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RADIOPOTENCIACIÓN.

NUEVAS PERSPECTIVAS BASADAS EN LA

MODIFICACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE

Ana Illescas VacasHospital Universitario Virgen Macarena

RADIACIÓN

IONIZANTE

Muerte

celular

• Cáncer

• Inmunosupresor:

- Trasplantes alogénicos

- Segundos tumores

• Antígenos tumorales

• Señales inflamatorias:

ACTIVACIÓN DEL

SISTEMA INMUNE

RADIOPOTENCIACIÓN. NUEVAS PERSPECTIVAS BASADAS

EN LA MODIFICACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE

COMBINACIÓN INMUNO-RT (Preclínica y Clínica)

SISTÉMICO

LOCAL



EFECTOS INMUNES LOCALES DE LA RT

Activación del sistema inmune

Patrones moleculares asociados a patógenos

(Janeway CA Jr; 1989)Inmunidad

innata

Inmunidad

adaptativ

a

Fagocitos, basófilos, eosinófilos

Células NK

Células T γδ Linfocitos T y

B

Activación mediante receptores:

-Toll (TLRs)

-NOD (NLRs)

-RIG-I (RLRs)

-Lecitina (CLRs)




(Janeway CA Jr; 1989)

“Señales de peligro” provocadas por tejidos

lesionados (Matzinger; 1994, 2002)

Inmunidad

innata

Inmunidad

adaptativ

a


Células NK


B


-Toll (TLRs)

-NOD (NLRs)

-RIG-I (RLRs)

-Lecitina (CLRs)




(Janeway CA Jr; 1989)

“Señales de peligro” provocadas por tejidos

lesionados (Matzinger; 1994, 2002)

Inmunidad

innata

Inmunidad

adaptativ

a


Células NK


B


-Toll (TLRs)

-NOD (NLRs)

-RIG-I (RLRs)

-Lecitina (CLRs)

RADIOTERAPIA

Radiotherapy

Irradiated tumor cell

Tumor cells

de la Cruz-Merino L, Illescas-Vacas A, Grueso-López A et al. Front Immunol. 2014 Mar 14;5:10.2

Radiotherapy


Tumor cells Dendritic Cell


Radiotherapy



CTL activation


Radiotherapy



CTL activation

NKG2D receptor cells

-NK cell-γδ T cells-NkT-CD8 Memory

Proinflammatory cytokines

cytokines


Radiotherapy



CTL activation




cytokines Tumor cell death

TAAS


Radiotherapy



CTL activation





TAAS

HGMB 1

CTL activation


ZONA IRRADIADA GANGLIO LINFÁTICO

ZONA IRRADIADA GANGLIO LINFÁTICO

• Gradiente de quimiocinas

- CXCL 9, CXCL 10, CXCL 16 reclutan Linfocitos T citotóxicos a la zonairradiada (Matsumura S et al. Radiat Res. 2010).

- CXCL 16 favorece el sinergismo entre RT y anti-CTLA4 (Matsumura S

et al. J Immunol. 2008; Demaria et al. Clin Cancer Res. 2005).

• Aumento VCAM-I en el endotelio tumoral (Lugade AA et al. J Immunol. 2008)


Inhibición del sistema inmune

• TGF-β (Jobling MS et al. Radiat Res. 2006): activado por especies

reactivas de oxígeno tras RT.

• Linfocitos Treg (Coates PJ. Cancer Res. 2008; Anh GO. Proc Natl

Acad Sci USA. 2010; Denardo. Cancer Discovery. 2011):

radioresistencia controvertida.

• Macrófagos M2 (Tsai CS. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007):

actividad antiinflamatoria mediante activación de arginasa I y

secreción de citoquinas antiinflamatorias.


Inhibición vs estimulación del sistema inmune

Silvia C et al. J Natl Cancer Inst. 2013




SISTÉMICO

LOCAL

Radiotherapy



CTL activation





TAAS

HGMB 1

CTL activation

Dendritic Cell

Tumor cell death

TAAS

HGMB 1

CTL activation

EFECTO ABSCOPAL

Dendritic Cell

Tumor cell death

TAAS

HGMB 1

CTL activation

EFECTO ABSCOPAL

Boissonnas A et al. J Exp Med. 2007.

