Ruolo del recettore dell Interleuchina-2 nella terapia immunosoppressiva: Basiliximab e Daclizumab

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1 Laurea Specialistica in Biotecnologie Mediche II anno, I semestre CORSO DI IMMUNOLOGIA MOLECOLARE Ruolo del recettore dell Interleuchina-2 nella terapia immunosoppressiva: Basiliximab e Daclizumab Maria Elena Terlizzi

2 ... RIASSUMENDO Clinico Molecolare Acuto Rigetto Cronico Iperacuto CD-3 Target specifici Muronomab Orthoclone

3 ATTIVITA BIOLOGICHE DELL IL-2: Cellule del SI Linfocita T Linfocita B Interleuchina-2 Proliferazione delle cellule NK Cellula NK ed aumento della loro attività citolitica Proliferazione dei linfociti B e Proliferazione dei linfocitidit produzione (aumento dellaanticorpi sintesi di citochine come IL-4, IFNγ) Soppressione della risposta T mediata (AICD) Treg Controllo funzione Treg Malek T.R. and Bayer A.L.; 2004

4 IL-2: FATTORE DI CRESCITA DEI LINFOCITI T 1976: scoperta dell IL-2 Glicoproteina di kd Struttura globulare: 4 domini ad α-elica Produzione transitoria: picco 812 h dall attivazione Gaffen S.L and Liu K.D; Gaffen S.L and Liu K.D; 2004

5 SINTESI DELL IL-2 IL-2 Treg L attivazione Produzione didei fattori linfociti trascrizionali T scatena che molteplici agiscono viesul di promotore segnalazione del gene per l IL-2 5 Gaffen S.L and Liu K.D; 2004

6 RECETTORE DELL IL 2: Alfa (α), Beta (β) e Gamma common (γc) IL-2R α (CD25 o Tac) Polipeptide di 55kD Sintesi indotta da IL-2 Coinvolta nel legame con IL-2 Incapacità di signaling intracellulare Timociti CD 4-/ CD 8- e midollo osseo IL-2R γc (p64) Signaling intracellulare In comune con IL-4/7/9/15/21R Associata costitutivamente a JAK 3 Linee linfo-emopoietiche (NK, monociti e granulociti) Poco espresso in T maturi (CD 4+/ CD 8+), NK, monociti, cellule B mature IL-2R β (CD122 o p75) Legame al ligando e trasduzione del segnale (JAK 1) Comune con il IL-15R T maturi (CD 4+/ CD 8+), NK, monociti, cellule B mature, cellule dendritiche e neutrofili Gaffen S.L and Liu K.D; 2004; Kim H.P. et al., 2006

7 RECETTORE DELL IL 2: Caratteristiche CD 4-/ CD 8Timo e midollo osseo CD 4+/ CD Cellule NK8+ Linfociti T attivati Kim H.P. et al., 2006 CelluleT NK Linfociti circolanti Cellule B mature Gaffen S.L; 2001

8 RECETTORE DELL IL 2: Espressione della forma ad alta affinità IL-2 Stimolo Ag IL-2α IL-2 IL-2α INF α EBNA 1 Linfocita T IL-2 IL-2α Linfocita T attivo Linfocita T attivo IL-2 IL-2 IL-2α IL-2α Linfocita T attivo EBNA 2 Linfocita T attivo Kim H.P. et al., 2006 Kim H.P. et al., 2006

9 RECETTORE DELL IL 2: Legame con il ligando Kim H.P. et al., 2006

10 RECETTORE DELL IL 2: Cascata di segnalazione Assenza di ligando Eterotrimero stabile JAK 1 Paradosso dose -dipendente c-fos Bcl-2 CICLINE IL-2Rα / Apoptosi FasL Malek T.R. and Bayer A.L.; 2004

11 IL-2Rα E L IMMUNOSOPPRESSIONE Perché IL-2Rα? Espressa prevalentemente nei linfociti T attivati Essendo specifica per l IL-2 non inficia il signaling di altre citochine Waldmann TA, 2007 Costruzione di un MoAb anti CD-25

