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La inmunología antitumoral del 2000 y la nueva terapéutica inmunodepresora
ARTÍCULO ESPECIAL
La inmunología antitumoral del 2000 y la nueva terapéutica inmunodepresora Antoni Ribasa y Manuel Ribas-Mundób a
División de Hematología-Oncología, Universidad de California. Los Ángeles. EE.UU. bDepartamento de Medicina. Hospital Universitari Germans Trias i Pujol. Badalona. Barcelona.
Complejo mayor de histocompatibilidad; Citocinas
La relación entre la célula dendrítica, la célula presentadora de antígenos más especializada del organismo1,2, y los linfocitos T (CD8+ o CD4+) constituye uno de los aspectos más interesantes de la moderna inmunología. Esta interacción está formada por una compleja relación de ligandos/receptores en lo que se ha llamado la «sinapsis inmunológica»3. Hace ya más de 20 años Bretscher y Cohn4 propusieron que la iniciación de la respuesta inmune requiere dos señales: la señal 1 y la señal 2 (tabla 1). Actualmente sabemos que la señal 1 se produce cuando una célula dendrítica presenta un antígeno unido al complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) y es reconocido por el receptor del linfocito T (TCR). La señal 2, denominada «coestimuladora», es el resultado de la unión, por parte de la célula presentadora de antígeno, de las moléculas coestimuladoras B7.1 (CD80) y B7.2 (CD86) y, por parte del linfocito T, de la molécula CD28 (fig. 1). La sinapsis inmunológica se completa con las moléculas de adhesión, ICAM-1 por parte de la célula presentadora de antígeno y LFA-1 por parte del linfocito T, con la misión de dar solidez a la sinapsis3,5,6. La señal 1 está mediada por dos tipos de CMH: el de clase I y el clase II (tabla 2). El CMH de clase I se halla en la super-
ficie de la mayoría de las células del cuerpo humano y coresponde a las moléculas de HLA-A, -B y -C. Su estructura cristalina semeja un guante de béisbol, con una hendidura en la que se coloca el antígeno o epítope antigénico7. Otras descripciones más poéticas comparan el CMH con una cuna o un nido de ave que protege y al mismo tiempo presenta el antígeno a los linfocitos T CD8+, también denominados linfocitos «citotóxicos» (capaces de producir la muerte de células diana). El epítopo antigénico consiste en un péptido de tan sólo entre 8 y 10 aminoácidos, íntimamente ligado al CMH de clase I mediante dos aminoácidos que facilitan su anclaje, normalmente los situados cerca de los extremos de su secuencia8. Esta secuencia corta de aminoácidos deriva de cualquier proteína intracitoplasmática, que es degradada en
TABLA 1
ICAM-1
LFA-1
Señales inmunológicas Señal 1
Señal 2
Señal 3 (provisional)
Señal producida por el péptido (epítopo o péptido antigénico) unido al CMH que se presenta en la superficie de una célula, cuando es reconocido por el receptor de las células T (TCR). Linfocitos T Aporta información al linfocito sobre la identidad molecular del antígeno «Coestimulación» Señal producida por la presencia de las moléculas B7.1 (CD8O) y B7.2 (CD86) de la superficie de una célula presentadora de antígenos, y que son reconocidas por las moléculas CD28 de los linfocitos Estas moléculas son de expresión restringida, y se encuentran principalmente en la superficie celular de células presentadoras de antígeno «profesionales» Transmite información sobre la función activadora de la célula presentadora de antígenos, reflejando el potencial patogénico de ese antígeno Capacidad de las células presentadoras de antígeno, en especial las células dendríticas, para desviar el sistema inmune hacia una respuesta tipo 1 o tipo 2 La producción inicial de IL-12 desvía hacia una respuesta tipo 1 La producción inicial de IL-4 (o IL-10) desvía hacia una respuesta tipo 2
CD40-R
CD40-L
Antígeno Célula
Linfocito T
TCR
dendrítica CMH
B7
ICAM-1
CD28
LFA-1
IL-12, IFN-γ
CMH: complejo mayor de histocompatibilidad; IL:interleucina.
IL-2, TNF-α IL-4, IL-5
Correspondencia: Prof. M. Ribas-Mundó. Hospital Universitari Germans Trias i Pujol. Carretera del Canyet, s/n. 08916 Badalona. Barcelona.
IL-10, TGF-ß
Recibido el 14-2-2000; aceptado para su publicación el 24-2-2000 Med Clin (Barc) 2000; 114: 579-583
Fig. 1. La sinapsis inmunológica.
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MEDICINA CLÍNICA. VOL. 114. NÚM. 15. 2000
CMH + Antígeno (señal 1) Célula tumoral
Célula dendrítica
No peligroso
Tolerancia
Peligro
Respuesta inmune
CMH + Antígeno (Señal 1)
B7 (señal 2) Fig. 2. La teoría del peligro de Matzinger.
