“Учение без разсъждение е безполезно,

а разсъждение без учение - опасно.”

проф. д-р В. Сарафян, дм, дмн

ИМУНОЛОГИЯ НА

ТРАНСПЛАНТАЦИИТЕ И

БРЕМЕННОСТТА.

ТУМОРНА ИМУНОЛОГИЯ

Терминология

Трансплантация - хирургична манипулация,

при която клетки, тъкани или органи от един

индивид (донор), се присаждат на друг

индивид - реципиент.

Самата присадка - трансплантат

Трансплантация на солидни органи – роговица,

черен дроб, сърце

Трансплантация на стволови клетки

Трансплантация от живи и от трупни донори

Терминология

Автоложна трансплантация (автоприсадка) –

тъкан се присажда от едно място на друго в

същия организъм

Сингенна трансплантация – между еднояйчни

близнаци

Алогенна трансплантация – между генетично

различни инидвиди от същия биологичен вид

Ксеногенна трансплантация – между различни

биологични видове

Авто-трансплантация

Сингеннатрансплантация

Ало-трансплантация

монозиготни

близнаци

Ксено-трансплантация

• Alexis Carrel (1910 г.):"Търсете природата нанесъвместимостта не вхирургичните несполуки, асред биологичнитепричини."

• Съдова хирургия, крио-съхраняване на органи

• Трансплантация на бъбрекна кучета – 1902 год.

• Нобелова награда – 1912 г.(39 год.) 1873-1944

пионер на съдовата хирургия

1. Отхвърлянето на

трансплантата се дължи на

генетични различия между

донора и реципиента.

2. Механизмът на

отхвърляне на

трансплантата е имунен.

Sir Peter Medawar (1943 г.)Основни принципи на трансплантационната

имунология :

Нобелова награда – 1960 г.

Генетични разстояния по МНС (HLA)

алелни честоти

• Най-малки генетични разстояния с румънци,

италианци и македонци

• Еднакви разстояния с гърци, турци и критяни

• По-малки разстояния с арменци в сравнение с

други източно- и западно европейски популации

РЕАКЦИЯ НА ПРИЕМАТЕЛЯ

СРЕЩУ ПРИСАДКАТАРазпознаването на присадката като чужда се

осъществява чрез:• Тс - разпознават чуждите МНС молекули

(директно разпознаване);- разпознават minor histocompatibility antigens

(индиректно разпознаване). При човека броят им вероятно е над 50.

• АТ

Присадките се отхвърлят главно от:- Т-клетки - лимфокини

Трансплантационният имунитет е предимно КЛЕТЪЧЕН!

Преживяване на присадките

Роговица – 90 %

Бъбрек – 80%

Стоволви клетки – 80%

Сърце – 80%

Черен дроб – 60%

Панкреас – 50%

Механизъм на отхвърляне на

присадката

• Свръхостро отхвърляне

- След часове

- Резултат от съществуващи АТ към ABO или

MHC клас I молекулите на присадката

- Представя се като реакция на

свърхчувствителност от II тип

- Присадката се разрушава поради съдова

тромбоза

СВРЪХОСТРО ОТХВЪРЛЯНЕ

присаждане на нормален бъбреку пациент с налични АТ

срещу донорните АГ

присадката става мораво-черна поради кръвоизливите

и се отхвърля

АТ се свързват за съдовия ендотел на присадката, включват възпалителна реакция, която запушва кръвоносните

съдове

присадка

1

2

мъртва

присадка

3

Бъбрек, отхвърлен 18 ч.

след

трансплантацията

(тромбоза и

кръвоизливи)

Свръхостро

отхвърляне

►минути - часове

► наличие на

цитотоксични АТ

• Остро отхвърляне

- След дни или седмици

- Резултат от отговор на Tc и Th към АГ, представен от

донорните DCs в лимфните възли

- Представя се като реакция на свърхчувствителност от IV

тип

(увредени органи, 1/3 от отхвърлянията се дължат на minor

histocompatibility Ags)

