mechanismen van immunomodulatie door chemotherapie-standaarddoses
standaard kankerchemotherapie kan tumorimmuniteit op twee belangrijke manieren bevorderen: (a) het induceren van immunogene celdood als onderdeel van het beoogde therapeutische effect; en (b) het verstoren van strategieën die tumoren gebruiken om de immuunrespons te ontwijken. Een grote hoeveelheid gegevens toont aan dat sommige chemotherapiegeneesmiddelen bij hun standaarddosis en schema hun antitumoreffect ten minste gedeeltelijk bemiddelen door immunogene celdood te induceren (figuur 1) (9). Dit proces impliceert de gelijktijdige versie van tumorantigenen en de emissie van gevaar-geassocieerde moleculaire patronen (vochtig) in het tumormicromilieu tijdens celdood. Antracyclinen activeren de expressie van de pattern recognition receptor (PRR) toll-like receptor-3 (TLR3), de snelle secretie van type I IFNs en de afgifte van de chemokine CXCL10; een type I IFN gen handtekening voorspelde respons op anthracycline therapie bij borstkankerpatiënten (10). Phylogenetically behouden chemokine het signaleren door cxcl8 verhoogt de blootstelling van calreticulin op de oppervlakte van de tumorcel, die voor de erkenning en het overspoelen van stervende tumorcellen door DCs (11) kritiek is. Hoge mobiliteit box bindende eiwit-1 (HMGB-1) of ATP vrijgegeven in de tumor micro-omgeving binden hun respectieve PRRs, TLR4 en de purinerge receptor P2RX7. Dit activeert het nlrp3 inflammasoom, met resulterende il1ß secretie en activering van ifny-afscheidende CD8 + T cellen (8,12). TLR4 en P2RX7 verlies van functiepolymorfismen worden geassocieerd met een hoger risico op terugval van borstkanker na adjuvante chemotherapie op basis van anthracycline (13-14), en TLR4 verlies van functiepolymorfismen met kortere progressievrije overleving (PFS) en totale overleving (OS) bij patiënten met gevorderde colorectale kanker (15) en plaveiselcel hoofd-halskanker (16). Het verlies van functiepolymorfismen in TLR4 of P2RX7 slagen er niet in om klinische uitkomst in patiënten met niet-kleincellige longkanker (17) te beà nvloeden, wat suggereert dat tumorbiologie, chemotherapeutische agent, of beide kunnen beà nvloeden of tumorceldood immunogeen is, en welke celdoodweg wordt geactiveerd. Andere vormen van immunogene chemotherapie-geïnduceerde celdood zijn autofagie (18) en necroptosis (19).
bepaalde chemotherapeutica kunnen immunogene celdood veroorzaken via verschillende routes. (A) anthracyclines, cyclofosfamide en oxaliplatine induceren immunogene celdood door het vrijkomen van tumorantigenen, de translocatie van CRT (een eat me-signaal voor fagocytose door DCs) naar het celoppervlak en de secretie van de gevarengeassocieerde moleculen HMGB1 en ATP (een find me-signaal voor fagocytose door DCs). Deze celdood-geassocieerde moleculen binden hun respectievelijke receptoren, de calreticulinereceptor (CRTR), de TLR4-receptor (TLR4R), en de p2rx7-receptor. Dit resulteert in activering van nrlp3 inflammasome, de productie van pro-IL1ß, gelijkstroom rijping, en de afscheiding van IL1ß om de evolutie van tumor-specifieke CD8+ T cellen te steunen. (B) De dood van de tumorcel die door antracylijnen wordt veroorzaakt resulteert in de versie van dsRNA, die aan TLR3 bindt en in de autonome afscheiding van de tumorcel van type I IFNs resulteert. Deze weg is analoog aan de reactie op virale besmetting, en steunt de evolutie van tumorimmuniteit. Afkortingen: CRT = calreticuline; DC=dendritische cel; HMGB1 = high mobility binding box 1; ATP=adenosinetrifosfaat; TLR=toll-like receptor; IFN = interferon; IL=interleukine; NRLP3 = inflammasoom.
