Inmunología del Sistema Nervioso CentralJuan José LasarteCentro de Investigación Médica Aplicada, CIMA, Pamplona

Schreiber et al Science 201 1

Concepto de Inmunoedición del cáncer

Objetivo y fundamentos estratégicos de la inmunoterapia

Potenciar la respuesta inmunitaria para eliminar a las células tumorales

Inducción de novo de la respuesta

inmunitaria antitumoral

VACUNAS

Modulación de la respuesta

inmunitaria existente

POTENCIACIÓN ACTIVADORESBLOQUEO INHIBIDORES

Administración de células inmunitarias

antitumorales efectoras

TERAPIA CELULARADOPTIVA

¿Qué ven los linfocitos T?

La vía de presentación

citosólica.

Ag

in

trac

elu

lar

Adaptado de Abbas et al, Cell and Molec Immunol 6th EdRevisado en Leone P et al. JNCI J Natl Cancer Inst 2013;105:1172-1187

¿Qué ven los linfocitos T antitumorales?

1. Antígenos con alta especificidad tumoral

2. Antígenos con baja especificidad tumoral

Mutaciones especificas del tumor

Expresión especifica en tumor

Expresión especifica en tumor

Expresión elevadaen tumor

La mayoría de tumores Muchos tumores Melanoma

Algunos tumores

Cél

ula

No

rmal

Tum

or

Nú

cle

o

EspermatogoniasTrofoblastos Otras células Melanocitos Otras células

Modificado de Coulie et al. Nature Reviews Cancer (2014) 14, 135–146

Antígenos virales

Tumores causados por virus

Estimación del repertorio de neoantígenos en cánceres humanos.

Ton N. Schumacher, and Robert D. Schreiber Science 2015;348:69-74Modificado de Coulie et al. Nature Reviews Cancer (2014) 14, 135–146

Coestimulación en la activación del linfocito T

Alegre, Nature Reviews Immunology 1, 220-228, 2001

Sinapsis inmunológica

Chen and Flies, Nature Reviews Immunology

cSMACTCR/pMHC

CD28CTLA4PD1….

cSMACTCR/pMHC

CD28CTLA4PD1….

pSMACLFA

ICAM1…

pSMACLFA

ICAM1…

Moléculas co-estimuladoras y co-inhibidoras de los linfocitos T

Chen and Flies, Nature Reviews Immunology

cSMACTCR/pMHC

CD28CTLA4PD1….

cSMACTCR/pMHC

CD28CTLA4PD1….

pSMACLFA

ICAM1…

pSMACLFA

ICAM1…

Mecanismos de evasión tumoralEl ciclo “inmunidad-cancer”

Chen and Mellman. Immunity. 2013

1. Tipos de muerte celular

• APOPTOSIS: muerte celular programada (“suicidio” celular)

• NECROSIS: muerte celular causada por un daño externo (“asesinato” celular)

• Necroptosis– Secreción de ATP (“find me” signal) – Exposición de calreticulina en la membrana (“eat me” signal)– Secreción de HMGB1

Antraciclinas,Oxaliplatino Radioterapia

Presentación antigénica y activación de la respuesta inmune

Chen and Flies, Nature Reviews Immunology

Vacunas

Vacunas de nueva generación

Ingeniería genética

Permite la construcción de vacunas inactivadas seguras y eficaces

1. Vacunas de subunidades1.1 vacunas péptídicas1.2 Vacunas de proteínas

2.Vacunas vivas atenuadas

3.Vectores virales: virus modificados (vacunas vivas)4. Bacterias recombinantes

5.Células dendríticas

Ensayos clínicos de vacunación en tumores cerebrales

• Péptidos– A phase II trial testing the HSPPC-96 vaccine in patients with recurrent glioma that can be removed with surgery (NCT01814813). – A phase I/II trial testing SL-701, a vaccine comprised of multiple synthetic peptides, in adult patients with glioblastoma multiforme

in first recurrence (NCT02078648). – A pilot study to test glioma antigen peptides given along with Poly-ICLC (Hiltonol®), a Toll-like receptor 3 agonist, in pediatric

patients with glioma (NCT01130077). – A pilot study testing glioma antigen peptides given along with imiquimod, a Toll-like receptor 7/8 agonist, in children with recurrent

ependymomas (NCT01795313). – A phase I trial testing a personalized cancer vaccine, NeoVax, in adult patients with MGMT-unmethylated, newly diagnosed

glioblastoma (NCT02287428).

