Makaleler

Kanser İmmün Terapi ve Monoklonal Antikorlar

Özet Kanser immün terapi preklinik çalışmaların yoğun olduğu ve klinikte uygulamaların giderek arttığı kanser tedavisi için modern tıbbın adjuvan yöntemlerinden biridir. Kanser immün terapide aşı ve hücresel tedavi yöntemlerine göre daha fazla kullanım alanı bulunan yöntem monoklonal antikorların terapide kullanılmasıdır.

Kanser hücrelerinde yüksek miktarda ve doku spesifik olarak üretilen reseptörler ile büyüme faktörlerini hedef alan monoklonal antikorlar klinik uygulamalara en fazla aktarılan ve onaylanan kanser immünoterapi uygulamasıdır. Klinikte kansere yönelik olarak halen onaylanmış ve kullanılmakta olan en az 12 adet monoklonal antikor bulunmaktadır. Bu monoklonal antikorlar meme, akciğer kanseri, kolorektal kanser, renal hücre kanseri, melanoma, çeşitli lenfoma ve lösemilerde tedavide kullanılmaktadır. Kanser immün terapide kullanılan monoklonal antikorlar, vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF), epidermal büyüme faktörü reseptörü (EGFR), insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2 (HER2) gibi kanser progresyonunu destekleyen büyüme faktörlerini veya CD52 (Cluster of Differentiation 52) ve CD20 (Cluster of Differentiation Antigen 20) gibi kanser hücrelerinde spesifik olarak üretilen farklılaşma antijenlerini hedef alır.

Monoklonal antikor üretim metodolojisi farelerin spesifik antijenlerle aşılanmasına ve B lenfositlerle myeloma kanser hücrelerinin hibridoma oluşturmasına dayanmaktadır. Bu teknikle tıpta devrim olarak nitelendirilebilecek şekilde yeni bir ilaç sınıfı doğmuş ve monoklonal antikorlar, kanser dahil çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılır olmuştur.

Monoklonal antikorların kanser immünterapide etkinliği üç ana mekanizmaya dayanır. Bu mekanizmalar, 1) kanser hücrelerinin bölünme ve anjiyojenezde kullandıkları sinyal yolaklarını harekete geçiren faktörlerin ve reseptörlerin antikor bağlanmasıyla inhibe edilmesini, 2) antikora bağlı hücresel sitotoksisiteyi (ADCC) ve 3) komplement aktivasyonu ile komplemente bağlı sitotoksisiteyi (CDC) içerirler.

Sonuç olarak yapılan preklinik çalışmalarla kanser oluşumu ve progresyonunda rol alan yeni hedef proteinler tespit edilmekte ve bunlara karşı etkin olabilecek monoklonal antikor üretim çalışmaları ve klinik faz çalışmaları devam etmektedir.

Özet

Giriş

Kaynaklar

Giriş

Kanser İmmün Terapi

Kanser immün terapi, kanser tedavisinde immün sistemin uygun metodlarla aktive edilip kullanılmasıdır. Amaç immün sisteme ait hücrelerin kanser hücrelerini hedef alarak yok etmesini sağlamaktır. Bu amaç temel olarak üç yöntemle sağlanabilir.

a) Birinci yöntem kanserde üretilen proteinler kullanılarak hastaların aşılanmasına dayanır.

b) İkinci yöntem terapi amaçlı spesifik antikorların hastaya verilmesi esasına dayanır.

c) Üçüncü yöntem ise hastaya sitotoksik T lenfosit ya da dendritik hücreler gibi immün sistem hücrelerinin transfer edilmesi ile gerçekleştirilir.