el complejo del proteasoma, y los péptidos resultantes son transportados al retículo endoplasmático por los transportadores TAP 1 y 2, para unirse al CMH de clase I. Finalmente, el complejo «CMH clase I/antígeno» es llevado a la superficie celular para que pueda ser reconocido por los linfocitos T CD8+. De esta forma, el CMH de clase I se encarga de dar a conocer al sistema inmunitario lo que ocurre en el interior de las células, al presentar secuencias de aminoácidos derivadas de cualquier proteína intracitoplasmática. La estructura cristalina del CMH de clase II posee una disposición semejante al de clase I, pero la hendidura en la que se deposita el antígeno es más grande9, lo que permite la presentación de péptidos más largos, de 10 a 34 aminoácidos. En los humanos corresponde a las moléculas del HLA-D y son reconocidas por los linfocitos CD4+, también denominados linfocitos T colaboradores (ayudan a la función citotóxica de los linfocitos CD8+). La expresión tisular de estas moléculas de CMH de clase II es más restringida, pues se halla fundamentalmente en las células presentadoras de antígeno «profesionales», que son las células dendríticas, a las que se pueden añadir, aunque con menor eficacia, los linfocitos B y los macrófagos. Su función principal es presentar antígenos derivados de proteínas que llegan a dicha célula desde el exterior y, a partir de ésta, iniciar o no una respuesta inmunológica, según el «ambiente» en el que se presente este antígeno en la sinapsis inmunológica. TABLA 2 Tipos de complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) CMH de clase I
Presentes en la gran mayoría de células animales Presentan epítopos antigénicos cortos de entre 8 y 10 aminoácidos Los epítopos provienen de proteínas intracitoplasmáticas Reconocidos por linfocitos T CD8+ citotóxicos Corresponden a los antígenos HLA-A, -B y -C en humanos
CMH de clase II De expresión restringida, principalmente en la superficie de células presentadoras de antígeno «profesionales» Presentan epítopos antigénicos más largos, de entre 10 y 34 aminoácidos Los epítopos provienen principalmente de proteínas extracelulares (y en menor medida de proteínas intracitoplasmáticas) Tienen la función principal de iniciar una respuesta inmunitaria Reconocidos por linfocitos T CD4+ colaboradores Corresponden a los HLA-D en humanos
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En la inmunología del 2000, la distinción entre lo «propio y no propio», el dogma fundamental de la inmunología de Burnett10, ha perdido sentido y se ha alejado de la realidad, tal como la entendemos actualmente. Es lo que Popper preconizaba para el avance de las ciencias. Hay que superar los dogmas antiguos y sustituirlos por otros más acordes con la realidad actual, que a su vez, seguramente, serán reemplazados, en un futuro próximo, por otros, de forma sucesiva en esta carrera interminable de la ciencia en su intento inabarcable por alcanzar la interpretación total del cosmos. La respuesta inmune, como apuntábamos anteriormente, se produce mediante el patrón de las dos señales4 que nos permite comprender mejor la «teoría del peligro» de Matzinger11. Con la señal 1, el complejo CMH/péptido reconocido por el receptor del linfocito T da la alerta de la presencia de un antígeno a las células T CD4+ cooperadoras. Pero no ocurriría nada más si no se produjera simultáneamente la señal 2, la señal «coestimulatoria», que hace que el linfocito T considere al antígeno presentado por el CMH como «peligroso» y reaccione inmunológicamente contra él. Por el contrario, si este mismo antígeno es presentado por una célula no dendrítica, por ejemplo, una célula tumoral, al no producirse la «coestimulación», ya que esta célula no posee moléculas B-7, no puede tener lugar la señal 2, y este antígeno no es considerado peligroso por el sistema inmune; en consecuencia, se establece una «tolerancia» al mismo (fig. 2)12. Las células dendríticas poseen un grado elevado de expresión de CMH, de moléculas «coestimuladoras» y de moléculas de adhesión. Este grado es muy superior al que existe en los macrófagos y los linfocitos B, los otros tipos de células presentadoras de antígeno «profesionales». Por este motivo, la sinapsis inmunológica es más eficaz, desde el punto de vista inmunológico, entre la célula dendrítica y los linfocitos1,2,13,14. Las células dendríticas se hallan en pequeñas cantidades en la mayoría de los tejidos, donde tienen la función de captar antígenos. Cuando quedan expuestas a ciertos productos bacterianos (lipopolisácarido, secuencias CpG), se infectan con un virus o se activan por medio del reconocimiento de un linfocito T CD4+, circunstancias que constituyen señales de «peligro», las células dendríticas pasan a un estado de madurez, en el que pierden la capacidad de captar antígenos pero optiman su función presentadora de antígenos. Este proceso de maduración hace que las células dendríticas se vuelvan móviles, migren a las zonas donde hay linfocitos T en los ganglios linfáticos; así mismo, su maduración comporta el aumento de la expresión del CMH y de las moléculas coestimuladoras (las señales 1 y 2), lo que facilita la iniciación de la respuesta inmunológica14-19. Para iniciar una respuesta citotóxica, la célula dendrítica tiene que ser activada mediante las señales 1 y 2 que se producen al establecerse la sinapsis inmunológica en su unión con un linfocito T CD4+colaborador. Esta interacción activadora está mediada por las moléculas CD40-receptor de la célula dendrítica y CD40-ligando del linfocito T17-19. Esto comporta la activación y maduración de la célula dendrítica, con el consiguiente aumento en el número de CMH de clase I portadores del antígeno estimulador y de moléculas «coestimuladoras» de la superficie de la célula dendrítica activada, lo que proporciona una mayor facilidad para activar linfocitos T CD8+ citotóxicos14-16. El linfocito T CD8+ se activa tras reconocer el antígeno presentado por la célula dendrítica activada, que requiere al mismo tiempo la señal 2 ocasionada por las moléculas B7 y las de adhesión. Al igual que los linfocitos T CD4+ colaboradores, si este linfocito T CD8+ citotóxico sólo reconoce inicialmente el complejo
A. RIBAS Y M. RIBAS-MUNDÓ.– LA INMUNOLOGÍA ANTITUMORAL DEL 2000 Y LA NUEVA TERAPÉUTICA INMUNODEPRESORA
TABLA 3 Tipos de respuesta inmunológica según el patrón de citocinas predominante Tipo 0
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3 o Th1 (provisional)
Fas-L
Estado inicial de los linfocitos no activados, antes del reconocimiento de las señales 1 y 2 y la desviación específica hacia una respuesta tipos 1 o 2 Produce cantidades pequeñas de IL-2 (principalmente), pero también IFN-γ e IL-4, al ser estimulado de forma inespecífica de antígeno Promueve una respuesta inmunitaria celular Activa linfocitos T citotóxicos (CD8+) y células natural killer (NK) que atacan a sus células diana mediante un procedimiento que requiere contacto íntimo entre la célula citotóxica y la célula diana (perforina/granzima B o Fas/ligando FAS) Th1 en el caso de linfocitos T colaboradores Mediado por la producción inicial de IL-12 por células presentadoras de antígeno (posiblemente también IL18) Caracterizado por linfocitos que producen IFN-γ, IL-2, IL-7, TNF-α y GM-CSF al ser estimulados de forma específica de antígeno Promueve una respuesta inmunitaria humoral, mediada por la producción de anticuerpos específicos de antígeno por linfocitos B Inhibe la respuesta tipo 1 Th2 en el caso de linfocitos T colaboradores Mediado por la producción inicial de IL-4 que se origina en las células presentadoras de antígeno (posiblemente también IL-10) Caracterizado por linfocitos que producen IL-4, IL-5, IL6, IL-9, IL-10, IL-13 y TGF-β al ser estimulados de forma específica de antígeno Respuesta reguladora Dominada por linfocitos CD4+ que producen TGF-β (principalmente) o IL-10, pero no IL-4 Th3 en el caso de linfocitos T colaboradores Su principal función es la supresión de las respuestas tipos 1 y 2
CMH: complejo mayor de histocompatibilidad; IL: interleucina; IFN: interferón.