12 SCOPERTA DELL ANTI-TAC Nel 1980 Uchiyama Takashi produsse, con la tecnica dell ibridoma, un anticorpo monoclonale murino anti CD4 Utilizzò una linea cellulare ottenuta da un paziente con diagnosi di leucemia a cellule T (Sèzary Sindrome) con un pregresso di leucemia a cellule T HTLV-I correlata L anticorpo prodotto, oltre a non legare il CD4, era in grado di legare SOLO i linfociti T attivati Analisi INDIRETTE per identificare il reale target definire il sito di legame dell IL-2 al suo recettore clonaggio del recettore stesso e delle subunità definire il tropismo delle subunità recettoriali determinare i pathways da esso individuati Uchiyama T. et al., 1981 Waldmann TA, 2007

13 DALL ANTI-TAC AL DACLIZUMAB E BASILIXIMAB BASILIXIMAB DACLIZUMAB ANTI-TAC: Scarsi effetti terapeutici Emivita di 25 h nel torrente ematico Immunogenico 90% umano (IgG1) 10% murino (CDRs) 75% umano (IgG1K) IgG1/anti-Tac 25% murino Anticorpo (CDRs) umanizzato ricombinante cellulare di mieloma Anticorpo Linea IgG1K chimerico NSO murino ricombinante Tecnologia del DNA Ibridoma murino codificante per Ab ricombinante: sistema di murino RFT5 (variable region) e IgG1K espressione glutaminsintetasi umana (costant region) (NS GSO) Proteina diproteina 144kD di 144kD ANTI CD25 Queen C. et al., 1989 Buhaescu I. et al., 2005 Waldmann TA, 2007

14 MECCANISMO D AZIONE (1) Ipotesi sull interazione con il CD25: Parziale deplezione dei linfociti per Antibody Dependent Cellular Citotoxicity (ADCC) e Complement-mediateD Citotoxicity (CDC) Modulazione della trascrizione del CD25 Legame Fc-FcR sulla membrana dei linfociti T attivati Saturazione dei CD25 P EpitopoJAK1 comune CD25-MoAb JAK 3 P sconosciuto STAT 5 a/b Goebel J. et al., 2000 Tkaczuk J. et al., 2002 P Goebel J. Et al., 2000

15 MECCANISMO D AZIONE (2) E116 Phage peptide libraries display (CX7C) Successive purificazioni Controllo negativo (Rituximab) Sequenziamento e confronto V122 Individuazione di residui aa cardine IL2 IL2γ IL2β IL2-IL2Rα IL2α (116) E R I Y H F V (122) Binder M. et al., 2007

16 DACLIZUMAB: caratteristiche Approvato dall FDA nel 1997 per il trapianto renale Indicato nella profilassi del trapianto renale associato a corticosteroidi e ciclosporina Amministrazione e dosaggio Pz adulti e pediatrici 1 mg/kg (1,5 mg/kg per TX midollo) per totale saturazione Amministrazione con 5 dosi: La prima 24h prima del TX Le rimanenti ogni 14h post TX No informazioni sul trattamento prolungato Trials clinici su trapianto di fegato, pancreas, pancreas-rene, cuore: diminuizione episodi acuti Pascula J. et al.,

17 BASILIXIMAB: caratteristiche Approvato dall FDA nel 1998 per il trapianto renale Lega con alta affinità il CD25 (Ka=1010M-1) Indicato nella profilassi del trapianto renale associato a tripla terapia immunosoppressiva Amministrazione e dosaggio Pz adulti e pediatrici (>35Kg) 2 dosi da 1 mg Pz pediatrici (<35Kg) 2 dosi da 2mg: La prima 2h prima del TX La seconda 4gg post TX T1/2 (adulti) 13.4gg; T1/2 (pediatrici) 9.4gg Completa saturazione dei recettori per 4-6 settimane (pediatrici 29gg) Trials clinici su trapianto di fegato, pancreas, pancreas-rene, cuore, polmone: diminuizione episodi acuti Ramirez CB et al., 2007

18 BASILIXIMAB E DACLIZUMAB: confronto No somministrazione in gravidanza Verifica della funzionalità renale Reazione da ipersensibilità Trattamento con Simulect o Zenapax USA $ Henry ML. Et al., 2002 Boggi U. et al., 2004 Gelder TV. et al., 2004

