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Introducción a la inmunoterapia celular

¿QUÉ ES LA INMUNOTERAPIA?La inmunoterapia es la utilización de he-

rramientas inmunológicas para tratar enfer-

medades como las que indican en la Figura 1.

• Cáncer (Blattman 2004).

• Infecciones (Casadevall 2004).

• Enfermedades inmunitarias.

– Por exceso de respuesta a antígenos.

� Propios: autoinmunidad (Stein-

man 2004, Feldmann 2004).

� Ajenos: alergia, rechazo (Hug-

gins 2004, Waldmann 2004).

– Por defecto de respuesta a patógenos: inmunodeficiencias.

LA INMUNOTERAPIA FUNCIONA (Blattman 2004)

La extraordinaria capacidad de reconocimiento del sistema inmunita-

rio ya se puso de manifiesto en siglos anteriores con la inmunoprofilaxis,

INTRODUCCIÓN A LA INMUNOTERAPIACELULARJosé R. Regueiro. Departamento de Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad Complutense, Madrid

Figura 1.

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

34

que ha permitido erradicar, por ejemplo, la viruela o el sarampión. De

igual manera, la inmunoterapia ha demostrado en los últimos años que

funciona, como acreditan los ejemplos que se citan en la Figura

2. Por ejemplo, el linfoma no-Hodgkin se trata con éxito con

anticuerpos monoclonales anti-CD20, ya que la célula tumoral

expresa CD20, y por tanto queda marcada para su eliminación

sistemática y concienzuda merced a todos los mecanismos des-

t ruct ivos que la

inmunidad dedica

normalmente a los

patógenos (Figura

3). La Figura 4 re-

sume algunos de

ellos y otras estra-

tegias que aprove-

chan la exquisita

especif ic idad de

los ant icuerpos .

Otro ejemplo es el

uso de anti-CD25

para tratar el re-

chazo renal agudo,

que es debido a l

reconocimiento de

Figura 3: Manipulación de lainmunidad adaptativahumoral. (A) Los antígenostumorales pueden inducir,mediante vacunación, laproducción por los linfocitosB de anticuerpos capacesde eliminar tumores omejorar la presentación desus antígenos por lascélulas dendríticas (DC). Losmonoclonales como el anti-CD20 o anticuerposbiespecíficos reconocentumores y activan diversascélulas efectoras. BCR/lg, Bcell receptor; Ag:Ab,antígeno:anticuerpo. (B) Losmonoclonales puedeneliminar tumores pormecanismos independientesde células efectoras. MAC,membrane attack complex.Tomado de Blattman 2004.

Figura 4.Figura 2.

las células renales por los linfocitos T alogénicos (Figura 5). Como dichos

linfocitos expresan CD25 para su expansión (Figura 6), el tratamiento los

elimina eficazmente sin dañar a otros linfocitos T. Los linfocitos T, en es-

te caso autorreactivos, son los responsables de la síntesis de un importante

mediador de la inflamación (TNFα) en patologías autoinmunitarias como

la esclerosis múltiple (Figura 7) o la artritis reumatoide. Es dicho media-

dor el que bloquean los anticuerpos anti-TNFα, que tanto éxito han tenido

en esta enfermedad. En realidad, los mecanismos implicados en la inmu-

noterapia de la aloreactividad podrían aplicarse a todas las inmunopatías

(Figura 8), ya que en todas existen linfocitos "malos" (alo, auto o alerre-

activos).

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 8.Figura 7.

Figura 5. Figura 6.

LA INMUNIDAD ADAPTATIVA ES MUCHO MÁSQUE LOS ANTICUERPOS

Los ejemplos precitados tienen en común que se aprovechan de la enorme

diversidad de los anticuerpos, normalmente dirigidos contra los patógenos, para

eliminar o bloquear la causa de la patología tratada (sea ésta el tumor, el linfocito

malo o la citocina, Figura 9). Pero los linfocitos T también tienen esa capacidad,

aún no explotada suficientemente, aunque su concepto de antígeno (péptido ex-

terno o interno presentado por moléculas MHC) difiere del que tienen los linfoci-

tos B (epítopo externo del antígeno nativo, Figura 10). Además los linfocitos T,

especialmente los Th, tienen una enorme capacidad reguladora de la inmunidad

36

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

Figura 10.Figura 9.