CMH/antígeno en ausencia de la adecuada señal 2 «coestimuladora», no habrá respuesta inmunológica (así, se evita la generación constante de procesos autoinmunitarios patológicos). Por el contrario, si el linfocito T CD8+ citotóxico previamente activado encuentra este mismo complejo CMH/antígeno en una célula tumoral, este linfocito T que ya ha sido «instruido» por la célula dendrítica podrá actuar frente a la célula tumoral (sin requerir la señal 2) y producir su muerte. El mecanismo de citotoxicidad mediada por las células CD8+ consiste en la liberación de perforina, que forma un poro en la membrana de la célula tumoral, seguida por la liberación de la granzima B, una molécula que entra en la célula diana por el poro producido y en su interior activa la cascada de las caspasas, que consisten en una serie de proteasas intracelulares, y ocasionan la muerte de la célula tumoral por apoptosis20-22. La respuesta inmune está asimismo controlada por procesos biológicos de exaltación o inhibición mediados por sustancias solubles, las citocinas (tabla 3), de forma análoga a lo que ocurre en el sistema de la hemostasia con factores de coagulación y anticoagulación, en situación normal perfectamente equilibrada. Cuando el linfocito T CD4+ reconoce al antígeno, en presencia del CMH y de las moléculas «coestimuladoras» en la interfase de la sinapsis inmunológica, las dos células se activan mutuamente y se producen citocinas que tienen la función de modular el tipo de respuesta que se generará. Según su capacidad de activar o inhibir una respuesta citotóxica específica de antígeno, estas citocinas se han clasificado en dos grupos23. Las citocinas de tipo 1 consisten en el interferón-gamma (TNF-γ), la interleucina 2 (IL2) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), a los que hay
Fas-R
T
Fas-R
Fas-L
T Célula dendrítica
T MUERTE POR APOPTOSIS
CD28 B7
T
Célula dendrítica
CD28 CTLA-4 B7
Fig. 3. Mecanismo de control de la respuesta citotóxica. Después de reconocer el complejo CMH/antígeno (señal 1) y las moléculas «coestimuladoras» B7 (señal 2), los linfocitos activados (en gris) aumentan la expresión en su superficie de las moléculas proapoptósicas (receptor y ligando Fas) que, al interaccionar en la superficie de la propia célula o en células vecinas, comportan la muerte por activación. Así mismo, los linfocitos T activados también aumentan la expresión de las moléculas CTLA-4, que desplazan a las moléculas CD28, cuando el linfocito T reconoce otra vez su antígeno específico en una célula dendrítica. La interacción entre las moléculas «coestimuladoras» de la célula dendrítica y la molécula CTLA-4 del linfocito T activado también comporta la muerte por apoptosis del mismo.
que añadir la IL-12, esta última producida sólo por la célula dendrítica. Estas citocinas de tipo 1 facilitan y amplifican el inicio de una respuesta citotóxica, mediada por células CD8+. Las citocinas de tipo 2, por el contrario, tienen un efecto inhibitorio de la respuesta citotóxica, y son las interleucinas IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13 y el factor de transformación beta (TGF-β). Estas citocinas desvían la respuesta inmunitaria hacia la producción de anticuerpos, es decir, a generar una respuesta humoral23-25. Aunque ya se conocen ciertos factores que se asocian con una respuesta polarizada tipo 1 o tipo 2, el mecanismo regulador inicial que decide qué tipo de citocinas se han de producir en una respuesta inmunitaria no se conoce todavía de forma exacta26-33. Entre las citocinas activadoras, la IL-2 es la citocina clave para ocasionar la proliferación de los linfocitos específicos de antígeno. Esta proliferación aumenta considerablemente, en un corto espacio de tiempo, el número de linfocitos T específicos frente a este antígeno, lo que requiere un determinado espacio en los órganos linfoides. En este momento es crítico que el sistema inmune controle esta reacción frente al antígeno «peligroso». Si el antígeno desaparece, la producción de IL-2 disminuye, y los linfocitos T activados fallecen por deprivación de citocinas34. En cambio, si el antígeno persiste, los linfocitos T activados estarán expuestos repetitivamen-
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MEDICINA CLÍNICA. VOL. 114. NÚM. 15. 2000
Célula del receptor
T
EICH
CD28 B7
T
Célula del receptor
Sin EICH
B7
CTLA-4 recombinante
Fig. 4. Inmunosupresión específica por CTLA-4 recombinante. El reconocimiento de antígenos propios del donante por linfocitos del receptor genera la enfermedad del injerto contra el huésped (EICH), en un mecanismo guiado por la doble señal, el CMH del donante como antígeno (señal 1) y las moléculas «coestimuladoras» B7 (señal 2). Un cultivo in vitro previo al trasplante alogénico, cuando los linfocitos T del donante aún no han estado expuestos a los antígenos del receptor, por lo que no están activados y requieren el patrón de la doble señal, permitiría una inmunosupresión específica. En este proceso, las moléculas B7 se bloquean con una molécula de CTLA-4 soluble recombinante, con lo que se inhibe la «coestimulación» manteniéndose la presentación de la señal 1. Esto comporta la inactivación específica de los linfocitos T del donante previamente programados para reconocer antígenos del receptor, con lo que se impide el desarrollo de la EICH.
te al mismo antígeno y el sistema inmune parece aceptar que es inútil seguir atacando a este antígeno. Entonces se establece el proceso de la muerte celular inducida por activación (activation induced cell death o AICD), en el que el mismo estímulo que induce la activación del linfocito T (el complejo CMH/antígeno) induce la expresión en su superficie de las moléculas proapoptósicas: el receptor Fas y el ligando Fas (fig. 3)27,35,36. La interacción entre estas moléculas en la superficie celular del linfocito T activado, o en el contacto entre dos linfocitos T activados, comporta, como en una tragedia griega, una irreparable muerte suicida o fratricida. De esta forma se limita la formación de una innumerable cantidad de linfocitos T activados, en este proceso de autocontrol inmunológico que indicábamos anteriormente. Otra molécula que interviene en el autocontrol inmunológico, como veremos a continuación, es la CTLA-4 que interfiere en la coestimulación. Las moléculas coestimuladoras de la célula dendrítica (B7.1 y B7.2) son reconocidas por las moléculas CD28, tanto de los linfocitos T CD4+ como de los CD8+ (señal 2). Cuando la célula T ha estado activada, se induce la expresión de la molécula CTLA-4 en la superficie del linfocito37. Esta molécula, la CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4) o CD 152 (que puede ser fundamental en la terapéutica inmunosupresora del futuro), posee una afinidad para las moléculas B7 cuatro veces superior a la de la molécula CD28. Cuando las moléculas B7 son reconocidas por la molécula CTLA-4 en lugar de por la molécula CD28, el efecto de coestimulación desaparece y se produce un efecto contrario de inhibición37,38. De esta forma, el sistema inmune introduce otra molécula reguladora de la activación de linfocitos T y pone orden en una situación que, dejada a su propia inercia, comportaría una activación excesiva y un crecimiento incontrolado de los linfocitos T. Esta proliferación incontrolada puede llegar a producir tumores de estirpe linfática, como se ha comprobado en experimentación animal en rato-