• Хронично отхвърляне

- След месеци или години

- Резултат от възпаление и Th отговор? Неясен механизъм

- Представя се със съдови увреждания

Механизъм на отхвърляне на присадката

Имунна памет при отхвърлянето на алоприсадките

Първа присадка,ден 1

васкуларизация, делящи се

клетки

Първа присадка,

ден 12,напълно

разрушена,кле-тъчна некроза

Втора присадка,ден 7,

не се васкуларизи-ра и се отхвърля

по-бързо

Реакция на приемателя срещу присадката

ThAPC

Maf възпаление

IL-2Tc цитолиза

B-Ly

IL-4,5,6

антителаADCC

активиране на

комплемента

АГ

Отхвърляне

на

присадката

МНС

Реакция на присадката срещу приемателя

- GVHD (graft versus host disease)

Т-клетките на донора реагират срещу алогенни

АГ на реципиента

Условия: реципиентът да притежава МНС-молекули,

които липсват в присадката (донора) – т.е. да са

имунологично несъвместими

присадката да представлява живи имунни

клетки или тъкан (костен мозък, лимфоцити,

клетки от пъпна връв)

имунната система на реципиента да е

потисната или недоразвита

Реакция на присадката срещу приемателя

Трансплантационна болест (GVHD) 4 седмици след к.моз. трансплантация

Засягане на кожа, черва, черен дроб, бял дроб

70 % смъртност

GVHD е клинично полезна при левкемия?

Отстраняване на зрели Т клетки?

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ НА КОСТЕН МОЗЪКза лечение на някои форми на рак

Високи дози химиотерапия или лъчелечение увреждат

и HSC. Налага се на пациента да бъде присаден нов

костен мозък – недиференцирани лимфоидни

клетки!

- Автотрансплантация (преди стандартната терапия),

отглеждане in vitro, реинжектиране.

- Алотрансплантации на костен мозък.

- Алотрансплантация на стволови клетки:

от пъпна връв - умбиликални стволови клетки,

удобство – незрели клетки!

от периферна кръв – удобство - количество

Трансплантаци

и

2016 2017 2018 2019

Бъбречни 37 /

11 живи

донори

40 /

8 живи

донори

25 /

5 живи

донори

36 /

13 живи

донори

Чернодробни 11 /

1 живи

донори

13 /

1 живи

донори

13 /

2 живи

донори

14 /

3 живи

донори

Изпълнителна агенция за

медицински надзор

119 автоложни HSC от периферна кръв

35 алогенни HSC от периферна кръв2019

Потенциални реципиенти на органи в

България към 03.04.2020г.

Нуждаещи се от трансплантация на:

бъбрек 1038

ч. дроб 53

сърце 45

бял дроб 20

панкреас 10

тънко черво 1

ОБЩО: 1167

Търси се реципиент за съответен донор!ксенотрансплантации - естествени АТ в серума на

човека срещу въглехидратен епитоп - галактозил--

1,3-галактоза, който липсва у хората!

Трансгеннипрасета(внесен ген за инхибиране на човешкиякомплемент)

Knock-outпрасета -премахнат ген, кодиращ епитопа галактозил--1,3-галактоза

11 април 2001 PPL Therapeutic PLC

“Харесвам прасетата. Кучетата гледат на нас отдолу-нагоре. Котките гледат на нас отгоре-надолу. Само прасетата гледат

на нас като на равни.” Чърчил

Жена на 43 год. с бъбречна поликистоза е от 3 год. на хемодиализа. Тя е

MHC (HLA) типизирана и записана в списъка на чакащите за трупен бъбрек.

(Вероятността за МСН идентичност между неродственици е 1 на 5000.)

Пациентката има 3 братя, от които едниният показва пълно съвпадение по

системи HLA и ABO(Н).

Какво друго изследване трябва да се направи на брата преди

трансплантацията?....

За какво трябва да се изследва серума на пациентката? …

След трансплантацията няма данни за свръхостро отхвърляне. Присадката

се развива нормално, но на 8-ия ден жената започва да се чувства зле и има

треска. При палпиране бъбрекът е оточен, а кръвните проби показват

влошена бъбречна функция.

Какво състояние може да се подозира? …

Как може да се докаже? …..

Каква е причината за тази реакция? ….

Как може да се спаси пациентката? ...