Breart B et al. J Clin Invest. 2008.

1. Paso del vaso sanguíneo al microambiente tumoral

2. Mantenimiento de las funciones efectoras

3. Formar sinapsis inmunológicas estables con sus dianas

• INFRADIAGNOSTICADO

• INDUCCIÓN DE UNA RESPUESTA DE LINFOCITOS PARA LA

DESTRUCCIÓN TUMORAL INSUFICIENTE CON RT EXCLUSIVA

Pasos para que los linfocitos eliminen el tumor:

ESCASA FRECUENCIA: MOTIVOS




SISTÉMICO

LOCAL

COMBINACIÓN INMUNO-RT

Flt3L CD exógenos CpG

ECI301 Anti-CTLA4 GM-CSF

Modelo murino ca. pulmón

Brazos:

- Flt3L 500 μg/kg/d i.p. 10 días

- RT (60 Gy sesión única) al tumor primario

- RT (60 Gy sesión única) al tumor primario + Flt3L

500 μg/kg/d i.p. 10 dias, tras RT.

- Control

Resultado (inmunocompetentes):

-Efecto abscopal en M1 pulmonares con RT+Flt3L

-Mediana de supervivencia (días):

136 RT + Flt3L vs 49 RT vs 59 Flt3L

(p= 0.00002)

Inmunocompetentes

Inmunodeficientes

Modelo murino fibrosarcoma

Efecto abscopal

Se provocó fibrosarcoma en flanco

derecho e izquierdo

(el lado izquierdo se inoculó con diferente

número de células tumorales)


Efecto abscopal


derecho e izquierdo



RT flancho derecho RT flanco derecho + CD it


Efecto abscopal

No respuesta

flanco izquierdo


derecho e izquierdo





Efecto abscopal

No respuesta

flanco izquierdo

Células empleadas

para la formación

del tx (x 104)

RC

2,5 100%

5 80%


derecho e izquierdo




☐

Modelo murino de sarcoma (MCA205) y melanoma (D5)

Brazos:

CD it x 4 dosis (2x106 D5 o 3x106 MCA 205, días 0, 6, 11, 14)

RT 8.5 Gy x 5 en 5 días + PBS

Control (PBS)

RT 8.5 Gy x 5 en 5 días + CD it x 4 dosis

☐


Brazos:



Control (PBS)

Resultados melanoma:

- Inhibición del crecimiento tumoral a los 21 días:

RT + CD 65,9% vs RT 38,8% y CD 27,9% (p<0,005)

EFECTO ADITIVO


☐


Brazos:



Control (PBS)


EFECTO SINÉRGICO

Resultados sarcoma: :

- Inhibición del crecimiento tumoral a los 21 días:

CD no inhiben el tumor

RT inhibición moderada

RT + CD inhibición intensa (p<0,003 vs otros grupos)

VALORACIÓN DE RESPUESTA INMUNE SISTÉMICA

CD

RT

CONTROL (PBS)

NAIVE

RT + CD

INCUBACIÓN

Esplenocitos de ratones tratados/no tratados

LinfomaCélulas

no tumorales

Sarcomao o


p< 0,0001

Modelo murino de sarcoma

Brazos:

1.Control

2.CpG dosis única (Ø 6 mm)3.CpG 3 dosis (Ø 6 mm, Ø 8 mm y a los 7 días)4.RT 20 Gy (Ø 8 mm) + CpG dosis única (Ø 6 mm)5.RT 20 Gy (Ø 8 mm) + CpG 3 dosis (Ø 6 mm, Ø 8 mm y a los 7 días)

RC (ratones)

0

0

1/8

1/8

3/7

RT + CpG x 3

RT + CpG x 1

A. No tratamiento

B. RT

C y D. RT + CpG

Estudio efecto abscopal

Células de adenoca. colon

en flanco derecho e izquierdo

o

Células de ca. pulmón en un

lado y linfoma en el

contralateral

☐

RT EN UN LADO EXCLUSIVAMENTE

No irradiados Irradiados

Ο RT 6 Gy

ECI301

RT 6 Gy + ECI301 x 3

No tratamiento

T cell

TCR CTLA4

APC

MHCB7

T-cell

inhibition

T cell

TCR

CTLA4

APC

MHC B7

T-cell

activation

T cell

TCRCTLA4

APC

MHC B7

T-cell

potentiation

IPILIMUMABblocks

CTLA-4

CD28CD28

IPILIMUMAB: MECANISMO DE ACCIÓN

Modelo murino de carcinoma de mama y colon metastásico

Brazos:

- Anti-CTLA4

- Anti-CTLA4 + RT 20 Gy sesión única

- Anti-CTLA4 + RT 6 Gy x 5 sesiones

- Anti-CTLA4 + RT 24 Gy x 3 sesiones

Modelo murino de gliomas

Resultados:

- Supervivencia a 75 días:

WBRT + GM-CSF 80% vs control 0% vs WBRT 40%

o GM-CSF 20% (p < 0.002)

- RT aumentó MHC clase I, linfocitos CD4 y CD8

en el microambiente tumoral

Brazos (n=9 por grupo):

- GM-CSF

- WBRT (4 Gy× 2)

- WBRT (4 Gy× 2) + GM-CSF

- Control

80%

(p < 0,002)

Formenti S et al. JNCI. 2013


CpG Anti-CTLA4

GM-CSF

CD

rV-PSA

n=14

Hepatocarcinoma

metastásico o avanzado inoperable

- RT3DC (8 Gy sesión única) lesiones hepáticas

- CD autólogas it.


- CD autólogas it

-

48 h

48 h

21 días

48 h

48 h

21 días

48 h

48 h

21 días

n=14

Hepatocarcinoma



- CD autólogas it.


- CD autólogas it

-

48 h

48 h

21 días

48 h

48 h

21 días

Respuesta inmune específica-AFP

48 h

48 h

21 días

Mediana IFN-γ pre y post RT-CD:

2,006.2 vs 3,997.1 (p < 0,05)

*p < 0,05

n=14

Hepatocarcinoma



- CD autólogas it.


- CD autólogas it

-

48 h

48 h

21 días

48 h

48 h

21 días

Respuesta inmune específica-AFP

48 h

48 h

21 días

Mediana IFN-γ pre y post RT-CD:

2,006.2 vs 3,997.1 (p < 0,05)

*p < 0,05

n=14

Hepatocarcinoma



- CD autólogas it.


- CD autólogas it

-

48 h

48 h

21 días

El estudio sugiere que la combinación de RT3DC y CDs it en el

hepatocarcinoma avanzado y metastásico es segura e induce la

inmunidad innata y adquirida


CD CpG Anti-CTLA4

GM-CSF rV-PSA

- 3 lesiones (mínimo)- Recaída tras 1ª línea de tratamiento

n=15 Linfoma células B de bajo grado

CpG

RT 2 Gy x 2 (2 días)

CpG (6 mg it):-Tras 1ª dosis RT-Tras 2ª dosis RT-Semanalmente x 8 semanas

+

TOXICIDAD

RESPUESTA EN LESIONES NO IRRADIADAS

27% (1 RC; 3 RP)

EFECTO ABSCOPAL

LOCALIZACIÓN Tx IRRADIADO

Lesión

occipital

Lesión cutánea

supraesternal

EFECTO ABSCOPAL

LOCALIZACIÓN Tx IRRADIADO

Lesión inguinal

izquierda

21 cm2 6 cm2

Lesión supraclavicular

derecha

Supervivencia según concentración de Treg

Tratamiento Linf CD8 reactivos al tumor

Supervivencia según concentración de Treg

La combinación de CpG y RT en linfoma es un tratamiento que

actualmente está siendo evaluado

El análisis inmunológico, centrado en la cuantificación de los Treg

puede ser predictor de la respuesta al tratamiento

Tratamiento Linf CD8 reactivos al tumor


GM-CSF

CD CpG Anti-CTLA4

GM-CSF rV-PSA

IPILIMUMAB: MELANOMA

RT (9,5Gy x 3fx) metástasis paraespinal regresión metástasis esplénica e hiliar.

RT (8Gy x 3fx) tumor primario regresión metástasis en tránsito.