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nes con déficit congénito de la producción de CTLA-439. El conocimiento de estos mecanismos de control de la respuesta inmunitaria permite el diseño racional de estrategias para ampliar o inhibir dichas respuestas. La modulación del «ambiente» en el que se presenta el antígeno, según las citocinas producidas, puede ayudar a estimular o inhibir la respuesta inmune. Si la respuesta inmune se pudiera desviar de una respuesta tipo 1 (citotóxica) a una respuesta tipo 2 (anérgica), se podrían tratar enfermedades autoinmunes. Por el contrario, si la respuesta anérgica ante antígenos tumorales se desviara a una respuesta citotóxica tipo 1, permitiría generar respuestas citotóxicas antitumorales de los linfocitos T, con lo que se conseguiría la destrucción del tumor o, más exactamente, la «celularidad tumoral residual mínima», que es la causa de las recaídas tumorales. Esto puede lograrse situando el antígeno tumoral en un ambiente de «peligro», con su presentación por células dendríticas del propio paciente, obtenidas por aféresis y armadas ex vivo con antígenos tumorales40-43. Éste es el futuro de la inmunoterapia tumoral específica del 2000, basada en el mejor conocimiento de la actividad molecular que se produce en la interesante «sinapsis inmunológica». Parece evidente que la células dendríticas se hacen necesarias para presentar los antígenos tumorales de forma adecuada y conseguir linfocitos T citotóxicos específicos frente a estos antígenos. Estos linfocitos T citotóxicos destruirán las células tumorales que presenten dicho antígeno, frente al que han sido «instruidas» para actuar de forma citotóxica. Así mismo, el mejor conocimiento de los mecanismos reguladores de la respuesta inmunitaria permite el diseño racional de nuevos tratamientos inmunosupresores. Una preparación soluble de la molécula CTLA-4 se ha empleado ya en la prevención de la enfermedad de injerto contra el huésped (EICH) que se presenta en el trasplante alogénico44. Al reconocer la señal 1 en las células del donante pero faltar la señal 2 (bloqueada por la molécula CTLA-4 soluble recombinante), los linfocitos T del donante se convierten en anérgicos frente a los antígenos de histocompatibilidad del receptor (fig. 4), con lo que se evita la EICH. Esta inmunodepresión es específica de las células del donante que estaban programadas para reconocer los antígenos del CMH del receptor (las que producirían la EICH), mientras que las células inmunitarias del donante que están programadas para reconocer otros antígenos (como pueden ser los antígenos virales pero también podrían ser los antígenos tumorales), no quedarán afectadas44. Esta nueva forma de inmunosupresión selectiva de la EICH puede revolucionar nuestros tóxicos tratamientos inmunodepresores actuales frente a la EICH y facilitar el éxito de los trasplantes alogénicos tanto de tumores hematológicos como de tumores sólidos. Como indica Schwart en su editorial del New England Journal of Medicine45, el aprovechamiento de los propios mecanismos del organismo que regulan los procesos inmunológicos puede constituir, en el próximo milenio, una brillante solución de los problemas de la inmunoterapia tumoral, del rechazo de injertos e incluso del tratamiento de enfermedades autoinmunes, sustituyendo el uso y la toxicidad de los actuales fármacos inmunodepresores inespecíficos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Steinman RM. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Annu Rev Immunol 1991; 9: 271-296. 2. Banchereau J, Steinman RM. Dendritic cells and the control of immunity. Nature 1998; 392: 245-252. 3. Grakoui A, Bromley SK, Sumen C, Davis MM, Shaw AS, Allen PM et al. The immunological synapse: a molecular machine controlling T cell activation. Science 1999; 285: 221-227.
A. RIBAS Y M. RIBAS-MUNDÓ.– LA INMUNOLOGÍA ANTITUMORAL DEL 2000 Y LA NUEVA TERAPÉUTICA INMUNODEPRESORA
4. Bretscher P, Cohn M. A theory of self-nonself discrimination. Science 1970; 169: 1042-1049. 5. Wulfing C, Davis MM. A receptor/cytoskeletal movement triggered by costimulation during T cell activation. Science 1998; 282: 2266-2269. 6. Malissen B. Dancing the immunological two-step. Science 1999; 285: 207-208. 7. Gao GF, Tormo J, Gerth UC, Wyer JR, McMichael AJ, Stuart DI et al. Crystal structure of the complex bet-ween human CD8 alpha (alpha) and HLA-A2. Nature 1997; 387: 630-634. 8. Falk K, Rotzschke O. Consensus motifs and peptide ligands of MHC class I molecules. Semin Immunol 1993; 5: 81-94. 9. Fremont DH, Hendrickson WA, Marrack P, Kappler J. Structures of an MHC class II molecule with covalently bound single peptides. Science 1996; 272: 1001-1004. 10. Burnett SRM. The clonal selection theory of acquired immunity. Cambridge, MA: 1957. 11. Matzinger P. Tolerance, danger, and the extended family. Annu Rev Immunol 1994; 12: 991-1045. 12. Boussiotis VA, Gribben JG, Freeman GJ, Nadler LM. Blockade of the CD28 co-stimulatory pathway: a means to induce tolerance. Curr Opin Immunol 1994; 6: 797-807. 13. Delon J, Bercovici N, Raposo G, Liblau R, Trautmann A. Antigen-dependent and -independent Ca2+ responses triggered in T cells by dendritic cells compared with B cells. J Exp Med 1998; 188: 1473-1484. 14. Albert ML, Sauter B, Bhardwaj N. Dendritic cells acquire antigen from apoptotic cells and induce class I-restricted CTLs. Nature 1998; 392: 86-89. 15. Sallusto F, Lanzavecchia A. Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells is maintained by granulocyte/macrophage colony-stimulating factor plus interleukin 4 and downregulated by tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 1994; 179: 1109-1118. 16. Sparwasser T, Koch ES, Vabulas RM, Heeg K, Lipford GB, Ellwart JB et al. Bacterial DNA and immunostimulatory CpG oligonucleotides trigger maturation and activation of murine dendritic cells. Eur J Immunol 1998; 28: 2045-2054. 17. Schoenberger SP, Toes RE, Van der Voort EI, Offringa R, Melief CJ. T-cell help for cytotoxic T lymphocytes is mediated by CD40-CD40L interactions. Nature 1998; 393: 480-483. 18. Ridge JP, Di Rosa F, Matzinger P. A conditioned dendritic cell can be a temporal bridge between a CD4+ T-helper and a T-killer cell. Nature 1998; 393: 474-478. 19. Bennett SR, Carbone FR, Karamalis F, Flavell RA, Miller JF, Heath WR. Help for cytotoxic-T-cell responses is mediated by CD40 signalling. Nature 1998; 393: 478-480. 20. Chinnaiyan AM, Hanna WL, Orth K. Cytotoxic T-cell-derived granzyme B activates the apoptotic protease ICE-LAP3. Curr Biol 1996; 6: 897-899. 21. Esser MT, Krishnamurthy B, Braciale VL. Distinct T cell receptor signaling requirements for perforin- or FasL-mediated cytotoxicity. J Exp Med 1996; 183: 1697-1706. 22. Froelich CJ, Dixit VM, Yang X. Lymphocyte granule-mediated apoptosis: matters of viral mimicry and deadly proteases. Immunol Today 1998; 19: 30-36. 23. Mosmann TR, Coffman RL. TH1 and TH2 cells: different patterns of lymphokine secretion lead to different functional properties. Annu Rev Immunol 1989; 7: 145-173. 24. Seder RA, Paul WE. Acquisition of lymphokine-producing phenotype by CD4+ T cells. Annu Rev Immunol 1994; 12: 635-673. 25. Abbas AK, Murphy KM, Sher A. Functional diversity of helper T lymphocytes. Nature 1996; 383: 787-793.