(cross-match test, MКА срещу IL-2 receptor)

3D БИОПРИНТИРАНЕ - комбиниране на клетки,

растежни и хранителни фактори и биоматериали за

създаване на пространствено организирани тъкани и

органи с максимално близка структура и функция до

нормалните.

3D биопринтиране и

регенеративна медицина

• Създаване под

компютърен контрол на

3D-обекти, чрез

наслагване на

синтетични и/или

биологични материали

в няколко слоя

• Съхранена клетъчна

функция и жизненост

Tissue Chips for Drug Screening

Създаване на in vitro платформа, която използва човешки

клетки и тъкани и микрофлуиди за оценка на ефикасност,

безопасност и токсичност на нови лекарства.

Възпроизвеждат се

функционално всички системи

Клетъчна жизненост до 4

седмици

Colon on a chip

Medawar – “парадокс на бременността” – плодът в

генетично отношение е полу-алоприсадка, която

избягва имунното разпознаване от страна на

майчиния организъм.

ИМУНОЛОГИЯ НА БРЕМЕННОСТТА

• Ембрион – до 8 г.с.

• Фетус

• Трофобласт – част от

бластоцистата, която

залавя ембриона за

маточната стена. “Външна

обвивка” на плода, която е

отговорна за

имплантацията

(вгнездването),

развитието на плацентата,

обмена на кислород и

метаболити между майка

и плод.

Фетална

повърхност

Майчина

повърхност

PLACENTA -

The External

Soul;

"circular

cake."

Ембрионът е алоприсадка, която не се отхвърля, а се толерира многократно,

защото:заема място, защитено от неимуногенна тъканна бариера (трофобласт)- трофобластът е външният слой на плацентата, която е производно на плода, кодирано от бащини гени!- трофобластът не експресираМНС-молекули освен МНС клас I молекула G - гени с много нисък полиморфизъм.

Успешна бременност

• Ако се попречи на имунната система на майката да разпознае ембрионалните тъкани като чужди;

• Ако се попречи на имунните клетки на майката да реагират срещу клетките на плода.

1. Избягване на АГ-разпознаване

- липсата на МНС-мол. по клетките на трофо-

бласта ограничава АГ-разпознаване и ИО

2. Промяна в ИО на майката

Th1 Th2

Th2

Th1

Норма

Бременност

2. Промяна в ИО на майката

► преобладаване на хуморалния имунитет и

отслабване на клетъчния. Th2-Ly в плацентата

отделят лимфокини, благоприятстващи

развитието на плода (IL-3, IL-5, IL-6, IL-10).

Th1-Ly на майката секретират цитокини, които

потискат вътреутробното развитие (IL-2, IFN-

gamma, TNF).

► защитно действие на MHC-G молекулите по

трофобласта

- инхибиране на Тс и NK-клетки

- защита на фетуса от трансплацент. инфекции

- потискане на ADCC

►липса в матката на МНС-зависими Тс

срещу клетките на плода

► синтез на имуноинхибитори в бременната

матка - PGE2 и TGF-бета - потискат имунните

реакции.

► инхибиране активацията на комплемента

- в ембрионалните тъкани се съдържа

инхибитор на комплемента – Crry. Той

блокира С3 и С4 съставките на майчиния

комплемент.

“Учение без разсъждение е безполезно,

а разсъждение без учение - опасно.”

ИМУНОЛОГИЯ НА ТУМОРИТЕ

проф. д-р В. Сарафян, дм, дмн

ТУМОРНА ПАТОГЕНЕЗА

Химични,

физични,

биологични

фактори

Мутации в генома на

соматичните клеткиГенетични

фактори

Активация на

протоонкогени

Инактивация на

туморно-

супресорни гени

Инхибиране

гените на

апоптозата

Експресия на променени белтъци

Отпадане на регулаторни белтъци

Мутации в мутаторните гени

ЗЛОКАЧЕСТВЕНА ТРАНСФОРМАЦИЯ

клонална експанзия

• Автономност (неконтролирано

размножаване)

• Адаптивност (пластичност)

• Атипизъм (имунологичен,

биохимичен, генетичен, др.)