Kanser Aşıları

Birinci yöntem olan aşılama yöntemi bir çok farklı kanser türü için denenmiştir. Özellikle kanserde üretimi artan büyüme faktörlerini ya da reseptörleri hedef alan peptid, protein ya da DNA aşıları farklı adjuvantlarla beraber denenmiştir. Farklı antijen grupları üzerinde çalışılmış olup bunlardan birisi dokulara özel farklılaşma antijenlerini içerir. Bu grup içinde, melanoma için TRP2 adlı protein hedef alınmıştır. TRP2 melanoma tümör hücrelerinde spesifik olarak bulunan dokuya özel bir farklılaşma antijenidir1. Üzerinde çok çalışılan diğer bir antijen grubu tümörde üretimi anormal seviyede artmış ve tümor büyümesini destekleyen faktörleri kapsamaktadır. Meme kanseri için kötü prognozla ilişkilendirilen İnsan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2 (HER2) bu antijenlerden biridir2. Kolon kanserini hedef almak için benzer şekilde epidermal büyüme faktörü reseptörüne (EGFR) odaklanan çalışmalar yapılmaktadır3. Aşı amaçlı hedef alınan üçüncü grup antijenler germ hücreleri ve kanser hücrelerinde üretilip normal dokularda olmayan kanser-testis antijenlerini kapsamaktadır. Ayrıca, çeşitli kanser türleri için NY-ESO- 1 adlı kanser-testis antijeni aşı çalışmalarında hedef alınmıştır4. Preklinik fare modellerinde başarılı sonuçlar elde edilmiş olan aşılama yöntemleri klinik denemelerde test edilmektedir ama henüz klinikte uygulanmakta olan otoimmün bir kanser aşısı bulunmamaktadır5. Kanser aşı çalışmalarıyla elde edilen önemli faydalardan birisi bu çalışmaların kanser tedavisinde kullanılan monoklonal antikorlarla ilgili çalışmaların temelini oluşturmuş olmalarıdır.

Terapi Amaçlı Hücre Transferi

Kanserli hastalara aşı etkisi oluşturmak amacıyla T lenfosit ya da dendritik hücre aktarımı preklinik çalışmalarda yaygın olmasına rağmen, yakın geçmişte ilk defa klinik onay almayı başarmıştır. Klinik onay almış yaklaşımda profesyonel antijen sunan hücreler olan dendritik hücreler kullanılmıştır. Hastadan elde edilen dendritik hücreler hedef alınan antijenle beraber hücre kültür ortamında inkübe edilmektedir. Bu hücre kültür ortamı dendritik hücrelerin aktive edilmesini, antijeni alarak sunuma hazır hale getirmesini ve T lenfositleri uyarmaya uygun olgunlaşmayı gerçekleştirmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarlanan dendritik hücre aşısı prostat kanserlerinin %95'inde üretilen prostatik asit fosfataz (PAP) adlı antijen kullanılarak hazırlanmaktadır. Prostat kanserinde üretilen PAP adlı farklılaşma antijenini hedef almaya yönelik dendritik hücrelerin kültür ortamında uyarılarak hastaya verilmesini içeren Sipuleucel-T adlı hücre aşısı ileri evre metastatik prostat kanserli hastalarda hayatta kalma süresini dramatik olmasa da anlamlı oranda artırmıştır ve bu sure ortalama 4.1 aydır6. Tedaviye yanıt vermesi çok zor olan ileri evre metastatik prostat kanserli hastalarda hücre aşısı kullanılarak elde edilen sonuç bu alanda ilerisi için umut vadetmektedir.

Monoklonal Antikorlar

Kanser immün terapi yöntemlerinden klinik uygulamalara en fazla aktarılan ve onaylananı terapiye yönelik monoklonal antikorlardır7. Günümüzde ilaç olarak üretilen başlıca antikorlar Trastuzumab, Cetuximab, Bevacizumab, Alemtuzumab, Rituximab gibi monoklonal antikorlardır. Hedef aldıkları başlıca kanserler meme kanseri, kolon kanseri ve çeşitli kan kanserleridir. Bunlar vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF), EGFR, HER2 gibi kanseri destekleyen büyüme faktörlerini veya CD52 ve CD20 gibi kanser hücrelerinde spesifik olarak üretilen antijenleri hedef alır. Kullanımı çok yeni olan ve cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4, sitotoksik T lenfosit antijen -4 (CTLA-4) adlı antijeni bloke ederek kanserin immün sistemi inhibe etmesini engelleyen Ipilimumab monoklonal antikoru kullanılarak ileri safha melanom hastalarında başarı elde edilmiştir7-11. Klinikte kanser tedavisinde kullanılan başlıca monoklonal antikorlar ve hedef aldıkları bazı antijenlerle ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir.

Cetuximab ve Panitumumab

Epidermal büyüme faktörü reseptörü (EGFR) meme, over, kolorektal ve baş ve boyun kanseri gibi birçok kanser türünde overeksprese edilen bir tirozin kinaz reseptörüdür. Kanser hücre proliferasyonu, tümör büyümesi, anjiyojenez ve metaztazda rol alır12. Cetuximab EGFR'yi hedef alan ve kanser immün terapi amaçlı klinik olarak kullanıma onay almış bir monoklonal antikordur. Cetuximab kimerik bir antikordur, yani hem insana ait hem de fareye ait protein sekansları içerir. Bu antikor kolorektal kanser ve skuamöz hücre kanserlerinin tedavisinde kullanılmaktadır13.