26. Scott B, Liblau R, Degermann S. A role for non-MHC genetic polymorphism in susceptibility to spontaneous autoimmunity. Immunity 1994; 1: 73-83. 27. Lynch DH, Ramsdell F, Alderson MR. Fas and FasL in the homeostatic regulation of immune responses. Immunol Today 1995; 16: 569-574. 28. Rocken M, Shevach EM. Immune deviation – the third dimension of nondeletional T cell tolerance. Immunol Rev 1996; 149: 175-194. 29. Singh RR, Hahn BH, Sercarz EE. Neonatal peptide exposure can prime T cells and, upon subsequent immunization, induce their immune deviation: implications for antibody vs. T cell-mediated autoimmunity. J Exp Med 1996; 183: 1613-1621. 30. Sotomayor EM, Borrello I, Levitsky HI. Tolerance and cancer: a critical issue in tumor immunology. Crit Rev Oncol 1996; 7: 433-456. 31. Bogen B. Peripheral T cell tolerance as a tumor escape mechanism: deletion of CD4+ T cells specific for a monoclonal immunoglobulin idiotype secreted by a plasmacytoma. Eur J Immunol 1996; 26: 2671-2679. 32. Rissoan MC, Soumelis V, Kadowaki N, Grovard G, Briere F, De Waal Malefyt R et al. Reciprocal control of T helper cell and dendritic cell differentiation. Science 1999; 283: 1183-1186. 33. Ribas A, Butterfield LH, Hu B, Dissette WB, Koh A, Vollmer CM et al. Immune deviation and Fas-mediated deletion limit antitumor activity after multiple dendritic cell vaccinations in mice. Cancer Gene Ther 1999; 6: 523-536. 34. Lenardo M, Chan KM, Hornung F, McFarland H, Siegel R, Wanj J et al. Mature T lymphocyte apoptosis-immune regulation in a dynamic and unpredictable antigenic environment. Ann Rev Immunol 1999; 17: 221-253. 35. Vignaux F, Golstein P. Fas-based lymphocyte-mediated cytotoxicity against syngeneic activated lymphocytes: a regulatory pathway? Eur J Immunol 1994; 24: 923-927. 36. Alderson MR, Tough TW, Davis-Smith T, Braddy S, Falk B, Schooley KA et al. Fas ligand mediates activation-induced cell death in human T lymphocytes. J Exp Med 1995; 181: 71-77. 37. Bluestone JA. Is CTLA-4 a master switch for peripheral T cell tolerance? J Immunol 1997; 158: 1989-1993. 38. Lee KM, Chuang E, Griffin M, Khattri R, Hong DK, Zhong W et al. Molecular basis of T cell inactivation by CTLA-4. Science 1998; 282: 22632266. 39. Mayordomo JI, Zorina T, Storkus WJ, Zitvogel L, Celluzi C, Falo LD et al. Bone marrow-derived dendritic cells pulsed with synthetic tumour peptides elicit protective and therapeutic antitumour immunity. Nat Med 1995; 1: 1297-1302. 40. Hsu FJ, Benike C, Fagnoni F, Liles TM, Czerwinski D, Taidi B et al. Vaccination of patients with B-cell lymphoma using autologous antigen-pulsed dendritic cells. Nat Med 1996; 2: 52-58. 41. Nestle FO, Alijagic S, Gilliet M, Sun Y, Grabbe S, Dummer R et al. Vaccination of melanoma patients with peptide- or tumor lysate-pulsed dendritic cells. Nat Med 1998; 4: 328-332. 42. Ribas A, Butterfield LH, McBride WH, Jitani JM, Bui LA, Vollmer CM et al. Genetic immunization for the melanoma antigen MART-1/Melan-A using recombinant adenovirus-transduced murine dendritic cells. Cancer Res 1997; 57: 2865-2869. 43. Lee KM, Chuang E, Griffin M, Khattri R, Hong DK, Zhang W et al. Molecular basis of T cell inactivation by CTLA-4. Science 1998; 282: 22632266. 44. Guinan EC, Boussiotis VA, Neuberg D, Brennan LL, Hirano N, Nadler LM et al. Transplantation of anergic histoincompatible bone marrow allografts. N Engl J Med 1999; 340: 1704-1714. 45. Schwartz RS. The new immunology –the end of immunosuppressive drug therapy? N Engl J Med 1999; 340: 1754-1756.
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La inmunología antitumoral del 2000 y la nueva terapéutica inmunodepresora Antoni Ribasa y Manuel Ribas-Mundób a
División de Hematología-Oncología, Universidad de California. Los Ángeles. EE.UU. bDepartamento de Medicina. Hospital Universitari Germans Trias i Pujol. Badalona. Barcelona.