Metástasis ganglionares y cerebral: SRS + ipilimumab RC

36 meses

IPILIMUMAB: CARCINOMA PROSTÁTICO


n=75 CPRCm en progresión a QT


n=75 CPRCm en progresión a QT

8 Gy M1 ósea


GM-CSF

CD CpG Anti-CTLA4

rV-PSA

n=16

Tumores sólidos metastásicos

(pulmón, tímico, mama, vejiga, ecrino)

3 lesiones medibles (mínimo)

Tratamiento con QT con EP o EE

TRATAMIENTO

- RT a una de las lesiones

(3,5 Gy x 10 en 2 sem)

- GM-CSF (125 mcg/m2/d sc) durante 14 días.

Inicio en el día 7.

- Se mantiene QT

EFECTO ABSCOPAL

Monitorización: PET-CTRP: 30% (4 pacientes)

Efecto flare: 20% (3 pacientes)

2 meses

Resultado


GM-CSF CD CpG

Anti-CTLA4 rV-PSA

Estudio fase II aleatorizado

n=30, CP localizado


n=30, CP localizado

≥70 Gy


n=30, CP localizado

≥70 Gy

rv-PSA rF x 7

GM-CSFIL-2


n=30, CP localizado

Linfocitos T frente PSAGrupo A: 13/17

Grupo B: 0/8

p < 0,0005

Cascada antigénica


n=30, CP localizado




SISTÉMICO

LOCAL



Fraccionamiento


SISTÉMICO

LOCAL

Modelo murino de carcinoma de mama y colon

8 Gy x 3 sesiones

6 Gy x 5 sesiones

20 Gy sesión única

Modelo murino de melanoma



Fraccionamiento


SISTÉMICO

LOCAL



Irradiación ganglionar

Fraccionamiento


SISTÉMICO

LOCAL

Aumento del tráfico de Linf T activados en los ganglios linfáticos tras la irradiación tumoral

0 Gy

3 Gy

15 Gy

Linf T

Lugade AA. J Immunol. 2005

País y número de centros:España, 12 centros

Los pacientes con melanoma y metástasis cerebrales,

ipilimumab añade un beneficio clínicamente relevante a la

radioterapia

HIPÓTESIS

CASO CLÍNICO

Mujer de 44 años

Melanoma con metástasis ganglionares axilares, hilio pulmonar derecho y

hepáticas

Febrero 2014: Dabrafenib 150 mg/12h + Trametinib 2 mg/24 h

Abril 2014:

- Mala tolerancia suspensión tratamiento

- Ipilimumab 3 mg/kg iv cada 3 semanas + RT3DC adenopatía axilar

TRATAMIENTO

IPILIMUMAB

2 ciclos 2 ciclos 12 sem 24 sem 36 sem 48 sem

CASO CLÍNICO

RT3DC 8 Gy x 3

IPILIMUMAB

2 ciclos 2 ciclos 12 sem 24 sem

- Citokinas proinflamatorias: IL6, TNFalfa.- Análisis de inmunofenotipo sérico: linfocitos CD3 (LT), CD19 (LB), CD3-

CD16+CD56+ (NK), CD3CD4, CD3CD8, CD3CD4CD8 (inmaduros), CD3CD8CD16+CD56+ (CD8 activados), CD4+/CD25+ CD3CD8CD16+CD56- , CD3-CD16+CD56+CD8+ , CD3-CD16+CD56+CD8-, CD161.

36 sem 48 sem

CASO CLÍNICO

DETERMINACIONES DE CITOKINAS E INMUNOFENOTIPO

RT3DC 8 Gy x 3

CONCLUSIONES

Los datos disponibles apoyan la hipótesis de una actividad antitumoral

inmune mediada por RT

La combinación inmuno-RT tiene un efecto sinérgico y puede provocar

la eliminación de tumores no irradiados (Efecto abscopal)

La combinación inmuno-RT puede ser útil para la eliminación de

enfermedad metastásica clínica y oculta

Son necesarios estudios sobre el impacto inmunológico de la dosis

administrada, el fraccionamiento aplicado y la asociación de

inmunomoduladores para evaluar la efectividad del tratamiento

La validación de biomarcadores inmulógicos facilitarán la identificación

del esquema de radioterapia y de las combinaciones más eficaces

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