Panitumumab EGFR'yi hedef alan tamamen insan sekanları içeren bir monoklonal antikordur. Bu antikor aynı zamanda metastatik kolorektal kanser tedavisinde kullanılmaktadır14.

Trastuzumab

HER2, EGFR ile aynı aileden olan bir tirozin kinaz reseptörü ve büyüme faktörüdür. HER-2 bir büyüme faktörü olarak meme kanserlerinin %25-30'unda anormal derece yüksek oranda eksprese edilmektedir. HER-2 ekspresyonu artan meme kanserinde bayanlarda hastalık daha agresif seyretmekte ve hayatta kalma süresinin daha kısa olduğu gözlenmektedir15-19. Trastuzumab HER-2'ye bağlanan humanize olarak üretilmiş (yani sekanslarının çoğu insana ait olan) IgG1 izotipinde bir monoklonal antikordur. Bu antikor HER-2'ye bağlanarak HER-2'nin kanser hücrelerinde aktive ettiği sinyal yolaklarını inhibe etmektedir. HER-2'ye karşı üretilen monoklonal bir antikor olan trastumuzab'ın ek tedavi olarak kullanıldığı meme kanseri hastalarında hayatta kalma süresinin anlamlı ölçüde uzadığı (25.1 aya karşılık 20.3 ay P=0.046) saptanmış ve ölüm riskinin %20 azaldığı tespit edilmiştir20.

Rituximab ve Benzerleri

CD20 normal ve kötü huylu (malin) B hücrelerinde bulunan fakat prekursör B hücrelerinde bulunmayan bir farklılaşma antijenidir21. Rituximab CD20'yi hedef alan IgG1 izotipinde kimerik bir monoklonal antikordur. Bu antikorun B hücre non-Hodgkin lenfomaların tedavisinde etkinliği gösterilmiş ve klinik onayı alınmıştır. 1997'de onaylanan Rituximab kanser terapisi için klinik onay alan ilk monoklonal antikordur22-23. Sonrasında CD20'yi hedef alan Ibritumomab, Tositumomab, Ofatumumab gibi başka monoklonal antikorlar da klinik onay almıştır24.

Alemtuzumab

CD52 tüm lenfositlerde bulunan bir farklılaşma antijendir ve bazı lenfomalarla ilişkilendirilmiştir. Bu nedenle bu antijenin hedef alınmasının belirli kanserlere karşı etkin olduğu görülmüştür25-27. Alemtuzumab CD52'yi hedef alan IgG1 izotipinde humanize bir monoklonal antikordur ve bu antikor için B hücre lösemisine yönelik kullanım için 2001'de klinik onay alınmıştır28.

Ipilimumab

CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4, sitotoksik T lenfosit antijen -4) yardımcı T hücrelerinin mebranında eksprese edilir ve T hücrelerine inhibe edici sinyallerin gönderilmesinde rol alır29. Bu antijenin aktivitesini engellemek için Ipilimumab isimli bir monoklonal antikor dizayn edilmiştir. Böylece kanser tarafından immün sistemin inhibe edilmesinin ve baskılanmasının engellenmesi planlanmıştır30. İleri evre melanoma hastalarında ipilimumab tedavisi normal tedaviye oranla daha iyi hayatta kalma oranları sağlamıştır. 2011 yılında Ipilimumab'ın melanoma tedavisinde kullanımı için klinik onay alınmıştır8.

Bevacizumab

Tümör gelişiminde en önemli aşamalardan birisi anjiyojenez adı verilen yeni damarların oluşumudur. Yeni damar oluşumunda en önemli faktörlerden birisi VEGF'tir. Metastatik kanserli hastaların çoğunluğunda serumda VEGF seviyesinin arttığı görülmüştür31. Bevacizumab VEGF'e bağlanan IgG1 izotipinde humanize bir monoklonal antikordur. Bu antikor VEGF'e bağlanarak anjiyojenez'i inhibe eder32. Bevacimuzab metastatik kolorektal kanserli hastalarda kemoterapiyle beraber kombine edilerek uygulandığında hayatta kalma oranını anlamlı ölçüde artırmıştır9. Bevacimuzab metastatik kolorektal kanserde ve küçük hücreli olmayan akciğer kanserinde kinik kullanım için onaylıdır.

Kanser tedavisinde kullanılan daha fazla sayıda monoklonal antikorlar bulunmaktadır. Bu makalede kullanımı yaygın olan belirli monoklonal antikorlara değinilmiştir. Ayrıca yeni antijenleri hedef alan veya var olan antijenleri hedef alan yeni monoklonal antikorların denendiği çok sayıda klinik deneme devam etmektedir. Ayrıca şu da not edilmelidir ki, monoklonal antikorlar yorgunluk, ateş, baş ve kas ağrıları, nefes alma zorluğu ve kanamaların artması gibi çeşitli yan etkiler oluşturmaktadır24. Tablo 1'de kanser tedavisinde kullanılan başlıca monoklonal antikorlar, hedef aldıkları antijenler ve uygulandıkları kanser türleri özetlenmiştir.