Complejo mayor de histocompatibilidad; Citocinas
La relación entre la célula dendrítica, la célula presentadora de antígenos más especializada del organismo1,2, y los linfocitos T (CD8+ o CD4+) constituye uno de los aspectos más interesantes de la moderna inmunología. Esta interacción está formada por una compleja relación de ligandos/receptores en lo que se ha llamado la «sinapsis inmunológica»3. Hace ya más de 20 años Bretscher y Cohn4 propusieron que la iniciación de la respuesta inmune requiere dos señales: la señal 1 y la señal 2 (tabla 1). Actualmente sabemos que la señal 1 se produce cuando una célula dendrítica presenta un antígeno unido al complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) y es reconocido por el receptor del linfocito T (TCR). La señal 2, denominada «coestimuladora», es el resultado de la unión, por parte de la célula presentadora de antígeno, de las moléculas coestimuladoras B7.1 (CD80) y B7.2 (CD86) y, por parte del linfocito T, de la molécula CD28 (fig. 1). La sinapsis inmunológica se completa con las moléculas de adhesión, ICAM-1 por parte de la célula presentadora de antígeno y LFA-1 por parte del linfocito T, con la misión de dar solidez a la sinapsis3,5,6. La señal 1 está mediada por dos tipos de CMH: el de clase I y el clase II (tabla 2). El CMH de clase I se halla en la super-
ficie de la mayoría de las células del cuerpo humano y coresponde a las moléculas de HLA-A, -B y -C. Su estructura cristalina semeja un guante de béisbol, con una hendidura en la que se coloca el antígeno o epítope antigénico7. Otras descripciones más poéticas comparan el CMH con una cuna o un nido de ave que protege y al mismo tiempo presenta el antígeno a los linfocitos T CD8+, también denominados linfocitos «citotóxicos» (capaces de producir la muerte de células diana). El epítopo antigénico consiste en un péptido de tan sólo entre 8 y 10 aminoácidos, íntimamente ligado al CMH de clase I mediante dos aminoácidos que facilitan su anclaje, normalmente los situados cerca de los extremos de su secuencia8. Esta secuencia corta de aminoácidos deriva de cualquier proteína intracitoplasmática, que es degradada en
TABLA 1
ICAM-1
LFA-1
Señales inmunológicas Señal 1
Señal 2
Señal 3 (provisional)
Señal producida por el péptido (epítopo o péptido antigénico) unido al CMH que se presenta en la superficie de una célula, cuando es reconocido por el receptor de las células T (TCR). Linfocitos T Aporta información al linfocito sobre la identidad molecular del antígeno «Coestimulación» Señal producida por la presencia de las moléculas B7.1 (CD8O) y B7.2 (CD86) de la superficie de una célula presentadora de antígenos, y que son reconocidas por las moléculas CD28 de los linfocitos Estas moléculas son de expresión restringida, y se encuentran principalmente en la superficie celular de células presentadoras de antígeno «profesionales» Transmite información sobre la función activadora de la célula presentadora de antígenos, reflejando el potencial patogénico de ese antígeno Capacidad de las células presentadoras de antígeno, en especial las células dendríticas, para desviar el sistema inmune hacia una respuesta tipo 1 o tipo 2 La producción inicial de IL-12 desvía hacia una respuesta tipo 1 La producción inicial de IL-4 (o IL-10) desvía hacia una respuesta tipo 2
CD40-R
CD40-L
Antígeno Célula
Linfocito T
TCR
dendrítica CMH
B7
ICAM-1
CD28
LFA-1
IL-12, IFN-γ
CMH: complejo mayor de histocompatibilidad; IL:interleucina.
IL-2, TNF-α IL-4, IL-5
Correspondencia: Prof. M. Ribas-Mundó. Hospital Universitari Germans Trias i Pujol. Carretera del Canyet, s/n. 08916 Badalona. Barcelona.
IL-10, TGF-ß
Recibido el 14-2-2000; aceptado para su publicación el 24-2-2000 Med Clin (Barc) 2000; 114: 579-583
Fig. 1. La sinapsis inmunológica.
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MEDICINA CLÍNICA. VOL. 114. NÚM. 15. 2000
CMH + Antígeno (señal 1) Célula tumoral
Célula dendrítica
No peligroso
Tolerancia
Peligro
Respuesta inmune
CMH + Antígeno (Señal 1)
B7 (señal 2) Fig. 2. La teoría del peligro de Matzinger.
el complejo del proteasoma, y los péptidos resultantes son transportados al retículo endoplasmático por los transportadores TAP 1 y 2, para unirse al CMH de clase I. Finalmente, el complejo «CMH clase I/antígeno» es llevado a la superficie celular para que pueda ser reconocido por los linfocitos T CD8+. De esta forma, el CMH de clase I se encarga de dar a conocer al sistema inmunitario lo que ocurre en el interior de las células, al presentar secuencias de aminoácidos derivadas de cualquier proteína intracitoplasmática. La estructura cristalina del CMH de clase II posee una disposición semejante al de clase I, pero la hendidura en la que se deposita el antígeno es más grande9, lo que permite la presentación de péptidos más largos, de 10 a 34 aminoácidos. En los humanos corresponde a las moléculas del HLA-D y son reconocidas por los linfocitos CD4+, también denominados linfocitos T colaboradores (ayudan a la función citotóxica de los linfocitos CD8+). La expresión tisular de estas moléculas de CMH de clase II es más restringida, pues se halla fundamentalmente en las células presentadoras de antígeno «profesionales», que son las células dendríticas, a las que se pueden añadir, aunque con menor eficacia, los linfocitos B y los macrófagos. Su función principal es presentar antígenos derivados de proteínas que llegan a dicha célula desde el exterior y, a partir de ésta, iniciar o no una respuesta inmunológica, según el «ambiente» en el que se presente este antígeno en la sinapsis inmunológica. TABLA 2 Tipos de complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) CMH de clase I
Presentes en la gran mayoría de células animales Presentan epítopos antigénicos cortos de entre 8 y 10 aminoácidos Los epítopos provienen de proteínas intracitoplasmáticas Reconocidos por linfocitos T CD8+ citotóxicos Corresponden a los antígenos HLA-A, -B y -C en humanos
CMH de clase II De expresión restringida, principalmente en la superficie de células presentadoras de antígeno «profesionales» Presentan epítopos antigénicos más largos, de entre 10 y 34 aminoácidos Los epítopos provienen principalmente de proteínas extracelulares (y en menor medida de proteínas intracitoplasmáticas) Tienen la función principal de iniciar una respuesta inmunitaria Reconocidos por linfocitos T CD4+ colaboradores Corresponden a los HLA-D en humanos
