Kanker Vechten tegen een vijand die in je zit.
longuitzaaiingen John J. L. Jacobs, NIBI
conferentie 14-01-2012
1
Opleiding
Werk Hematologie, 1990 HLO, 1991 Microbiologie
Virologie, 1990-91 Lelystad
Tumor immunologie 1992-93
Endocrinologie, 1993-94 Medische Biologie, 1994
Vaccins 1994-95,1997 Biochemie, 1996-97
Proefschrift Immunologie 2003
Huid immunologie 1997-2001 Tumor immunologie 2001-03 Huid irritatie 2003-05
Immunoloog 2008 Stralingshygiëne Proefdierkunde (art.9) BROK – klinische trials
Schildersziekte 2003-05 Chemische huid 2005-06 Kanker diagnostiek 2008 Winkelautomatisering, 2008 Tumor immunologie 2008-11
SAP implementatie, 2011 e.v. John J. L. Jacobs, Phd
[email protected] www.JohnJLJacobs.nl www.cancerimmunotherapy.tk
2 John Jacobs?
1 Medisch wetenschappelijk onderzoek
Van idee naar geneesmiddel Idee
feedback Dierproef in lab
Experimentele therapie
Behandeling zieke dieren
Experimentele therapie
Behandeling patiënten
Van laboratorium naar kliniek
Dieproef Experimentele therapie
Fase I:
Toxiciteit, mogelijk
Fase II:
Indicatie effectiviteit
Fase III: Dubbelblind effectiviteit
Registratie Fase IV: Postmarketting
Waarom dierproef naast klinische studie?
Mens is biologisch een dier
Bestuderen mechanisme
Goed dierproefmodel lijkt op ziekte bij patiënt
Grote tumor tot ~ 1-2% lichaam.
Tumoren zaaien uit.
Immunocompetent (werkend immuunsysteem).
Ontwerp dierproef moet lijken op klinische studie Groepen klein (10-20) versus groot (100 – 1000) Verschillen groot (20-40%) versus klein (1 – 4%) Meten overleving versus markers
Oorlog tegen kanker Waarom is de vooruitgang in de behandeling van kanker zo klein? Huidig paradigma: Grote fase III studies Kleine risico’s Klein klinisch effect
Nieuw paradigma: Kleine fase III studies Veel studies Klinisch relevante effecten
Minimale verbetering therapie van kanker
Snellere verbetering therapie van kanker Jacobs et al., 2009 J.Clin.Oncol.27:3062-3
2 Theorie immuuntherapie kanker
Herkent het afweersysteem kanker? Lichaamsvreemde antigenen voor kanker
Weefselspecifiek (PSA)
Virus antigenen (HPV) Over expressie (BRCA1, MUC1, PSMA, survivin) Kanker – testis antigenen (MAGE, GAGE, EGFR, PDGF) Unieke antigenen (nieuwe mutaties)
9
Waarom gebeurt het dan vaak niet? Geen reactie
Wel reactie
Reactie niet gewenst
Reactie niet gewenst
Pindakaas
Huidallergie
Melanoom
Pokkenvirus
Reactie wel gewenst
Reactie wel gewenst
Wel reactie Geen reactie 10 Lichaamsvreemd is niet het enige dat afweerreacties bepaald
Antigeen kan leiden tot afweerreactie Weefsel Antigeen
Dendritische cel
T Proefschrift, AMC 2003
Afvoerende lymfknoop
Verschillende Afweer reacties
Verschillend gevaar verschillende afweer! Gevaar Tumor activeert geen toll like receptor
Inherent gevaar Extern gevaar Bacteriën virussen Allergenen
Tolerantie
Antistoffen
Irritatie UV-B straling Celschade
Cellulaire afweer
Verschillende vormen van afweer tegen kanker mDC1
Th1 Tc
iDC
b.v. mDC3
Ts Stop!
mDC2
Tr1
Th2 B
Cellulaire afweer
Antistoffen N
Tolerantie Actieve weefsel bescherming
Soms effectief, vaak niet. Weefsel vernietiging Kan losse tumorcellen aanvallen. Echter niet tumorweefsel
b.v.