• Агресивност (инвазия и

метастазиране)

АНТИГЕНИ ПО ТУМОРНИТЕ

КЛЕТКИ

АНТИГЕНИ ПО ТУМОРНИТЕ

КЛЕТКИ

ТУМОРНО-

СПЕЦИФИЧНИ

АНТИГЕНИ

(TSA)

ТУМОРНО-

АСОЦИИРАНИ

АНТИГЕНИ

(ТАА)

1. ТУМОРНО-СПЕЦИФИЧНИ АНТИГЕНИ (TSA)

само в туморни клетки мутирали форми на нормални

клетъчни гени/белтъци – директен продукт на онкогенезата

уникални и високо специфични за индивидуалния тумор силно имуногенни

1.1. ВИРУСНО-ИНДУЦИРАНИ TSA

вирус-специфични, еднообразни

всички тумори, предизвикани от един вирус, притежават същия повърхностен TSA, независимо от вида на засегнатите

клетки.

рак на черния дроб и маточната шийка, някои левкози

1.2. ХИМИЧЕСКИ-

ИНДУЦИРАНИ TSAуникални АГ с тъканна и органна

специфичност

Всеки тумор, индуциран от един и същ

химичен агент, експресира свои

собствени уникални TSA, както в

отделните тъкани, така и в различни

органи на един и същ индивид.

2.ТУМОРНО-АСОЦИИРАНИ АНТИГЕНИ (TАA)

откриват се както в туморни, така и в

нормални клетки нормални белтъци с ненормална експресия

неуникални и неспецифични слабо имуногенни

2.1. ОНКОФЕТАЛНИ

(ЕМБРИОФЕТАЛНИ, СТАДИЙНО-

СПЕЦИФИЧНИ) ТАА

експресия на нормални гени в

ненормално време

алфа-фетопротеин (AFP) - рак на

ч.дроб, панкреас и тестиси;

карциноембрионален антиген (СЕА) - рак

на стомашно-чревния тракт, млечната

жлеза, пикочния мехур

Експресия на СЕА

нормална тъкан от здрав

възрастен индивидтуморна тъкан

Първичен тумор Първичен туморМетастаза в лимфен възел

Експресия на КГА в туморно-променени тъканиСобствени резултати

2.2. ТАА-ПРОМЕНЕНА ЕКСПРЕСИЯ НА

НОРМАЛНИ ПОВЪРХНОСТНИ КЛЕТЪЧНИ АГ

кръвно-групови АГ; МНС молекули

Загуба на МНС клас І експресия при тумори

Нормална тъкан Туморна тъкан

Туморни маркериБиомолекули в кръв, урина или тъкани, които са

повишени при един или няколко типа тумори

Серумни и тъканни

PSA

CA 15-3 – млечна жлеза, яйчник

СА 19-9 – дебело черво, панкреас

•ДНК – мутации

•иРНК – транскрипционна активност

•миРНК – регулация на генната експресия

МЕХАНИЗМИ НА ПРОТИВОТУМОРНА

ЗАЩИТА

ПРЕДИ ВЪЗНИКВАНЕ НА ТУМОРНАТА

КЛЕТКА

генетични и физиологични фактори на

хомеостазата :

- антиоксиданти

- репаративни ензими; spell checker gene

- анти-растежни фактори

СЛЕД ВЪЗНИКВАНЕ НА ТУМОРНАТА КЛЕТКА

вроден и придобит имунитет

Вроден имунитет

Цитотоксични Maf - прякоцитолитично действие - Н2О2, TNF, IL-1; активация на комплемента; АDCC

NK-клетки - пряко цитолитичнодействие; ADCC

LAK-клетки = NK-клетки, активирани от IL-2; прякоцитолитично действие

NK-клетка

убива

туморна

клетка

ПРИДОБИТ ИМУНИТЕТ

туморно-специфични Тс - срещу вирусно-индуцирани TSA

- отделят перфорини и гранзими,

- активират апоптозата,

- някои секретират TNF- , ; IFN-. TILs -тумор-инфилтриращи лимфоцити

Th1 - секретират IL-2; INF- , ; IFN-.

плазматични клетки - противотуморни АТ срещу ТАА - слабо ефективни

Противотуморният ИО е предимноклетъчен!