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En la inmunología del 2000, la distinción entre lo «propio y no propio», el dogma fundamental de la inmunología de Burnett10, ha perdido sentido y se ha alejado de la realidad, tal como la entendemos actualmente. Es lo que Popper preconizaba para el avance de las ciencias. Hay que superar los dogmas antiguos y sustituirlos por otros más acordes con la realidad actual, que a su vez, seguramente, serán reemplazados, en un futuro próximo, por otros, de forma sucesiva en esta carrera interminable de la ciencia en su intento inabarcable por alcanzar la interpretación total del cosmos. La respuesta inmune, como apuntábamos anteriormente, se produce mediante el patrón de las dos señales4 que nos permite comprender mejor la «teoría del peligro» de Matzinger11. Con la señal 1, el complejo CMH/péptido reconocido por el receptor del linfocito T da la alerta de la presencia de un antígeno a las células T CD4+ cooperadoras. Pero no ocurriría nada más si no se produjera simultáneamente la señal 2, la señal «coestimulatoria», que hace que el linfocito T considere al antígeno presentado por el CMH como «peligroso» y reaccione inmunológicamente contra él. Por el contrario, si este mismo antígeno es presentado por una célula no dendrítica, por ejemplo, una célula tumoral, al no producirse la «coestimulación», ya que esta célula no posee moléculas B-7, no puede tener lugar la señal 2, y este antígeno no es considerado peligroso por el sistema inmune; en consecuencia, se establece una «tolerancia» al mismo (fig. 2)12. Las células dendríticas poseen un grado elevado de expresión de CMH, de moléculas «coestimuladoras» y de moléculas de adhesión. Este grado es muy superior al que existe en los macrófagos y los linfocitos B, los otros tipos de células presentadoras de antígeno «profesionales». Por este motivo, la sinapsis inmunológica es más eficaz, desde el punto de vista inmunológico, entre la célula dendrítica y los linfocitos1,2,13,14. Las células dendríticas se hallan en pequeñas cantidades en la mayoría de los tejidos, donde tienen la función de captar antígenos. Cuando quedan expuestas a ciertos productos bacterianos (lipopolisácarido, secuencias CpG), se infectan con un virus o se activan por medio del reconocimiento de un linfocito T CD4+, circunstancias que constituyen señales de «peligro», las células dendríticas pasan a un estado de madurez, en el que pierden la capacidad de captar antígenos pero optiman su función presentadora de antígenos. Este proceso de maduración hace que las células dendríticas se vuelvan móviles, migren a las zonas donde hay linfocitos T en los ganglios linfáticos; así mismo, su maduración comporta el aumento de la expresión del CMH y de las moléculas coestimuladoras (las señales 1 y 2), lo que facilita la iniciación de la respuesta inmunológica14-19. Para iniciar una respuesta citotóxica, la célula dendrítica tiene que ser activada mediante las señales 1 y 2 que se producen al establecerse la sinapsis inmunológica en su unión con un linfocito T CD4+colaborador. Esta interacción activadora está mediada por las moléculas CD40-receptor de la célula dendrítica y CD40-ligando del linfocito T17-19. Esto comporta la activación y maduración de la célula dendrítica, con el consiguiente aumento en el número de CMH de clase I portadores del antígeno estimulador y de moléculas «coestimuladoras» de la superficie de la célula dendrítica activada, lo que proporciona una mayor facilidad para activar linfocitos T CD8+ citotóxicos14-16. El linfocito T CD8+ se activa tras reconocer el antígeno presentado por la célula dendrítica activada, que requiere al mismo tiempo la señal 2 ocasionada por las moléculas B7 y las de adhesión. Al igual que los linfocitos T CD4+ colaboradores, si este linfocito T CD8+ citotóxico sólo reconoce inicialmente el complejo
A. RIBAS Y M. RIBAS-MUNDÓ.– LA INMUNOLOGÍA ANTITUMORAL DEL 2000 Y LA NUEVA TERAPÉUTICA INMUNODEPRESORA
TABLA 3 Tipos de respuesta inmunológica según el patrón de citocinas predominante Tipo 0
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3 o Th1 (provisional)
Fas-L
Estado inicial de los linfocitos no activados, antes del reconocimiento de las señales 1 y 2 y la desviación específica hacia una respuesta tipos 1 o 2 Produce cantidades pequeñas de IL-2 (principalmente), pero también IFN-γ e IL-4, al ser estimulado de forma inespecífica de antígeno Promueve una respuesta inmunitaria celular Activa linfocitos T citotóxicos (CD8+) y células natural killer (NK) que atacan a sus células diana mediante un procedimiento que requiere contacto íntimo entre la célula citotóxica y la célula diana (perforina/granzima B o Fas/ligando FAS) Th1 en el caso de linfocitos T colaboradores Mediado por la producción inicial de IL-12 por células presentadoras de antígeno (posiblemente también IL18) Caracterizado por linfocitos que producen IFN-γ, IL-2, IL-7, TNF-α y GM-CSF al ser estimulados de forma específica de antígeno Promueve una respuesta inmunitaria humoral, mediada por la producción de anticuerpos específicos de antígeno por linfocitos B Inhibe la respuesta tipo 1 Th2 en el caso de linfocitos T colaboradores Mediado por la producción inicial de IL-4 que se origina en las células presentadoras de antígeno (posiblemente también IL-10) Caracterizado por linfocitos que producen IL-4, IL-5, IL6, IL-9, IL-10, IL-13 y TGF-β al ser estimulados de forma específica de antígeno Respuesta reguladora Dominada por linfocitos CD4+ que producen TGF-β (principalmente) o IL-10, pero no IL-4 Th3 en el caso de linfocitos T colaboradores Su principal función es la supresión de las respuestas tipos 1 y 2
CMH: complejo mayor de histocompatibilidad; IL: interleucina; IFN: interferón.
CMH/antígeno en ausencia de la adecuada señal 2 «coestimuladora», no habrá respuesta inmunológica (así, se evita la generación constante de procesos autoinmunitarios patológicos). Por el contrario, si el linfocito T CD8+ citotóxico previamente activado encuentra este mismo complejo CMH/antígeno en una célula tumoral, este linfocito T que ya ha sido «instruido» por la célula dendrítica podrá actuar frente a la célula tumoral (sin requerir la señal 2) y producir su muerte. El mecanismo de citotoxicidad mediada por las células CD8+ consiste en la liberación de perforina, que forma un poro en la membrana de la célula tumoral, seguida por la liberación de la granzima B, una molécula que entra en la célula diana por el poro producido y en su interior activa la cascada de las caspasas, que consisten en una serie de proteasas intracelulares, y ocasionan la muerte de la célula tumoral por apoptosis20-22. La respuesta inmune está asimismo controlada por procesos biológicos de exaltación o inhibición mediados por sustancias solubles, las citocinas (tabla 3), de forma análoga a lo que ocurre en el sistema de la hemostasia con factores de coagulación y anticoagulación, en situación normal perfectamente equilibrada. Cuando el linfocito T CD4+ reconoce al antígeno, en presencia del CMH y de las moléculas «coestimuladoras» en la interfase de la sinapsis inmunológica, las dos células se activan mutuamente y se producen citocinas que tienen la función de modular el tipo de respuesta que se generará. Según su capacidad de activar o inhibir una respuesta citotóxica específica de antígeno, estas citocinas se han clasificado en dos grupos23. Las citocinas de tipo 1 consisten en el interferón-gamma (TNF-γ), la interleucina 2 (IL2) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), a los que hay
Fas-R
T
Fas-R
Fas-L
T Célula dendrítica
T MUERTE POR APOPTOSIS
CD28 B7
T
Célula dendrítica
CD28 CTLA-4 B7
Fig. 3. Mecanismo de control de la respuesta citotóxica. Después de reconocer el complejo CMH/antígeno (señal 1) y las moléculas «coestimuladoras» B7 (señal 2), los linfocitos activados (en gris) aumentan la expresión en su superficie de las moléculas proapoptósicas (receptor y ligando Fas) que, al interaccionar en la superficie de la propia célula o en células vecinas, comportan la muerte por activación. Así mismo, los linfocitos T activados también aumentan la expresión de las moléculas CTLA-4, que desplazan a las moléculas CD28, cuando el linfocito T reconoce otra vez su antígeno específico en una célula dendrítica. La interacción entre las moléculas «coestimuladoras» de la célula dendrítica y la molécula CTLA-4 del linfocito T activado también comporta la muerte por apoptosis del mismo.
