Dendritisch celvaccin bij leukemie
Onderdeel van nationale studie:Rol van het Wilms' tumorgenproduct WT1 als biomerker voor het voorspellen van recidief en voor de beoordeling van de werkzaamheid van dendritische celvaccinatie bij patiënten met hematologische maligniteiten
Dr. Ann Van de VeldeUniversitair Ziekenhuis Antwerpen
1
Leukemie typesMeest voorkomende vormen van leukemie
1.acute myeloid leukemia (AML) 2.acute lymphoblastic leukemia (ALL) 3.chronic myeloid leukemia (CML) 4.chronic lymphocytic leukemia (CLL)
•Naam = volgens celtype (myeloide cel of lymphoide cel) en of de ziekte ontstaat in mature of immature cellen.
Andere vormen van leukemie1. hairy cell leukemia2. chronic myelomonocytic leukemia (CMML)3. juvenile myelomonocytic leukemia (JMML)
2
Myeloid vs lymphoidMatuur vs immatuur
3
4
Acute myeloide leukemie (AML)•
Bron: NCI SEER, 2001-2007 cohort
5-yr OS: 23.6 % ?
Hoge hervalratio75% in CR1 herval <2 j
Waarschijnlijkheid CR2 slechts 25%
Hervalpreventie iseen majeure therapeutische
doelstelling Ontwikkeling van een
dendritisch celvaccin tegen AML
5
Dendritische cellen
• Ontdekt in 1973 door Dr. Ralph Steinman (NY) – Nobel Prize 2011
• => Youtube• Complex netwerk van professionele
antigen-presenterende cellen in vivo – Epidermale Langerhans cellen
(huid)– Interstitiële DC (weefsel DC)– Interdigiterende DC (LN)– Circulerende bloed DC:
myeloide en plasmacytoide DC – Overbrugging innate (NK cellen)
en adaptieve immuniteit (T en B cellen)
• DC kunnen naïeve T cellen activeren
8 8
Wilms’ tumor eiwit (WT1)
• Tumor suppressorgen gemuteerd in Wilms’ tumor (pediatrisch niercarcinoma). Noodzakelijk in embryonale ontwikkeling van nieren en genito-urinair systeem.
• Overexpressie in leukemie (CML, AML, ALL) en solide tumoren (borst, long, thyroid and ovariële kankers). Gelinkt aan een maligne fenotype (Haruo Sugiyama and his group, Osaka, Japan).
• WT1 mRNA in bloed and beenmerg: tumormarker in AML (Inoue et al, Blood 1996; Cilloni et al, Leukemia 2002, Haematologica 2008, JCO 2009; Trka et al, Leukemia 2002; Garg et al, Br J Haematol 2003; Lapillone et al, JCO 2006). Als waarde verhoogd boven achtergrond na therapie: indicatief voor (minimaal) residuele ziekte en voor toekomstig herval.
WT1 als doelwit voor immunotherapie
• Verhoogde circulerende antilichaam waarden tegen WT1 in kankerpatiënten (Wu et al, Leukemia 2005). Detectie van CD8+ T-cel antwoorden tegen WT1 in AML patiënten (Scheibenbogen et al, Blood 2002) and in CML patients (Rezvani et al, Blood 2003).
• Selectieve eliminatie van leukemische cellen maar niet normale progenitoren en stamcellen door WT1-specifieke cytotoxische T lymphocyten (Gao et al, Blood 2000; Gao et al, Transplantation 2003; Xue et al, Blood 2005).
• WT1 peptide vaccinatie induceert tumorregressies in long- en borstkanker en AML patiënten (Oka et al, PNAS 2004; Rezvani et al, Blood 2008; Keilholz et al, Blood 2009).