• Células dendríticas– A phase I trial testing ICT-121, a dendritic cell vaccine pulsed with CD133, which is expressed on glioblastoma and glial stem cells,

in patients with recurrent glioblastoma multiforme (NCT02049489). – A phase I trial testing a dendritic cell vaccine administered with imiquimod, a Toll-like receptor 7/8 agonist, in adult and pediatric

patients with glioma (NCT01808820, a Toll-like receptor 7/8 agonist, in adult and pediatric patients with glioma (NCT01808820) and pediatric patients with brain cancer (NCT01902771).

– A phase I trial testing a dendritic cell vaccine for patients with newly diagnosed or recurrent glioblastoma (NCT02010606).

• Virus recombinantes– A phase I trial testing two adenoviral vectors, with one testing HSV1-TK, which is expected to kill brain cells and expose the

tumor antigens, and one testing Flt3L, a cytokine known to cause proliferation of dendritic cells, in patients with newly diagnosed high grade glioma (NCT01811992).

• Bacterias recombinantes– A phase I trial testing ADU-623, a vaccine targeting the EGFRvIII and NY-ESO-1 antigens, in patients with treated and recurrent

grade III/IV astrocytomas (NCT01967758).

• Células tumorales– A phase I trial testing a tumor vaccine that targets the brain tumor initiating cell (BTIC) line, GBM-6, given along with imiquimod, a

Toll-like receptor 7/8 agonist, in pediatric patients with diffuse intrinsic pontine glioma (NCT01400672). – A pilot study testing a tumor vaccine that targets the brain tumor initiating cell (BTIC) line given along with imiquimod, a Toll-like

receptor 7/8 agonist, in adult patients with grade II gliomas (NCT01678352).http://www.cancerresearch.org/Binder D et al, Oncoimmunology, 2016

Origen de las células

AutólogasAlogénicasMonocitos CD14+DC naturalesDC derivadas de iPSC

Carga de antígenos

PéptidosProteínasLisados tumoralesCuerpos apoptóticos de tumoresTransfección RNATransducción con virusHibriodomas DC-cél Tumoral

Protocolo de maduración

TNF-α + IL-1β + IL6 + PGE2TNF-a + IL-1b + IFN-g +IFN-a+ pI:CLigandos TLR….

Vacunación con células dendríticas Manipulación ex vivo

20 años de ensayos clínicos de inmunoterapia antitumoral con células dendríticas

Constantino et al, Transl Res. 2016

Targeting de antígenos a las células dendríticas in vivo : Plataforma EDA-Ag

Lasarte JJ et al J Immunol 2007Mansilla C et al Int J Cancer 2011

EDA=TLR4 Ligand

TLR4

Combinación de vacunas con otras estrategias

• La vacunación como terapia única no ha alcanzado los resultados deseados

• La combinación con otras terapias podría mejorar su eficacia:

- Quimioterapia (descenso de la carga tumoral, muerte inmunogénica, eliminación de poblaciones inmunosupresoras)

- Radioterapia

- Checkpoint inhibitors

- Otros agentes……

Kroemer G et al Annu Rev Immunol.2013Finkelstein SE et al Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012Yuan J et al Cancer Immunol Immunother. 2011