Monoklonal Antikorlar ve Kansere karşı Etki Mekanizmaları

Monoklonal antikorlar ilk olarak Köhler and Milstein tarafından 1975 yılında antijenle immünize edilmiş farelerin B hücreleri ve myelom kanser hücrelerinin oluşturdukları hibridomalardan elde edilmiştir33. Bu metodolojide aşılanan farelerden elde edilen B hücrelerinin herbiri tek bir çeşit antikor üretmektedir. Ancak B lenfositlerin hücre kültür ortamında yaşam süreleri çok kısıtlı olduğundan, myelom kanser hücreleriyle hibrid oluşturmaları sağlanır. Böylece yeni hücreler B lenfositler gibi spesifik antikorlar üretebilmekte ve kanser hücreleri gibi hücre kültüründe sınırsız bölünebilme potansiyeline sahip olmaktadır. En son aşamada tek bir klonun büyümesinden elde edilen hibridomalardan en uygun şekilde antikor üretenleri seçilerek monoklonal antikor üreten hibridoma klonları elde edilmiş olur. Monoklonal antikor üretimi metodolojisi Şekil 1'de özetlenmiştir.



Fareler tümörde spesifik olarak bulunan ve/veya hedef alınmak istenen antijenle immunize edilir. Serumda en iyi antikor cevabı veren fareler seçilerek, çok sayıda B hücresi içeren dalak hücreleri alınır. Bu hücreler ile fare myeloma hücrelerinin birleşerek hibridoma oluşturmaları sağlanır. Elde edilen hibridomalar çok sayıda kuyucukta besleyici hücrelerle beraber seçici medyumda kültür edilir ve belirli süreler içinde herbir kuyucuktaki hücre kültür medyumunda hedef antijene bağlanan antikor üretimi ELISA (Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay, Enzim - bağlantılı Immunosorbent Assay) ile test edilir. İstenen antikoru üreten kuyucuklardaki hibridomalar alt klonlamayla tek klonları elde etmek için tek düşürme işlemiyle tekrar kültür edilirler, hibridoma klonları elde edilir. Sonraki aşamada üretilen monoklonal antikor, protein saflaştırma teknikleriyle izole edilir. Şekil 1, 42 numaralı kaynaktan uyarlanmıştır.

Monoklonal antikor üretim metodolojisinin dizaynı araştırmacılara sadece 1984 yılında nobel kazandırmakla kalmamış, aynı zamanda bu metodun kullanılmasıyla elde edilen antikorların kliniğe uygulanması tedavide yeni bir yol açmıştır. Şu anda klinik onkolojide Trastuzumab, Cetuximab, Bevacizumab, Alemtuzumab, Rituximab gibi antikorlar öncelikle monoklonal antikor üretim tekniğiyle elde edilmiş, kanser hücrelerine karşı etkinlikleri preklinik modellerde gösterilmiş ve sonrasında kimerize veya humanize edilerek hastalarda kullanıma geçmişlerdir. Monoklonal antikorlar kanser hücrelerine karşı temel olarak üç farklı mekanizmayla etkinlik gösterirler. Kanser hücrelerinin membran antijenlerine bağlanan antikorlar, 1- komplement aktivasyonu ile komplemente bağlı sitotoksisiteyi (CDC) ve 2- antikora bağlı hücresel sitotoksisiteyi (ADCC) tetiklerler. Antikora bağlı hücresel sitotoksisitede kanser hücrelerine bağlanmış antikorların sabit olan Fc fragmentleri başlıca naturel killer hücreler olmak üzere, makrofaj, monosit ve denritik hücreler gibi effektör hücreler tarafından FcGRIII ve FcGRIIa gibi reseptörlerle tanınırlar. Bu tanınma sonrası effektör hücreler kanser hücrelerini hedef alarak perforin ve serin proteazlar olan granzim (granzyme)'ler ile kanser hücrelerinin apoptoz ile ölmesine sebebiyet verirler.