9
nucleus
DC
CD8+ T celTcRMHC I
mRNA codering voor antigen
mRNA electroporatie om DC op te laden met antigen
ELECTRISCH VELD(= elektroporatie)
Ag mRNA
antigenproteasoom
in vitro transcriptie van RNA + capping +polyA tail
10
mRNA electroporatie om DC op te laden met antigen
nucleus
DC
CD8+ T cel
Activatie van Ag-specifieke killer T cel
TcRMHC I
Van Tendeloo et al, Blood 2001; Van Driessche et al, Leukemia 2005 & Cytotherapy 2009
antigen
Ag mRNA
proteasoom
11
Studie Opzet
12
WBC
MONOCYTEN
DENDRITISCH CELLEN
WT1-encoding mRNA
CD14 CliniMACS
8 dagen
GM-CSF + IL-4
Maturatie TNF/PGE2/KLH
4 x ID injectie
electroporatie
aferese
AML patiëntin remissie
13
• Open label, fase I/II klinische studie (NCT00834002, n=17)
Patiënten & Methoden
Ž
Œ
GM-CSF+ IL-4
intradermaal(axillaire LN)
CD14 selectieCliniMacs
TNF-, PGE2
+/- KLH (14/3)
DIFFERENTIATIE
MATURATIE
WT1 mRNA (13)
WT1 mRNA + LAMP (4)
ANTIGEN LADING
AFERESE
• Partiële remissie• ≥ 61 j; als ≤ 61: geen sib allo-
donor• Vroeger herval• Hyperleukocytose bij diagnose• Hoog-risico cytogenetische of
moleculaire markers bij diagnose• WT1 mRNA waarden in PB of BM
verhoogd boven achtergrond bij bereiken CR
AML patiënten in remissie (CR/PR)
Na minstens één cyclus chemoMet hoog risico voor volledig herval
14
Patiënten & Methoden
post pre
MRD BM biopsy
Immune monitoring
MRDBM biopsy
Immune monitoringDTH test
Clinical assays
w0 w2 w4 w6 m0 m2
vaccine1
vaccine2
vaccine3
vaccine4
vaccine5
vaccine6
MRD
MRD
MRD
MRD
MRD
MRD
Immune assays
minimal residual disease (MRD) monitoring through measurement of WT1 RNA expression levels in peripheral blood
bone marrow biopsy (myelogram, FCM and molecular analysis, +/- pathological analysis)
MRD
Immunemonitoring
DTH test
cytokine secretion, FCM for lymphocyte subsets including NK cells, WT1 tetramer+ CD8+ T cells (HLA-A2+ patients) and WT1-specific T cells following in vitro restimulation (all patients)
delayed-type hypersensitivity (DTH) skin test
time point of DC immunization
• Studie Schema
Objectieven & eindpunten van de studie
• Doenbaarheid/toxiciteit van WT1 RNA-gemodifieerde DC vaccinaties in AML patiënten in remissie (fase I eindpunt)
• Monitoring moleculaire remissie via WT1 qRT-PCR als een tumormerker in PB (fase II eindpunt – 17 patiënten)
• Analyse van immuniteit (eerste 10 patiënten)
15
16
Resultaten Klinische resultaten
• Conversie van partiële remissie naar complete remissie na vaccinatie met WT1 mRNA-geëlektroporeerde dendritische cellen (2/3)
Van Tendeloo et al, PNAS 2010
17
Resultaten Klinische resultaten
• Conversie van partiële remissie naar complete remissie na vaccinatie met WT1 mRNA-geëlektroporeerde dendritische cellen (2/3)
Van Tendeloo et al, PNAS 2010
18
Resulten Klinische resultaten
• Inductie van moleculaire remissie na DC vaccinatie (8/17)• ↓ WT1 RNA expressiewaarden in PB/BM tijdens DC vaccinatie
• WT1 / KLH 6/11• WT1 1/2• WT1sigLAMP / KLH 1/3• WT1sigLAMP 0/1
↓ WT1 mRNA
Van Tendeloo et al, PNAS 2010
Resulten Klinische resultaten
• Falen van induceren van een moleculaire remissie na DC vaccinatie• WT1 RNA expressieprofielen in non-responders (9/17)
PRESENTED BY: Zwi N. Berneman 19
20
ResultatenKlinische resultaten
• Superieure algemene overleving in klinische responders
PRESENTED BY: Zwi N. Berneman
21
Resultaten Klinische resultaten
• Superieure ziektevrije overleving in klinische responders
PRESENTED BY: Zwi N. Berneman
22
Besluit
• Doenbaarheid/toxiciteit van WT1-targeted DC vaccinatie in AML • Vaccinbereiding succesvol in alle geïncludeerde patiënten • Transiënte trombocytopenie in 1 patiënt; CTC <2 in alle
patiënten.
• Klinische antileukemische effecten van DC vaccinatie in 8/17 patiënten• Conversie van partiële naar volledige hematologische remissie
in 2/3 patiënten; 1 van deze 2 herviel en overleed.• Inductie van moleculaire remissie in 8/17 patiënten (i.e. daling
van WT1 mRNA tumormerker onder limiet); van deze patiënten hervielen er 2 en deze overleden.
• 9/17 patiënten beantwoorden niet aan de DC therapie (geen normalizatie van WT1 mRNA expressie): 1 overleed aan en andere ziekte, 8 hervielen en 7 hiervan overleden.