МЕХАНИЗМИ НА ТУМОРНОТО ОЦЕЛЯВАНЕ

(IMMUNE ESCAPE MECHANISMS)

1. АГ-модулация – enhancement effect

2. ефект на “промъкване” (sneak

through effect)

В момента, в който ракът е клинично доловим, той

вече надхвърля 1 билион атипични клетки.

Рак може да възникне след подкожното инжектиране

на най-малко 1млн. туморни клетки.

3. активиране на Treg

4. производство на защитни фактори -

неоангиогенеза; mdr-гени;

имуносупресори (TGF-инхибира директно Th1,

простагландини)

5. локализация в имунологично

привилегировани зони

6. феномен на туморно усилване(enhancement effect)

ФЕНОМЕН НА ТУМОРНО УСИЛВАНЕ

(enhancement effect)

Tc

Tc

TcTu

1. Антитела (IgG)

2. Туморни АГ

свободни

туморни АГ3. Имунни

комплекси

NK

TcTu

Tu свободни АГ-АТ

комплекси

тумора

Цел - да стимулира собствената имунна система

на пациента, която ефективно да атакува раковите

клетки

2013 година - списание Science - откритие на

годината

ПРОТИВОТУМОРНА ИМУНОТЕРАПИЯ

CAR – T-клетъчна имунотерапия

Chimeric antigen receptor T-cells (CAR T-cells) – T-

клетки, които са генетично променени и произвеждат

изкуствен TCR. Той е химерен, защото комбинира АГ-

свързващ домен и Т-кл.-активиращ домен в един

рецептор.

ЦЕЛ на CAR-T-имунотерапията - да модифицира Т-

кл. така, че да разпознават туморни клетки и да ги

унищожават.

От пациента се вземат Т-кл., които генетично се модифицират и се

внасят обратно у болния, за да атакуват туморните му клетки.

CAR-T работи като “живо лекарство" срещу туморните клетки.

Прицелни молекули – B-cell leukemia (CD19)

Взаимодействие между протеина за програмирана смърт 1

(PD-1) и неговия лиганд (PD-L1)

PD-1 (programmed death-1) - мембранен протеин, който се

експресира от активирани Т-лимфоцити, моноцити и дендритни

клетки.

PD-L1 (programmed death ligand-1) - се експресира от клетки на

имунната система, но и от туморни клетки.

Взаимодействието между PD-L1 и PD-1 при нормални условия

води до инхибиране на активността на T-лимфоцитите и

предпазва организма от свръхактивност на имунната система и

нежелани автоимунни реакции.

Експресията на PD-L1 от туморните клетки инхибира

активността на Тс и блокира ефективния имунен отговор

Сheckpoint inhibitors - блокират взаимодействието PD-1/PD-

L1 и възстановяват антитуморния имунен отговор.

Туморна ангиогенеза

Съдово-ендотелен растежен фактор (VEGF) - потиска

съзряването на дендритните клетки и стимулира експресията на

PD-L1, инхибира експресията на адхезионни молекули в

клетъчния ендотел.

Туморна ангиогенеза VEGF/VEGFR инхибиториКомбинация от VEGF и – чек-поинт инхибитори

Блокирането на VEGF подобрява инфилтрацията на Т-

лимфоцитите в туморната среда и осигурява по-висока

ефективност на имунотерапията.

Targeted therapy

Прицелна (таргетна) терапия

Персонализирана медицинаЛечение на точния пациент с точното лекарство по точното

време

• тирозин кинази

• тирозин киназни

инхибитори (TKI)

Активираща мутация в киназния

домен на гена за EGFR - по-

добра преживяемост.

България - честота 9.2% .

Молекули, блокиращи тирозин

киназната активност на EGFR –

инхибитори на ТК - gefitinib

ПРОТИВОТУМОРНА ГЕННА ТЕРАПИЯ

отстраняване

на тумора

TIL

туморни клетки

инкубация с IL-2

мъртви туморни клетки

TNF-ген

невирулентен

ретровирус

TNF-ген

само TIL

TІL с внесен

TNF-ген

TІL с внесен

TNF-ген

пролиферация

на TIL