Doorbloeding stopt, Weefsel sterft
Mf
Immuuncellen
Hematopoietische Stamcel Myeloide Stamcel
Myeloblast
Erythrocyt Rode bloedcel Bloedplaatjes
Lymfoide Stamcel
Immuuncellen
Hematopoietische Stamcel Myeloide Stamcel
Lymfoide Stamcel
Myeloblast
Dendritische cell Erythrocyt Rode bloedcel
Bloedplaatjes T helper
CTL
Regulering van afweerreacties Tr1
type r1
Ts
Tolerantie IL-10 TGF-b DCr1
Veilig DC DC1
DC2
Gevaar
type 2 Th2
IL-4 IL-5
B
Antistoffen
IL-12
type 1
interferon-g
IL-2 GM-CSF TNF-a
Th1 Tc Cytotoxische cellen
3 Praktijk immuuntherapie kanker
Kan het afweersysteem kanker afstoten? Dag 10 tot 14: locale IL-2 (interleukine-2) therapie Percentage overlevende muizen
2x104 SL2 lymfoom cellen Grote tumor
Genezing ca. 70% dieren uitgezaaid kanker
0 Overlevingsduur (dagen) 18
Maas et al. (1989) Cancer Research 49: 7037.
IL-2 in proefdieren Muizen • Lymfoma • Mastocytoma • Darmkanker • Borstkanker • Lonkanker • Huid papilloom • Teratoma Konijn • Hoofd-en halstumor Cavia’s • Leverkanker
60-80% genezing 60-80% genezing 60-80% genezing Verlengde overleving Verlengde overleving geen effect geen effect 33% Complete remissie
40% C.R.
Behandeling zieke runderen Runderen met plaveiselcelcarcinoma van het ooglid 67% complete remissie en tumorvrij > 20 months
Vulvale papilloom & Carcinoom 13% C.R.; 89%O.R.
Behandeling zieke honden Mastocytoom –Aggressief Operatie niet mogelijk 4 van de 7 blijvende remissie
Overdraagbare venereale tumours 33% C.R.
Behandeling zieke katten Oraal plaveiselcelcarcinoom Aggressief Operatie niet mogelijk
Verdubbeling overlevingsduur
IL-2 in human kliniek Fase II studies Uitgezaaid melanoom
60% C.R.
Terugkerend blaaskanker 50% minder remissies
Mensen met terugkerend blaaskanker
80% verdwijnt
50% komt niet meer terug
Mensen met Melanoom Uitgezaaid Melanomen 33 van de 51 patiënten regressie > 6 maanden van alle behandelde uitzaaiingen Betere overleving patiënten in stadium III en IV M1a (uitzaaiingen in ver zacht weefsel)
Pilot studies IL-2 bij mensen Fase I-II studies • Hepatocellular carcinoom stadium III-IV – 4 OR (5). • Colorectal cancer stadium IV
- 2 OR (4)
Haemangiosarcoma stadium IV - 1 OR (1).