als alternatief kan chemotherapie verschillende kenmerken van tumorimmunobiologie moduleren (Figuur 2) op een geneesmiddel-, dosis-en schema-afhankelijke manier (beoordeeld in 2). De optimale integratie van immunotherapieën met standaard kankertherapieën om antagonistische interacties te minimaliseren en potentiële synergieën aan te gaan is daarom van groot belang. Een voor de hand liggende strategie is om immunotherapie te geven in de setting van minimale resterende ziekte, nadat de tumormassa optimaal is verminderd met chirurgie en systemische chemotherapie. Deze het rangschikken strategie minimaliseert het negatieve effect van tumormassa op de sterkte van de antitumor immune reactie. Het staat chemotherapie ook toe om het immune fenotype van om het even welke overblijvende tumorcellen te moduleren. Naast het induceren van immunogene celdood en type I IFN-secretie, bevorderen anthracyclines de ccl2/CCR2-afhankelijke rekrutering van functionele antigeen-presenterende cellen in de tumorplaats, maar niet in tumor-drainerende lymfeklieren (20). Verschillende chemotherapie drugs kunnen de intrinsieke immunogeniciteit van tumorcellen moduleren door middel van een verscheidenheid van mechanisme (beoordeeld in 2). Chemotherapie kan de presentatie van het tumorantigeen verbeteren door de uitdrukking van tumorantigenen zelf, of van de MHC klasse I molecules op te heffen waaraan de antigenen binden. Als alternatief, chemotherapie kan upregulate co-stimulatory molecules (B7-1) of downregulate co-inhibitory molecules (PD-L1/B7-H1 of B7-H4) uitgedrukt op de tumorceloppervlakte, het verbeteren van de sterkte van effector t celactiviteit. Chemotherapie kan ook maken tumorcellen gevoeliger voor T cel-gemedieerde lysis door FAS-, perforine-, en granzyme B-afhankelijke mechanismen.
Diverse geneesmiddelen voor chemotherapie kan het moduleren van de activiteit van verschillende immuun cel subsets, of het immuunsysteem fenotype van de tumorcellen door het verbeteren van antigeen presentatie, het verbeteren van expressie van co-stimulerende moleculen inclusief B7.1 (CD80) en B7.2 (CD86), downregulating checkpoint moleculen zoals geprogrammeerd dood-ligand 1 (PD-L1,) of het bevorderen van de tumor dood van de cel via de fas, perforin, of granzyme B wegen. Afkortingen; DC=dendritische cel; MDSC=myeloid-derived suppressor cell; Treg=regulatory T cell; TH=T helper cell. Meer in detail besproken in (2).
een voorbeeld van immunomodulerende standaard-dosis chemotherapie is gemcitabine, die pleiotrope immuuneffecten heeft. Het induceert tumorcelapoptosis en verbetert de kruis-priming van CD8 + T-cellen in diermodellen (21). Het keert ook defecte kruispresentatie van tumorantigenen om door tumor-infiltrerende DCs (22). Het geven van gemcitabine vóór vaccinatie of een CD40-agonist verhoogde de overleving van muizen die werden behandeld met chemoimmunotherapie (21, 23). Daarentegen had gemcitabine+cisplatine, gegeven na immunotherapie met een adenovirale vector die IFNa (AdIFNa) uitdrukt, ook een grotere antitumoractiviteit dan chemotherapie of adifna alleen, door het aantal antigeen-specifieke tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL), activering en handel (24) te verhogen. Een ander onderzoek toonde aan dat, hoewel de concentraties van antigeenspecifieke perifere T-cellen waren verlaagd, gelijktijdig gemcitabine de werkzaamheid van een op DC gebaseerd vaccin verhoogde door zowel de T-celhandel te verhogen als de tumorcellen sensibiliseren voor t-celgemedieerde lysis (25). Verminderde perifere immuniteit werd vermeden door het geven van gemcitabine na twee vaccinatiecycli. Daarnaast verminderde gemcitabine significant MDSC ‘ s in preklinische diermodellen (24, 26, 27). Deze principes werden onderzocht in de TeloVac-studie, een klinische fase 3-studie die was ontworpen om strategisch gebruik te maken van de impact van gemcitabine met standaarddosis op de immuniteit en klinische responsen op het promiscue MHC klasse II telomerasevaccin gv1001 gegeven met GM-CSF-adjuvans (28). Deze studie gerandomiseerde 1062 patiënten met gevorderde