El endotelio: una barrera física para el tráfico de células T

BBB: True barrier

BSCFB: Educated barrier

El endotelio: una barrera física para el tráfico de células T

Cuddapah VA, Nature Rev Neur, 2014

Rotura de la barrera hematoencefálica en los gliomas

Louveau et al, Nature 2015

Sistema linfático meníngeo

Old vs. new view of lymphatic system

6. Presentación antigénica: Reconocimiento del Ag en el tumor.

Problemas que aparecen en la maquinaria de presentación en el cáncer

Mecanismos de escape

•Carcinoma colorectal, vejiga, ovario meduloblastoma, leucemia mieloide aguda carcinoma de cabeza y cuello, esófago, estómago, cervix, astrocitoma, meduloblastoma, neuroblastoma próstata, melanoma… Revisado en Leone P et al. JNCI J Natl Cancer Inst 2013;105:1172-1187

La sinapsis inmunológica citotóxica en la inmunidad tumoral

Luzio et al, Nat Rev Mol Cell Biol 2007

Khalil, D. N. et al. (2016) Nat. Rev. Clin. Oncol.

Estrategias de inmunoterapia para los distintos tumores

Khalil, D. N. et al. (2016) Nat. Rev. Clin. Oncol.

Estrategias de inmunoterapia para los distintos tumores

Ensayos clínicos de inmunoterapia en cáncer cerebral

• Inhibidores checkpoint– A phase III trial testing nivolumab (Opdivo®) and ipilimumab (Yervoy®)—anti-PD-1 and anti-CTLA-4 antibodies, respectively—in

patients with recurrent glioblastoma (NCT02017717).– A phase III trial of nivolumab (Opdivo®), versus temozolomide (Temodar®), with radiation therapy for patients with newly-

diagnosed glioblastoma (NCT02617589).– A phase II trial testing durvalumab (MEDI4736), an anti-PD-L1 antibody, in patients with glioblastoma (NCT02336165). This trial is

sponsored by Ludwig Cancer Research in partnership with the Cancer Research Institute.– A phase I trial of nivolumab (Opdivo®) +/- a dendritic cell vaccine in patients with recurrent glioma, astrocytoma, or glioblastoma

(NCT02529072).

• Terapia celular adoptiva– A phase I/II trial testing anti-EGFRvIII chimeric antigen receptor (CAR) T cells in patients with malignant glioma (NCT01454596).– A phase I trial testing anti-EGFRvIII chimeric antigen receptor (CAR) T cells in patients with glioblastoma (NCT02209376).

• Virus oncolíticos– A phase II/III trial testing Toca 511 (vocimagene amiretrorepvec), which is based on the mouse leukemia virus and made to encode

the gene cytosine deaminase, and Toca FC, an oral drug, versus the standard-of-care for patients with recurrent glioblastoma multiforme or anaplastic astrocytoma who are undergoing surgery (NCT02414165). There is also a phase I trial testing Toca 511/Toca FC combined with the standard-of-care for patients with newly diagnosed high grade glioma (NCT02598011).

– A phase I trial testing DNX-2401 in patients with recurrent glioblastoma or gliosarcoma (NCT02197169).– A phase I trial testing a measles virus that produces carcinoembryonic antigen (CEA) in patients with recurrent glioblastoma

multiforme (NCT00390299).– A phase I trial testing the herpes simplex virus HSV-1716 in pediatric patients with refractory or recurrent high grade gliomas that

can be removed with surgery (NCT02031965).– A phase I trial testing a genetically engineered poliovirus for adult patients with recurrent glioblastoma multiforme (NCT01491893).

• Inmunoterapias adyuvantes– A phase II trial testing Poly-ICLC (Hiltonol®), a Toll-like receptor 3 agonist, in patients with recurrent pediatric grade I or II

astrocytoma (NCT01188096).– A phase I/II trial testing indoximod, an IDO inhibitor, in patients with recurrent glioma (NCT02052648).– A phase I trial of indoximod and temozolomide (Temodar®) for pediatric patients with brain cancer (A ).

http://www.cancerresearch.org/

Khalil, D. N. et al. (2016) Nat. Rev. Clin. Oncol.