• Mesothelioom stadium IV - 1 genezing 1 OR (3)
Immuniteit na lokale IL-2 therapie Muis genezen van -
Injectie 103 SL2
Overleven 0%
SL2 SL2
103 P815 103 - 108 SL2 103 P815
0% 95 - 100 % 0%
P815
103 SL2
0%
P815
103 - 108 P815
95 - 100 %
Na genezing: - Bescherming tegen dezelfde vorm kanker - Dezelfde vorm van kanker komt levenslang niet meer terug Maas et al. (1989) Cancer Res. 49, 7037. Jacobs et al., ongepubliceerd
Conclusie dierproeven met lokale IL-2 therapie Kan effectief zijn tegen grote uitgezaaide tumoren Afstoting primaire tumor Natuurlijke immuniteit is aanwezig en actief (Macrofaag, eosinofiel, neutrofiel, NK-cel) Afstoting uitzaaiingen Immuniteit is specifiek voor tumor
Immuniteit tegen challenge Levenslang vrij van deze vorm van kanker T cellen dragen immuniteit CD4 (helper) en CD8 (cytotoxische) Maas, Den Otter, Jacobs
Lokaal is effectiever dan systemische immuuntherapie Systemiche immuuntherapie
Lokale immuuntherapie
Farmacologische gedachte
Immunologisch zoals vaccin
Sterk toxisch
Niet toxisch
Immunologische shock
Slechts lokale ontsteking
Immunologische feedback
Geen feedback
Tolerantie
Immuniteit
Beperkt klinisch resultaat
Effect in gevorderd kanker
Jacobs, 2011
4 Mechanisme therapie & verbetering
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuuntherapie (lokale IL-2 therapie)? typetype 1 response -- Versterkt Versterkt 1 response
Verder stimuleren type 1 response … - Afstoting primaire tumor en uitzaaiingen - Type 1 effector cellen stoten tumor af
31
Verbetering therapie door stimulering Th1 reactie Tr1
type r1
Ts
Tolerantie IL-10 TGF-b DCr1
Veilig DC DC1
DC2
type 2 Th2
B
Antistoffen
Gevaar IL-4 IL-5
type 1
IL-12 interferon-g
IL-2 GM-CSF TNF-a
Th1 Tc
Cytotoxische cellen
De dierproeven Combinatie IL-2 met verschillende stimulatoren van TH1 reacties
Geen verlengde overlevingsduur, Geen verhoogd overlevingspercentage
34
Gevoeliger maken van dierproef
Minder tumorcellen injecteren (1000 ipv 20000)
Behandelen voordat klinische tumor ontstaat (dag 1) ipv daarna (dag 10)
Langdurige intensieve behandeling van dag 1 t/m dag 10
50% van de muizen overleefd …. Ook bij de muizen zonder TH1 stimulatie Ook bij de muizen zonder lokale IL-2 therapie Ook bij de muizen zonder werkzame stof Chronische irritatie heeft een klein effect bij zeer lage aantallen tumorcellen
35
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuun-therapie (lokale IL-2 therapie)? typetype 1 response -- Versterkt Versterkt 1 response Verder stimuleren type 1 response
Nieuwe type 1 induceren met vaccin - Afstoting primaire tumor en uitzaaiingen
tumor af tumor af - Type 1 effector cellen stoten primaire 36
Vaccins stimuleren TH1 respons Vaccines verhogen T cellen en antistoffen Geen correlatie met klinisch resultaat Meer dan 1100 patienten behandeld Minimale therapeutische resultaten (1 CR, 3 PRs)
41 klinische studies met verschillende vaccins Minder verbetering dan na docetaxel of Mitoxantrone Geen fase III studie die vergelijkt met standard therapy
Maar zijn niet of nauwelijks effectief tegen bestaande kanker
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuun-therapie (lokale IL-2 therapie)? - Versterkt type 1 response Verder stimuleren type 1 response Nieuwe type 1 induceren met vaccin Bescherming na genezing is echter wel door type 1 respons
primaire tumor tumor en uitzaaiingen -- Afstoting Afstoting primaire en uitzaaiingen - Type 1 effector cellen stoten tumor af 38
Vergelijking afstoting oorspronkelijke tumor en uitzaaiingen. 4.0%
Therapie PBS
3.5% 3.0% 2.5% 2.0% 1.5%
lever
1.0%
longen
0.5%
oorspronkelijk
IL-2
0.0% 0
5
10
day
15
20
25
30
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuun-therapie (lokale IL-2 therapie)? - Versterkt type 1 response Verder stimuleren type 1 response Nieuwe type 1 induceren met vaccin
Bescherming na genezing is echter wel door type 1 respons - Afstoting primaire tumor en uitzaaiingen
Primaire tumor wordt eerder afgestoten dan Primaire tumor wordt eerder afgestoten dan uitzaaiingen uitzaaiingen - Type11 effector effector cellen stotenstoten primaire tumor af tumor 40 af - Type cellen primaire
Klinische vraag: beste plaats van injectie?