Figura 12.Figura 11.

innata y adaptativa, y entre

otras cosas son los responsables

de la propia función de los B

(Figura 11, 12). Por tanto, inten-

tar redirigir la actividad defensi-

va anti-patógeno de los linfoci-

tos T y sus células auxiliares

sobre el tumor, el linfocito malo

o la citocina es una estrategia

con enormes posibilidades tera-

péuticas (Figura 13).

¿QUÉ ES LA INMUNOTERAPIA CELULAR?La inmunoterapia celular es la utilización de células como herramien-

tas inmunológicas para tratar las enfermedades que se listan más arriba,

especialmente el cáncer (Paul 1998 y Figura 14). La Figura 15 propone al-

gunos ejemplos, más deseos que realidades salvo quizá el tratamiento de la

leucemia por trasplante de médula ósea compatible. La técnica se resume

en la Figura 16: se obtienen precursores hematopoyéticos del paciente, que

se limpian ex vivo de posibles células tumorales, y se congelan. Entretan-

to, el paciente se trata agresivamente para erradicar el tumor, y después se

reconstituye con los precursores congelados. Los recientes avances en la

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 13.

Figura 14. Figura 15.

reconstitución del linaje T, que es el

más importante clínicamente, mejorarán

previsiblemente esta opción terapéutica

(van den Brink 2004). También se puede

aplicar el procedimiento a enfermedades

autoinmunitarias graves (esclerosis múl-

tiple, artritis reumatoide resistente a

otros tratamientos), ya que los linfocitos

autorreactivos, como la leucemia, pue-

den ser eliminados dentro y fuera del

paciente (Sykes 2005).

DAME UN BUEN ANTÍGENO Y ELIMINARÉ EL CANCERAunque el sistema inmunitario ha evolucionado para defendernos de los pató-

genos, y parece poco preocupado por los tumores (o por constituir una molesta ba-

rrera frente a los trasplantes), lo cierto es que elimina con rapidez tumores siempre

que tengan un buen antígeno asociado. Dos ejemplos: el virus de Epstein-Barr y

los idiotipos (regiones variables de las Igs) en linfomas B de bajo grado (Figura

17), aunque hay otros (Figura 18). El caso del virus de Epstein-Barr es muy ilustra-

tivo (Figura 19), ya que infecta a casi toda la población e in vitro transforma a los

linfocitos B (su diana) para que crezcan indefinidamente. Pero in vivo se mantiene

a raya por los linfocitos Tc principalmente. La inmunosupresión lo puede liberar de

38

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

Figura 16.

Figura 18.Figura 17.

este control permitiendo la proli-

feración de los linfocitos B in-

fectados, que con el tiempo pue-

den acumular mutaciones que

los hacen tumorales (Figura 20). La Figura 21 explica el mecanismo de las vacunas

antitumorales con idiotipos del BCR del linfoma, que se convierten por sobreex-

presión en antígenos tumorales (de distribución mucho más restringida que CD20,

por cierto, y por tanto mucho más específicos). Sin embargo, pocas veces hay un

buen antígeno tumoral (ver último párrafo del siguiente apartado).

INMUNOTERAPIA CELULAR DEL CÁNCERPor tanto, la inmunoterapia celular pretende convencer a los linfocitos Tc (y

Th) de que destruyan a las células tumorales (propias, aunque descarriadas) como

si estuvieran infectadas por EBV (Figuras 22, 23). Para ello, utiliza células diver-

sas: linfocitos alogénicos de médula ósea, células dendríticas, las propias células

39

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 20.

Figura 19.

Figura 21.

tumorales modificadas, o linfo-

citos propios (T, NK NKT…,

Figuras 24, 25) (Plunkett 1999).

Linfocitos alogénicos

Las preparaciones de médula

ósea alogénica contienen siempre

cierto porcentaje de linfocitos T

maduros (Figura 26). Mientras

que los precursores se diferencian

en el timo del receptor para dar

lugar a linfocitos T autotolerantes

restringidos por el MHC del re-

ceptor, los linfocitos contaminan-

tes pueden contener una propor-

ción variable de linfocitos T

40

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

Figura 22.

Figura 24.

Figura 23.

