tumorali Molecole co-stimolatorie (es. CD80) in cellule tumorali

35 Vaccinoterapia Antigene specifici GM-CSF APC artificiali Proteine Adoptive T cell Terapia genica Citochine DCs


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