Üçüncü mekanizma ise kanser hücrelerinin bölünme ve anjiyojenezde kullandıkları sinyal yolaklarını harekete geçiren faktörlerin ve reseptörlerin antikor bağlanmasıyla inhibe edilmesidir. Buna örnek olarak bir çok sinyal yolağının aktivasyonunda rol alan epidermal büyüme faktörü reseptörünü hedef alan Cetuximab'ı ve anjiyogenezde rol alan vasküler endotelyal büyüme faktörünü hedef alan Bevacizumab'ı gösterebiliriz. Cetuximab adlı monoklonal antikor EGFR'ye bağlanır ve normalde EGFR'nin aktive ettiği MAP (Mitogen-Activated Protein) kinaz (MAPK), PI3 (phosphatidylinositol 3') kinaz (PI3K) ve Akt hücresel sinyal yolaklarını inhibe eder. Böylece, kanser hücrelerinin proliferasyonunu ve metastazını bir ölçüde engeller. Bevacimuzab ise vasküler endotelyal büyüme faktörünü hedef alarak tümörde yeni damar oluşumunu belirli oranda engeller34 -37. Monoklonal antikorların kanser hücrelerine karşı etkinkik mekanizmaları Şekil 2'de özetlenmiştir.



Monoklonal antikorlar tümör hücrelerinin mebranındaki hedef antijenlere bağlanırlar. Bu bağlanma ile çeşitli mekanizmalarla tümör hücresinin ölümüne neden olurlar. Birinci mekanizmada bağlanan antikorun sabit Fc fragmenti effektör hücrelerde bulunan Fc gamma reseptörler tarafından tanınır. Bu effektör hücreler başlıca natürel killer hücreler ve monositlerdir. Effektör hücreler bağlanma sonrası tümör hücrelerinde antikora bağlı sitotoksisite (ADCC)'yi uyararak hücrede apoptozu uyarırlar. İkinci mekanizmada monoklonal antikorun bağlandığı membran antijeni önemli bir büyüme faktörü reseptörü veya büyüme faktörüdür. Bağlanma sonucu büyüme faktörü reseptörünün uyardığı tümör gelişiminde önemli olan sinyal yolakları engellenir. Bu şekilde tümör gelişimi inhibe edilir veya tümör hücresinde apoptoz uyarılır.

Yukarıda bahsedilen monoklonal antikorlardan birisi olan ve CD20 antijenini hedef alan Rituximab tedavisine verilen cevaptaki genetik faktörler incelendiğinde, Fc Gamma reseptörlerinde ve komplement alt ünitelerindeki gen polimorfizmlerinin etkili olduğu görülmüştür38-39. Fc Gamma reseptörleri antikora bağlı hücresel sitotoksisitede görev almakta, komplement alt üniteleri ise komplemente bağlı sitotoksisitede görev almaktadır. Görüldüğü üzere, laboratuvarda hücre kültür deneylerine ek olarak, yapılan genetik korelasyon çalışmaları da, Rituximab'ın terapötik etkinliğinde ADCC ile CDC önemini desteklemektedir. Benzer şekilde EGFR'ye bağlanan Cetuximab'ın uygulanmasına kolorektal kanser hastalarının verdiği cevaba bakıldığında, iki farklı Fc Gamma reseptöründe bulunan polimorfizmlerin cevabı etkilediği görülmüştür. Cetuximab tedavisi alan metastatik kolorektal kanserli hastalarda, Fc Gamma Reseptör 2A ve 3A'daki polimorfizmlerle hastalık nüksetmeden hayatta kalma sürelerinin ilişkili olduğu bulunmuştur40. Meme kanseri tedavisinde kullanılan Trastumuzab'ın ADCC oluşturma etkinliğiyle Fc Gamma reseptör polimorfizmleri arasında da ilişki olduğu gösterilmiştir41.

Sonuç olarak; Kanser oluşumu, progresyonu, metastazı, kanserin immün sistem elemanlarını tepkisiz hale getirme, tümör büyümesini artıracak faktörleri salgılamasını sağlama ve kemoterapiye direnç geliştirme mekanizmaları gibi birçok alanda preklinik araştırmalar devam etmekte, kanserin moleküler ve hücresel biyolojisi her geçen gün daha iyi anlaşılmaktadır. Bu araştırmalar sonucunda tespit edilen muhtemel hedef proteinlere yönelik üretilen monoklonal antikorlar preklinik çalışmalarda ve klinik faz çalışmalarında denenmektedir. Kemoterapiye destek gereken bazı durumlarda tedaviye monoklonal antikorların eklenmesi kanser tedavisi için umut vaat etmektedir.
Referans: Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimleri Tıp Dergisi ISSN 1308-9315, 2013, Cilt 27, Sayı 2, Sayfalar 105-110

TÜM MAKALELERİ GÖRMEK İÇİN BURAYA TIKLAYIN