Estrategias de inmunoterapia para los distintos tumores

Wainwright et al, Front Immunol, 2013

Microambiente tumoral: Reclutamiento de Treg

Wainwright et al, Front Immunol, 2013

Microambiente tumoral: Sobre-expresión de la enzima IDO

Wainwright et al, Front Immunol, 2013

Estrategias para el controld e las células Treg

Inhibición de las células T reguladoras:Dianas potenciales

TCR

GITR OX4

0

CTLA4

TGFβ

CD4

CD25

LAG3CD73/CD

39sTGFβ

IL-10

Foxp3

Ezquerro et al, Cytokine, 2003Dotor et al, Cytokine, 2007Gil­Guerrero et al, J Immunol. 2008 Llopiz et al, Int J Cancer. 2009 

Diaz Valdes et al, Hepatology. 2011

Treg cell

Inhibidores de FOXP3Casares et al, J Immunol, 2010Lozano et al, J Immunol 2015Lozano et al, Submitted, 2016

El péptido inhibidor de Foxp3 (P60) aumenta la eficacia antitumoral de la vacunación

Follow-up of tumor growth

AH1 peptide in IFA s.c

Day 0

Day 10

P60

CT26 tumor cells s.c

Casares et al, 2010 JImmunol.

Optimización de P60. Introducción de múltiples mutaciones y

ciclaciones

CM-1315

CM-1315

Lozano, 2016 Submitted

Modificaciones epigenéticas para potenciar el sistema inmune

Heninger et al, Front Immunol, 2015

Aumento de la respuesta inmune y la eliminación tumoral mediante fármacos epigenéticos

Formulación de una vacunaPéptidosProteínasADN, ARNVirus recombinantesAdyuvantesCélulas tumoralesCélulas dendríticas…

Formulación de una vacunaPéptidosProteínasADN, ARNVirus recombinantesAdyuvantesCélulas tumoralesCélulas dendríticas…

Checkpoint inhibitorsAnti-CTLA4Anti-PD-1Anti-PD-L1Anti-LAG3Anti-GITRAnti-CD137…

Checkpoint inhibitorsAnti-CTLA4Anti-PD-1Anti-PD-L1Anti-LAG3Anti-GITRAnti-CD137…

Fármacos epigenéticosDNMTi (Decitabina, Azacitidina…)

HDACi (Belinostat, Panabinostat…)

HATi (Garcinol, Curcumin…)SIRTi (Sirtinol, Cambinol….)

HMTi HDMi

Fármacos epigenéticosDNMTi (Decitabina, Azacitidina…)

HDACi (Belinostat, Panabinostat…)

HATi (Garcinol, Curcumin…)SIRTi (Sirtinol, Cambinol….)

HMTi HDMi

QuimioterapiaCrioterapia

RadiofrecuenciaRadioterapiaUltrasonidos

Ter. Dirigidas…

QuimioterapiaCrioterapia

RadiofrecuenciaRadioterapiaUltrasonidos

Ter. Dirigidas…

Ter cel adoptivaTCR

CARs TILs

Ter cel adoptivaTCR

CARs TILs

Toxicidades…

Inhibidores de células Treg y MDSC

Inhibidores de células Treg y MDSC

Identificación de antígenosSecuenciación ADNPredicción de AAT

Identificación de antígenosSecuenciación ADNPredicción de AAT

Retos inmunoterapia del cáncer

Lab. “small molecule discovery”

Teresa Lozano Marta GorraizLaura ArribillagaNoelia CasaresJuan José Lasarte

Francisco Borrás-Cuesta

Marta RuizPablo Sarobe

Julen OyarzábalObdulia Rabal

Jesús Prieto

Edurne Elizalde Sandra Hervás-Stubbs

Immunology and Immunotherapy program

Neurology

Ana García OstaMar Cuadrado