Theorie nabij de tumor. Meer tumor infiltrerende (TH1) afweercellen.
Theorie in de tumor. Mogelijk direct effect in tumor?
Experiment. Heeft IL-2 een effect op de plaats van injectie?
41
Effect van injectieplaats op therapie effect
ver Methylgroen (DNA) Pyronine (RNA)
dichtbij PBS
roetdeeltjes
IL-2
Lokaal mechanisme van IL-2 Histologie bij injectie plaats
3
5
3
4 3
3 2 1
1 1
1.
Injectie
2.
Extravasculair erythrocytes
3.
Bloedvat
4.
Oedeem
5.
Infiltrerende leukocytes
Intratumoraal is effectiever dan peritumoraal Overleving 100%
p=0.04
% survival
80%
60%
Intratumoraal IL-2 40%
20%
Peritumoraal IL-2
0% 0
10
20
30
days after therapy
40
50
PBS Jacobs et al. (2005).
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuun-therapie (lokale IL-2 therapie)? - Versterkt type 1 response Verder stimuleren type 1 response Nieuwe type 1 induceren met vaccin
Bescherming na genezing is echter wel door type 1 respons - Afstoting primaire tumor en uitzaaiingen Primaire tumor wordt eerder afgestoten dan uitzaaiingen
- Type 1 effector cellen stoten primaire tumor af 45
Hoe werkt het afstoten van kanker door immuun-therapie (lokale IL-2 therapie)? - Versterkt type 1 response Verder stimuleren type 1 response Nieuwe type 1 induceren met vaccin
Bescherming na genezing is echter wel door type 1 respons - Afstoting primaire tumor en uitzaaiingen Primaire tumor wordt eerder afgestoten dan uitzaaiingen
- Type 1 effector cellen stoten primaire tumor af 46
5 Nieuwe hypothese immuuntherapie
Nieuwe hypothese Patiënt is niet naïef voor kanker Tumorweefsel onderdrukt afweerreacties
Tumor moet worden vernietigd voor goede afweer tegen kanker
Lokale IL-2 therapie kan dit doen
Levensvatbare tumor onderdrukt afweerreacties mDC1
Th1 Tc
iDC
b.v. mDC3
Ts
mDC2
Tr1
Th2 B
Cellulaire afweer
Antistoffen Stop! N
Tolerantie Actieve weefsel bescherming
Soms effectief, vaak niet. Weefsel vernietiging Kan losse tumorcellen aanvallen. Echter niet tumorweefsel
b.v.
Doorbloeding stopt, Weefsel sterft
Mf
Nieuw mechanisme lokale IL-2 therapie IL-2
Lokaal
Lymfknoop
Systemisch Th1
Antigeen
T4 DC T8
Tc
Lokale tumor afstoting
Doorbreken tolerantie
Vaccinatie
Immuniteit tegen uitzaaiingen
6 Nieuwe hypothese in de praktijk
Lokale IL-2 therapie werkt niet altijd Copenhagen ratten met syngene tumor MLL (MAtLyLu) Hormoon ongevoelig prostaatkanker CRPC Longuizaaiingen
Lokaal effect IL-2 in ratten met prostaatkanker Tumor size
Tumorgrootte 1,50
Log tumor increase versus day 0
1,00
IL-2 0,50
PBS 0,00 -3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
-0,50
-1,00
Geen lokaal effect van IL-2 -1,50 days after therapy
7
8
Systemisch effect lokale therapie weight GewichtRat / gezondheid ratten 105%
% body weight
100%
PBS
95%
90%
85%
Geen systemisch effect van IL-2
IL-2
80% -12
-10
-8
-6
-4
-2
0
days after therapy
2
4
6
8
Relatie lokaal – systemisch effect IL-2
Lokaal falen
Systemisch
Lymfknoop
Th1
Antigeen
T4 DC
T8 Tc
Lokale tumor afstoting
Doorbreken tolerantie
Vaccinatie
Immuniteit Immuniteit tegen tegen uitzaaiingen Uitzaaiingen
Combinatie lokale IL-2 met toxische therapie. Zeep
Chirurgische schade Chemotherapie. Bestraling.