of gemetastaseerde alvleesklierkanker 1: 1:1 tot standaard gemcitabine / capecitabine chemotherapie (GemCap arm 1), twee cycli GemCap gevolgd door vaccinatie dagen 1, 3 en 5, vervolgens wekelijks x 3, en in week 6 dan maandelijks daarna tot ziekteprogressie op welk moment patiënten terugkeerden naar GemCap chemotherapie (sequentiële arm 2), of gelijktijdig GemCap gedurende 6 cycli met GV1001+GM-CSF gegeven zoals in arm 2 (gelijktijdige arm 3). Het primaire eindpunt van deze studie was OS. OS in de gelijktijdige arm was vrijwel identiek aan de GemCap-arm, met een trend naar inferieure OS in de sequentiële arm. Objectieve responspercentages en PFS waren significant slechter in de sequentiële arm ten opzichte van die in de andere twee armen. Belangrijk is dat de sequentiële arm van deze studie werd ontworpen gedeeltelijk op basis van de hierboven samengevatte gegevens, waarin een korte kuur van chemotherapie voorafgaand aan vaccinatie antigeen kruispresentatie zou kunnen verbeteren, en een terugkeer naar chemotherapie na vaccinatie kon verhogen vaccin-geprimed immuniteit door het vrijgeven van tumor antigenen en DAMPs. Synergie tussen chemotherapie en immunotherapie in het TeloVac-onderzoek kan voorkomen zijn door ten minste 3 factoren. Ten eerste keerden veel patiënten in de sequentiële arm nooit terug naar chemotherapie vanwege snelle ziekteprogressie na het begin van de vaccinatiefase van de sequentie. Dit probleem pleit voor het testen van een strategie als deze bij patiënten met een trager tempo van de ziekte, waardoor vaccinatie tijd om een diepe en robuuste antitumor immuunrespons vast te stellen (29). Ten tweede is de inductie van tumorcelapoptose noodzakelijk voor de versterking van antigeen kruispresentatie door gemcitabine (21); analyse van apoptose-inductie door GemCap in het TeloVac-onderzoek toonde aan dat apoptose werd geïnduceerd bij <25% van de patiënten. Zelfs bij patiënten met bewijs van apoptose-inductie was er geen bewijs van een versterkte perifere immuunrespons na vaccinatie (Middleton en collega ‘ s, ongepubliceerde gegevens). Bovendien was het resultaat van patiënten die na vaccinatie terugkeerden op chemotherapie niet beter dan patiënten die alleen met chemotherapie werden behandeld (28). Tenslotte kan de modulatie van het tumormicromilieu door chemotherapie ook beperkt zijn geweest door de stromale kenmerken van alvleesklierkanker, aangezien therapeutische synergie tussen vaccin en gemcitabine in preklinische pancreas tumormodellen werd gezien met sub-cutane pancreatumoren, maar niet wanneer dezelfde pancreaskankercellen orthotopisch werden geïmplanteerd (25). Ook van belang is dat analyse van MDSC ‘ s bij 19 patiënten die standaard GemCap kregen, geen vermindering van Lin−DR−CD11b+ MDSC-aantallen aantoonde, maar dat MDSC-aantallen daalden bij 19/21 patiënten die GemCap gelijktijdig met GV1001+GM-CSF kregen (30). Negen van deze 21 patiënten ontwikkelden T-cellen specifiek voor GV1001, en mdscs daalde bij 8/9 van deze patiënten.
andere onderzoeken hebben aangetoond dat standaard chemotherapie de immunotherapie kan remmen. Een Fase 2-studie integreerde pancreas GVAX met standaard adjuvante therapie bij 60 patiënten met stadium 2 en 3 pancreaskanker (31). In deze klinische studie ontwikkelden de deelnemers mesotheline-specifieke T-cel responsen na één vaccinatie voorafgaand aan de operatie, daarna gingen ze over op adjuvante 5-fluorouracil-gebaseerde chemotherapie voordat ze 3 extra boost vaccinaties kregen. De door het vaccin geïnduceerde mesotheline-specifieke T-celrespons werd verminderd tijdens adjuvante chemotherapie en hersteld door boostvaccinaties (Lutz, Laheru en collega ‘ s, ongepubliceerde gegevens). In een Fase 3-studie werd prostaatgvax getest in combinatie met standaarddosis docetaxel chemotherapie, waarbij patiënten gerandomiseerd werden naar gvax elke 3 weken met docetaxel maar geen prednison, of docetaxel met prednison 10 mg per dag (32-33). Het onderzoek werd gesloten nadat 408 patiënten gerandomiseerd waren vanwege een onevenwichtige verdeling van sterfgevallen in de