Klinische resultaten
23
ResultatenImmunologische resultaten
• 5 HLA-A2+ patiënten evalueerbaar voor tetrameer analyse (Rezvani et al, CCR 2005; Melenhorst et al, 2009) – volledige lengte antigen, presentatie van meerdere WT1 epitopen
• Significante correlatie tussen ↑ (> 1.5-voudig in poly-epitope WT1 tetramer+ CD8+ T-cellen post-vaccinatie en langetermijns (>3 j in CR) klinische respons (P=0.025)
% WT137-45 % WT1126-134 % WT1187-195 % WT1235-243
Pre- Post- Pre- Post- Pre- Post- Pre- Post-
UPN01* 0.016 0.002 0.006 0.006 0.006 0.011 0.004 0.009
UPN05 ND ND 0.215 0.157 0.174 0.064 ND ND
UPN08* 0.015 0.097 0.017 0.187 0.010 0.086 0.026 0.065
UPN09 0.078 0.003 0.102 0.002 0.036 0.004 0.036 0.005
UPN16 0.212 0.040 0.204 0.007 0.253 0.009 0.029 0.034
ND, not determined. *, long-term responders.
Van Tendeloo et al, PNAS 2010
• Significant ↑ geactiveerde NK cellen in klinische responder UPN16
Resultaten Immunologische resultaten
24
25
ResultatenImmunologische resultaten
• Superieure waarden van geactiveerde NK cellen in klinische responders
26
Besluit
• Immunologische effecten in alle patiënten• Positieve DTH reactie tov vaccinonderdelen, maar
noodzakelijkheid van KLH• Tekens van algemene immuunstimulatie (IL-2,
geactiveerde CD4+ cellen)• ↑ in WT1-specifieke IFN--producerende CD8+ T
cellen post-vaccinatie• Immunologische effecten gecorreleerd aan klinische
outcome • Klinische responders: verhoogde waarden van
geactiveerde NK cellen na vaccinatie (aangeboren immuunrespons)
• Lange termijn klinische responders (CR> 3): verhoogde WT1 tetrameer+ CD8+ T cells post-vaccinatie (verworven immuunrespons)
Immunologische resultaten
27
Algemeen besluit
• WT1 komt tot overexpressie in de meerderheid van humane kankers, waaronder AML, waar het een oncogene rol speelt.
• Indien verhoogd boven achtergrondwaarden, WT1 mRNA copy aantallen in beenmerg en/of bloed geven (minimale) residuele ziekte en toekomstig herval weer.
• Dendritische celvaccinatie gaat niet gepaard met majeure toxiciteit en is onder studie als een behandeling om herval te voorkomen of uit te stellen en om overleving te verbeteren bij kankerpatiënten.
• In AML, vaccinatie met dendritische cellen geëlectroporeerd met WT1 mRNA heeft geleid tot klinische effecten in 8/17 patiënten; deze klinische effecten gingen samen met immunologische respons, zowel op verworven als op aangeboren immuniteit.
28
Perspectieven
• Vaccinatie met dendritische cellen, bereid in het labo om geleidelijk WT1 tot expressie te brengen, wordt een beloftevolle strategie om herval van AML te vermijden.
• Phase I/II study in patiënten met solide tumoren: mesothelioma, glioblastoma, hoog-risico borstkanker.
• Start gerandomiseerde phase II studie in AML patiënten ouder dan 65 in hematologische CR na chemotherapie en in goede conditie. Eindpunten: ziektevrije overleving, hervalratio, algemene overleving, moleculaire respons (WT1 mRNA merker).
29
- Dienst Hematologie- Centrum voor Celtherapie en Regeneratieve GeneeskundeUniversitair Ziekenhuis Antwerpen
• Evelien Smits• Ann Van de Velde• Sébastien Anguille• Nathalie Cools• Viggo Van Tendeloo• Ann Van Driessche• Griet Nijs• Barbara Stein• Charlotte Quisquater • Katrien Vermeulen • Inge Vrelust• Alain Gadisseur• Wilfried Schroyens• Diensthoofd: Zwi N. Berneman
• Yusuke Oji, Yoshihiro Oka, Haruo SugiyamaOsaka University, Osaka, Japan
• Jolanda De VriesRadboud University, Nijmegen, The Netherlands
• David Price, Kristin Ladell, Emma GostickUniversity of Cardiff, Cardiff, Wales, UK
Samenwerking
Sponsoring
30
31
Take home image
EINDE
32