Lokaal effect van Zeep (SDS) in kanker SDS stopt tumorgroei, en induceert tumor regressie
Grootte tumoren Tumour growth
Geen therapie
30000
tumour size
25000
20000
Alleen IL-2
15000
SDS SDS + IL-2
10000
5000
0 0
2
4
8
6 days after therapy
10
12
14
Systemisch effect van SDS + IL-2 intratumoraal Fractie overlevende ratten
SDS verlengt overlevingsduur SDS + IL-2 2 genezingen 2 cures
Tumour growth
tumour size
1,0
SDS + IL-2 IL-2 SDS No therapy
0,0 0
5
10
15 days after therapy
20
25
Chirurgie en lokale IL-2 IL-2 in blaas naar incomplete chirurgie Mensen • Terugkerend Blaaskanker •
• • •
Incomplete chirurgie met marker laesie 5 keer intravesiculair 3 M.I.U. IL-2 80% marker laesies verdwijnt Verminderde terugkeer tumor (50%)
Den Otter et al. (1998) J. Urol. 159, 1183
Lokale chemotherapie en IL-2 - proefdier
Cisplatin
Muizen met teratoma i.p. Alleen IL-2: geen effect; Alleen cisplatin: verlengde overleving + 25% Combinatie: Overlevingsduur: 2x; 13% C.R.
Lokale chemotherapie en IL-2 - veterinair
Cisplatin
Paarden met sarcoiden Lokale Cisplatin + IL-2
53% Complete Remissies
Spoormakers et al. (2003) Cancer Immunol. Immunother. 52, 179
Radiotherapie en IL-2 Preclinical studies in mice Mouse • SL2 lymphoma
87% C.R.
Irradiation: 17% C.R.; suboptimal IL-2 15% C.R. Everse et al.(1997) Int.J.Cancer 72,1003; Jürgenliemk-Schulz et al.(1997) Radat.Oncol.Investig. 5,54.
• Mammary carcinoma
90% C.R.
Irradiation: 14%; IL-2 0% disease-free survival. Jürgenliemk-Schulz et al. (1997) Radat. Oncol. Investig. 5, 54.
Radiotherapie and IL-2 Fase Ib/II studie bij mensen • Nasopharynx carcinoom stadium III or IV 10 mannelijke patienten
20 gematchte historische controles (alleen bestraling) 7000 cGy in 7 weeks Week 2, 4, and 6: 5* 30,000 IU IL-2
Jacobs et al. (2005) Cancer Immunol. Immunother.
Radiotherapie en IL-2 Fase Ib/II study in patienten met nasofarynx carcinoma Censored ziektevrije overleving
censored disease-free survival
100%
80%
IL-2 behandeling
60%
p = 0.014
40%
20%
Historische controles
0% 0
1
2
3
4
5
years after diagnosis
Jacobs et al. (2005) Cancer Immunol. Immunother.
7 ‘Persoonlijke’ medicijnen tegen kanker
Persoonlijke medicijnen Verschillende behandeling voor andere groepen kanker patiënten Standaard therapie kan schadelijk zijn voor sommige patiënten
Huidige immuun status voorspeld effectiviteit immunotherapie
Characiejus et al., 2010 EPMA J.1:369-375 Characiejus et al., 2011 Anticancer Res.31:639-47 Characiejus
Immuuntherapie Mediane overleving (maanden)
Controle
Interferon a
Hoog Laag 30% CD8hCD57+ / CD8
Docetaxel Klinisch gebruik met enige verbetering in overleving bij sommige patienten met Castratie-Resistent ProstaatKanker
Dierstudie in literatuur Kleinere tumor na 14 dagen in Dunning MLL experiment => geen andere gegevens in artikel
Docetaxel tegen tumorgroei 20,00
Docetaxel remt tumor groei P