Figura 25.

alogénicos, que son los responsables de la reacción injerto contra huésped en los tras-

plantes de médula no purgada de linfocitos. Esta reacción es más peligrosa que la re-

acción alogénica de los linfocitos T del receptor contra el injerto de médula y su pro-

genie (que puede provocar el rechazo del injerto), ya que puede comprometer la vida

del receptor. Por esa razón se suele purgar la médula alogénica con monoclonales an-

ti- CD2, CD3, CD5, CD7 o CD52 en el caso de paciente sin cáncer. Pues bien, esa

misma actividad anti-huésped aparentemente indeseable es la responsable del efecto

injerto contra leucemia, que elimina con efectividad a todas las células tumorales por

razones alogénicas, las mismas que operan en el rechazo renal (Figura 27), pero aho-

ra dirigidas contra el tumor. Este efecto antitumoral de las células T alogénicas ha si-

do claramente demostrado en dos enfermedades: leucemia mieloide crónica (CML) y

la enfermedad linfoproliferativa de linfocitos B inducida por el virus de Epstein-Barr

(EBV). Pero, en este caso, la razón por la que el

tumor es eliminado es porque, en realidad, no

es propio. También se ha demostrado el efecto

beneficioso del rechazo del huésped en algunas

enfermedades autoinmunitarias (Sykes 2005).

Células dendríticas y tumorales(Irvine 2000, Berzofsky 2004a)

Las células dendríticas y tumorales au-

tólogas (Figura 28) son también objeto de

las estrategias de inmunoterapia celular que

41

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 28.

Figura 26. Figura 27.

a menudo se denominan vacunas celulares. El diseño es sencillo (Figuras 29,

30): consiste en hacer crecer las células dendríticas ex vivo a partir de monoci-

tos (si es que al resultado se le puede llamar células dendríticas), madurarlas y

cargarlas con lisados del tumor, o vectores virales que expresen antígenos tu-

morales, o péptidos antigénicos de origen tumoral (Curti 2004, Figura 31). Se

espera que así las células dendríticas carguen en su MHC péptidos tumorales y,

al reinyectarse al paciente, consigan disparar una respuesta vigorosa de linfoci-

tos Tc (y Th) antitumorales. Más recientemente se ha demostrado en ratón que

los antígenos tumorales podrían expresarse con vectores en precursores hema-

topoyéticos que, al diferenciarse en dendríticas, activarían a los linfocitos T an-

titumorales (Cui 2003). Otra estrategia complementaria es modificar las propias

42

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

Figura 32.Figura 31.

Figura 29. Figura 30.

células tumorales con vectores que produz-

can localmente moléculas inmunoestimula-

doras (por ejemplo, citocinas, o bien molé-

culas coestimuladoras, como B7/CD80) con

la esperanza de que, al volver al enfermo,

estimulen una fuerte respuesta presentadora

en las células dendríticas y, por tanto, una

respuesta Th y Tc muy potente (Figura 30),

o bien una respuesta directa por parte de es-

tas últimas (Figura 32). Otra estrategia es

utilizar el propio tumor autólogo o bien uno

alogénico del mismo tipo (Cancervax).

Linfocitos T, NK, NKT (Khanna 1999, Kessels 2001, Alvarez-Vallina 2001)

Por último, la extraordinaria capacidad de los linfocitos propios para

eliminar células infectadas ha propiciado su aplicación a la eliminación de

tumores, con diversas estrategias (básicamente despabilar linfocitos, Figura

34). Una es la transferencia adoptiva de grandes números de linfocitos T

anti-tumor generados in vitro por estimulación con citocinas como la IL-2,

a partir de linfocitos infiltrantes o TIL (B). Los resultados de las fases I y

II de estos ensayos fueron bastante desesperanzadores, aunque recientemen-

te las estrategias linfoablativas han hecho renacer las esperanzas (Rosen-

berg 2004). Otra es la modificación genética de los linfocitos T, antes de su

transferencia adoptiva, para que expresen

nuevos receptores de reconocimiento tu-

moral (TCR, anticuerpos biespecíficos o

quiméricos), o de proliferación autocrina,

o proteínas que bloquean las señales inhi-

bidoras que limitan las respuestas T (D y

Figura 35).