19 TRIALS CLINICI: Basiliximab e Daclizumab Generalizzare Diverse variabili Gruppo di controllo Tipo di paziente (CMV e TX renale) Tipo di trapianto Metodo di indagine Csa: ciclosporine; St steroidi (ss) dose singola; MMF mofetil micofenolato Elkhammas EA et al., 2000 Ramirez CB. Et al., 2007 ten Meulen CG. et al., 2004 Vicenti F. et al., 2006

20 CONCLUSIONI Immunosoppressione Patologie infiammatorie croniche Tumori ematologici 1 - Completed Patologie autoimmuni Trapianto ANTI-TAC THERAPY FOR UVEITIS Condition: Uveitis Intervention:Drug: Daclizumab (Zenapax) 2- Recruiting Basiliximab in Moderate to Severe Ulcerative Colitis Condition:Ulcerative Colitis Intervention:Drug: Basiliximab

21 Bibliografia 1 Gaffen S.L. and Liu K.D. Overview of interleukin-2 function, production and clinical applications Cytochine 28 (2004) Malek T.R. and Bayer A.L. Tolerance, not immunity, crucially depends on IL-2 Nat. Rev. Immunol. 4 (2004) Kim H.P. et al., Both integrated and differential regulation of components of the IL-2/IL-2 receptor system Cytokine and Growth Factor Reviews 17 (2006) Gaffen S.L. Signaling domains of the interleukin 2 receptor Cytokine 14 (2001) Uchiyama T. et al, A monoclonal antibody (anti-tac) reactive with activated and functionally mature human T cells; 1. Production of Anti-Tac Monoclonal Antibody and Distributiono f Tac (+) Cells J. Immunol. 126 (1981) Uchiyama T. et al, A monoclonal antibody (anti-tac) reactive with activated and functionally mature human T cells; II. Expression of Tac Antigen on Activated Cytotoxic Killer T Cells,Suppressor Cells, and on One of Two Types of Helper T Cells J. Immunol. 126 (1981) Waldmann TA, Anti-Tac (daclizumab, Zenapax) in the Treatment of Leukemia, Autoimmune Diseases, and in the Prevention of Allograft Rejection: A 25-Year Personal Odyssey J. Clin. Immunol. 27 (2007) Buhaescu I. et al., New immunosoppressive therapies in renal transplantation: Monoclonal Antibodies J. Nefrol. 18 (2005) Tkaczuk J. et al., Effect of Anti-IL-2Ra Antibody on IL-2-induced Jak/STAT Signaling Am. J. Transpl. 2 (2002) Queen C. et al., A humanized antibody that binds to the interleukin 2 receptor Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 86 (1989) Goebel J. Et al., Daclizumab (Zenapax) inhibits early interleukin-2 receptor signal transduction events Transpl. Immunol. 8 (2000) Binder M. et al., Identification of Their Epitope Reveals the Structural Basis for the Mechanism of Action of the Immunosuppressive Antibodies Basiliximab and Daclizumab Cancer Res. 67 (2007) Pascula J. et al., Anti-interleukin-2 receptor antibodies: basiliximab and daclizumab Nephrol. Dial.Transplant. 16 (2001) Bolgi U. et al., A benefit-risk assessment of basiliximab in renal transplantation Drug Saf. 27 (2004) Gelder VT. et al., Anti-interleukin-2 receptor antibodies in transplantation Drugs 64 (2004) Elkhammas EA. et al., Basiliximab versus OKT 3 in primary simultaneous pancreas-kidney transplant recipients Transplantation 69 (2000) S407-S Ramirez C.B. and Marino I.R., The role of basiliximab induction therapy in organ transplantation Expert Opin. Biol. Ther. 7 (2007) Henry ML. et al., 2002 The use of basiliximab in solid organ transplantation Expert Opin. Pharmacother. 3 (2002) ten Meulen CG. et al., Steroid-withdrawal at 3 days after renal transplantation with anti IL-2 receptor a therapy: a prospective, randomised, multicenmter study Am. J. Transplant. 4 (2004) Vicenti F. et al., Interleukin-2 receptor antagonist induction in modern immunosoppression regimens for renal transplant recipients European Society of Organ transplantation 19 (2006)

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