vaccinarm ten opzichte van de controlearm. Ten minste twee belangrijke factoren kunnen hebben bijgedragen tot het mislukken van deze studie. Hoewel is gemeld dat docetaxel MDSC onderdrukt en de DC-functie versterkt (34), en ook de translocatie van calreticuline induceert (35), is dit vaccin nooit in de kliniek Getest met volledige docetaxel dosis. De chemotherapie kan dus een verminderde door het vaccin geïnduceerde immuniteit hebben. Bovendien is prednison een essentieel onderdeel van de standaard docetaxel behandeling voor deze patiënten en werd het uit de vaccinarm weggelaten omdat het de T-celrespons zou kunnen remmen. In een ander onderzoek, de activiteit van de Canarische pokken vaccin ALVAC-CEA-B7.1 werd getest in combinatie met 5-FU+leucovorine+irinotecan bij 118 patiënten met gemetastaseerde colorectale kanker, waarbij 3 cycli vaccin alleen gevolgd door vaccinatie in combinatie met chemotherapie werd gegeven aan twee groepen, en 4 cycli chemotherapie gevolgd door vaccinatie bij patiënten zonder ziekteprogressie op chemotherapie werd gegeven aan de laatste groep (36). Er kwamen geen significante verschillen tussen de groepen naar voren en chemotherapie remde geen cea-specifieke T-cellen. Tot slot werden in een Fase 2-studie met een op poxvirus gebaseerd vaccin dat codeert voor mucine-1 (MUC-1) en IL2 (TG4010) 148 patiënten met mucine-1+ tumoren geïncludeerd die 6 cycli gemcitabine+cisplatine of vaccinatie met TG4010A kregen en gelijktijdige chemotherapie met 6 cycli gemcitabine+cisplatine, waarbij de vaccinatie werd voortgezet tot ziekteprogressie (37). CD16 + CD56 + CD69 + natural killer-cellen waren bij 73,2% van de patiënten op normale niveaus aanwezig en werden geassocieerd met een gunstiger veiligheidsprofiel, verbeterde tijd tot progressie (HR=0,5) en totale overleving (HR=0,6) bij patiënten die TG4010 kregen. Patiënten met hoge niveaus van geactiveerde natural killer cellen die tg4010 kregen, hadden slechtere resultaten. Op basis van deze gegevens bevindt een Fase 3-proef zich in de planningsfase. Meerdere kleine studies met 10-28 patiënten hebben aangetoond dat gelijktijdige of gefaseerde standaard chemotherapie de door het vaccin geïnduceerde immuniteit niet remt en kan versterken (2).
Immuuncheckpointantagonisten zijn ook gecombineerd met chemotherapie in standaarddosis, gelijktijdig of in volgorde. In een fase 3-proef met zaadonderzoek werd de CTLA-4-antagonist ipilimumab of placebo in combinatie met standaarddosis dacarbazine (850 mg/m2) getest bij 502 patiënten met stadium 4-melanoom (38). Dit onderzoek toonde een verbeterde overleving aan met ipilimumab in combinatie met dacarbazine in vergelijking met alleen dacarbazine. In twee onderzoeken werd gelijktijdig versus gefaseerde chemotherapie met ipilimumb onderzocht bij 204 patiënten met niet-kleincellig longcarcinoom (39) en 130 patiënten met kleincellig longcarcinoom (SCLC) in een uitgebreid Stadium (40). In deze onderzoeken werden standaard paclitaxel (175 mg/m2) en carboplatine (AUC 6) gebruikt. Patiënten kregen 4 cycli chemotherapie + ipilimumab, gevolgd door 2 cycli chemotherapie, of 2 cycli chemotherapie gevolgd door 4 cycli chemotherapie + ipilimumab. Voor NSCLC werden verbeterde immuungerelateerde en standaard PFS waargenomen als patiënten eerst een gefaseerde behandeling met chemotherapie kregen, gevolgd door chemotherapie + ipilimumab, terwijl voor SCLC een verbeterde immuungerelateerde maar niet-standaard PFS werd waargenomen voor dezelfde gefaseerde therapie. Tot slot werd in een klein onderzoek recombinant oplosbaar LAG-3 immunoglobuline (IG) fusieeiwit, IMP321, getest als één component van de eerstelijnstherapie met paclitaxel bij 30 patiënten met gemetastaseerde borstkanker (41). IMP321 bindt met hoge aviditeit aan MHC klasse II, resulterend in activering van Apc ‘ s en daaropvolgende activering van geheugenT cellen. Zes maanden progressie-vrije overleving was 90%, en biomarker analyses toonden een aanhoudende toename van geactiveerde Apc ‘ s en een groter percentage van natuurlijke moordenaar en CD8+ effector geheugen T cellen.