El tratamiento con IL-2 también se ha em-

pleado para la transferencia adoptiva de linfoci-

tos NK expandidos in vitro (las LAK, Figura

36). La -galactosilceramida es un análogo del

ligando natural de los linfocitos NKT que per-

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 34.

Figura 33.

mite expandirlos y que ha acredi-

tado su potencial antitumoral.

En el caso de los linfocitos

T y las células dendríticas, exis-

ten dos problemas importantes

(Figura 37): el riesgo de autoin-

munidad, y la necesidad de que exista un verdadero antígeno tumoral. Este último

obstáculo no puede destacarse lo suficiente, porque confunde enormemente el pa-

norama científico. CD20, CEA (antígeno carcinoembrionario), AFP (alfa feto pro-

teína) no son verdaderos antígenos tumorales, ya que se expresan normalmente en

el enfermo en cantidades que garantizan la autotolerancia. Por tanto, es muy difí-

cil convencer al sistema inmunitario que los considere ajenos, a no ser que se le

proporcione un sistema de reconocimiento generado en otra especie, para la que sí

son verdaderos antígenos (por ejemplo un anti-CD20 de ratón). En cambio, los

antígenos (inmunógenos para ser más precisos) de los oncovirus (EBV, HTLV-I) o

la p53 mutada o el antígeno oncofetal sí son verdaderos antígenos tumorales, ya

que para ellos no existe autotolerancia y puede, por tanto, estimularse la inmuni-

dad contra las células tumorales que los portan (Coggin 2005).

44

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

Figura 35.

Figura 36.

Figura 37.

INMUNOTERAPIA CELULAR DE OTRAS ENFERMEDADESPero la inmunoterapia celular, al menos en teoría, tendría una enorme apli-

cación potencial en diversas patologías, como se sugiere en la Figura 38. Por

ejemplo, células dendríticas cultivadas con un antígeno de melanoma deberían

generar in vivo linfocitos Tc anti-melanoma. O expandiendo linfocitos Tc autó-

logos anti-EBV in vitro debería poderse tratar la mononucleosis (Khanna 1999,

Berzofsky 2004b). Una vacuna celular a base de los linfocitos T responsables

de la artritis reumatoide, el asma o el rechazo podría eliminarlos completamen-

te. Pero también injertar TCR anti-EBV, o -tumor, o -linfocito malo puede redi-

rigir a linfocitos normales contra las dianas implicadas en cada una de esas pa-

tologías (Figura 39).

Por último, las inmunodeficiencias (ID)

congénitas son desafortunados experimentos

de la Naturaleza que afectan a la inmunidad.

Resulta especialmente apropiado que puedan

curarse mediante afortunados experimentos

diseñados por el ser humano. Ya fue así en

1968, cuando una ID ligada al cromosoma X

se convirtió en la primera enfermedad huma-

na curada con éxito por trasplante de médula

ósea, un procedimiento terapéutico que aho-

ra es estándar para muchas otras patologías,

incluido el cáncer. Naturalmente, se observa-

ron efectos adversos graves, como la enfer-

medad del injerto contra el huésped. Más de

30 años después, la misma ID ha sido la pri-

mera en ser curada por terapia génica. Hay

obstáculos que superar, como ha demostrado

la leucemia de células T desarrollada por on-

cogénesis insercional en tres pacientes. La

propia inmunidad puede ser un obstáculo pa-

ra la terapia génica cuando se dirige contra

el vector o incluso la proteína terapéutica.

Pero la terapia génica seguirá adelante. El

cáncer, las enfermedades infecciosas, inclui-

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Introducción a la inmunoterapia celular

Figura 38.

Figura 39.

do el síndrome de la inmunodeficiencia adquirida, y otras enfermedades congé-

nitas son las siguientes de la lista. Los beneficios globales serán probablemente

más que los riesgos, como se demostró para el trasplante (Regueiro 2004).

BIBLIOGRAFÍA– Alvarez-Vallina L. Genetic approaches for antigen-selective cell therapy. Curr Gene

Ther 1: 385-97 (2001).

– Berzofsky JA, Terabe M, Oh S, Belyakov IM, Ahlers JD, Janik JE, Morris JC. Pro-

gress on new vaccine strategies for the immunotherapy and prevention of cancer. J

Clin Invest 113:1515-25 (2004a).

– Berzofsky JA, Ahlers JD, Janik J, Morris J, Oh S, Terabe M, Belyakov IM. Progress

on new vaccine strategies against chronic viral infections. J Clin Invest 114:450-62

(2004b).

– Blattman JN, Greenberg PD. Cancer Immunotherapy: A Treatment for the Masses.

Science 305: 200-205 (2004).

– Casadevall A, Dadachova E, Pirofski LA. Passive antibody therapy for infectious di-

seases. Nat Rev Microbiol 2: 695-703 (2004).

– Coggin JH Jr, Barsoum AL, Rohrer JW, Thurnher M, Zeis M. Contemporary defini-

tions of tumor specific antigens, immunogens and markers as related to the adaptive

responses of the cancer-bearing host. Anticancer Res 25:2345-55 (2005).

– Cui Y, Kelleher E, Straley E, Fuchs E, Gorski K, Levitsky H, Borrello I, Civin CI,

Schoenberger SP, Cheng L, Pardoll DM, Whartenby KA. Immunotherapy of establis-

hed tumors using bone marrow transplantation with antigen gene-modified hemato-

poietic stem cells. Nat Med 9:952-8 (2003).

– Curti A, Isidori A, Ferri E, Terragna C, Neyroz P, Cellini C, Ratta M, Baccarani M,

Lemoli RM. Generation of dendritic cells from positively selected CD14+ monocytes

for anti-tumor immunotherapy. Leuk Lymphoma 45: 1419-28 (2004).

– Feldmann M, Steinman L. Design of effective immunotherapy for human autoimmu-

nity. Nature 435:612-9 (2005).

– Huggins JL, Looney RJ. Allergen immunotherapy. Am Fam Physician 70: 689-96

(2004).

– Irvine AS, Trinder PK, Laughton DL, Ketteringham H, McDermott RH, Reid SC,

Haines AM, Amir A, Husain R, Doshi R, Young LS, Mountain A. Efficient nonviral

transfection of dendritic cells and their use for in vivo immunization. Nat Biotechnol

18: 1273-8 (2000).

– Kessels HW, Wolkers MC, van den Boom MD, van der Valk MA, Schumacher TN.

Immunotherapy through TCR gene transfer. Nat Immunol. 2: 957-61 (2001).

– Khanna R, Bell S, Sherritt M, Galbraith A, Burrows SR, Rafter L, Clarke B, Slaugh-

ter R, Falk MC, Douglass J, Williams T, Elliott SL, Moss DJ. Activation and adoptive

46

Introducción a la inmunoterapia celularBIOTECNOLOGÍA APLICADA6º Curso de

transfer of Epstein-Barr virus-specific cytotoxic T cells in solid organ transplant pa-

tients with posttransplant lympho-proliferative disease. Proc Natl Acad Sci USA. 96:

10391-6 (1999).

– Paul WE. Fundamental immunology. Chapters 16, 37 and 45. Lippincott-Raven.

(1998).

– Plunkett TA, Miles DW. Immunotherapy: the last 25 years. Cancer Treat Rev. 25:

355-63 (1999).

– Regueiro JR, Martín-Fernández JM, Melero I. Inmunidad y terapia génica: beneficios

y riesgos. Inmunología 23: 56-62 (2004).

– Rosenberg SA, Dudley ME. Cancer regression in patients with metastatic melanoma

after the transfer of autologous antitumor lymphocytes. Proc Natl Acad Sci USA. 101

Suppl 2:14639-45 (2004).

– Steinman L. Immune Therapy for Autoimmune Diseases. Science 305: 212-216 (2004).

– Sykes M, Nikolic B. Treatment of severe autoimmune disease by stem-cell transplan-

tation. Nature 435:620-7 (2005).

– van den Brink MRM, Alpdogan Ö, Boyd RL. Strategies to enhance T-cell reconstitu-

tion in immunocompromised patients. Nature Rev Immunol 4: 856-67 (2004).

– Waldmann H, Cobbold S. Exploiting tolerance processes in transplantation. Science

305: 209-12 (2004).

47

BIOT

ECNO

LOGÍ

A APL

ICAD

A

Introducción a la inmunoterapia celular