que añadir la IL-12, esta última producida sólo por la célula dendrítica. Estas citocinas de tipo 1 facilitan y amplifican el inicio de una respuesta citotóxica, mediada por células CD8+. Las citocinas de tipo 2, por el contrario, tienen un efecto inhibitorio de la respuesta citotóxica, y son las interleucinas IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13 y el factor de transformación beta (TGF-β). Estas citocinas desvían la respuesta inmunitaria hacia la producción de anticuerpos, es decir, a generar una respuesta humoral23-25. Aunque ya se conocen ciertos factores que se asocian con una respuesta polarizada tipo 1 o tipo 2, el mecanismo regulador inicial que decide qué tipo de citocinas se han de producir en una respuesta inmunitaria no se conoce todavía de forma exacta26-33. Entre las citocinas activadoras, la IL-2 es la citocina clave para ocasionar la proliferación de los linfocitos específicos de antígeno. Esta proliferación aumenta considerablemente, en un corto espacio de tiempo, el número de linfocitos T específicos frente a este antígeno, lo que requiere un determinado espacio en los órganos linfoides. En este momento es crítico que el sistema inmune controle esta reacción frente al antígeno «peligroso». Si el antígeno desaparece, la producción de IL-2 disminuye, y los linfocitos T activados fallecen por deprivación de citocinas34. En cambio, si el antígeno persiste, los linfocitos T activados estarán expuestos repetitivamen-
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MEDICINA CLÍNICA. VOL. 114. NÚM. 15. 2000
Célula del receptor
T
EICH
CD28 B7
T
Célula del receptor
Sin EICH
B7
CTLA-4 recombinante
Fig. 4. Inmunosupresión específica por CTLA-4 recombinante. El reconocimiento de antígenos propios del donante por linfocitos del receptor genera la enfermedad del injerto contra el huésped (EICH), en un mecanismo guiado por la doble señal, el CMH del donante como antígeno (señal 1) y las moléculas «coestimuladoras» B7 (señal 2). Un cultivo in vitro previo al trasplante alogénico, cuando los linfocitos T del donante aún no han estado expuestos a los antígenos del receptor, por lo que no están activados y requieren el patrón de la doble señal, permitiría una inmunosupresión específica. En este proceso, las moléculas B7 se bloquean con una molécula de CTLA-4 soluble recombinante, con lo que se inhibe la «coestimulación» manteniéndose la presentación de la señal 1. Esto comporta la inactivación específica de los linfocitos T del donante previamente programados para reconocer antígenos del receptor, con lo que se impide el desarrollo de la EICH.
te al mismo antígeno y el sistema inmune parece aceptar que es inútil seguir atacando a este antígeno. Entonces se establece el proceso de la muerte celular inducida por activación (activation induced cell death o AICD), en el que el mismo estímulo que induce la activación del linfocito T (el complejo CMH/antígeno) induce la expresión en su superficie de las moléculas proapoptósicas: el receptor Fas y el ligando Fas (fig. 3)27,35,36. La interacción entre estas moléculas en la superficie celular del linfocito T activado, o en el contacto entre dos linfocitos T activados, comporta, como en una tragedia griega, una irreparable muerte suicida o fratricida. De esta forma se limita la formación de una innumerable cantidad de linfocitos T activados, en este proceso de autocontrol inmunológico que indicábamos anteriormente. Otra molécula que interviene en el autocontrol inmunológico, como veremos a continuación, es la CTLA-4 que interfiere en la coestimulación. Las moléculas coestimuladoras de la célula dendrítica (B7.1 y B7.2) son reconocidas por las moléculas CD28, tanto de los linfocitos T CD4+ como de los CD8+ (señal 2). Cuando la célula T ha estado activada, se induce la expresión de la molécula CTLA-4 en la superficie del linfocito37. Esta molécula, la CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4) o CD 152 (que puede ser fundamental en la terapéutica inmunosupresora del futuro), posee una afinidad para las moléculas B7 cuatro veces superior a la de la molécula CD28. Cuando las moléculas B7 son reconocidas por la molécula CTLA-4 en lugar de por la molécula CD28, el efecto de coestimulación desaparece y se produce un efecto contrario de inhibición37,38. De esta forma, el sistema inmune introduce otra molécula reguladora de la activación de linfocitos T y pone orden en una situación que, dejada a su propia inercia, comportaría una activación excesiva y un crecimiento incontrolado de los linfocitos T. Esta proliferación incontrolada puede llegar a producir tumores de estirpe linfática, como se ha comprobado en experimentación animal en rato-
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nes con déficit congénito de la producción de CTLA-439. El conocimiento de estos mecanismos de control de la respuesta inmunitaria permite el diseño racional de estrategias para ampliar o inhibir dichas respuestas. La modulación del «ambiente» en el que se presenta el antígeno, según las citocinas producidas, puede ayudar a estimular o inhibir la respuesta inmune. Si la respuesta inmune se pudiera desviar de una respuesta tipo 1 (citotóxica) a una respuesta tipo 2 (anérgica), se podrían tratar enfermedades autoinmunes. Por el contrario, si la respuesta anérgica ante antígenos tumorales se desviara a una respuesta citotóxica tipo 1, permitiría generar respuestas citotóxicas antitumorales de los linfocitos T, con lo que se conseguiría la destrucción del tumor o, más exactamente, la «celularidad tumoral residual mínima», que es la causa de las recaídas tumorales. Esto puede lograrse situando el antígeno tumoral en un ambiente de «peligro», con su presentación por células dendríticas del propio paciente, obtenidas por aféresis y armadas ex vivo con antígenos tumorales40-43. Éste es el futuro de la inmunoterapia tumoral específica del 2000, basada en el mejor conocimiento de la actividad molecular que se produce en la interesante «sinapsis inmunológica». Parece evidente que la células dendríticas se hacen necesarias para presentar los antígenos tumorales de forma adecuada y conseguir linfocitos T citotóxicos específicos frente a estos antígenos. Estos linfocitos T citotóxicos destruirán las células tumorales que presenten dicho antígeno, frente al que han sido «instruidas» para actuar de forma citotóxica. Así mismo, el mejor conocimiento de los mecanismos reguladores de la respuesta inmunitaria permite el diseño racional de nuevos tratamientos inmunosupresores. Una preparación soluble de la molécula CTLA-4 se ha empleado ya en la prevención de la enfermedad de injerto contra el huésped (EICH) que se presenta en el trasplante alogénico44. Al reconocer la señal 1 en las células del donante pero faltar la señal 2 (bloqueada por la molécula CTLA-4 soluble recombinante), los linfocitos T del donante se convierten en anérgicos frente a los antígenos de histocompatibilidad del receptor (fig. 4), con lo que se evita la EICH. Esta inmunodepresión es específica de las células del donante que estaban programadas para reconocer los antígenos del CMH del receptor (las que producirían la EICH), mientras que las células inmunitarias del donante que están programadas para reconocer otros antígenos (como pueden ser los antígenos virales pero también podrían ser los antígenos tumorales), no quedarán afectadas44. Esta nueva forma de inmunosupresión selectiva de la EICH puede revolucionar nuestros tóxicos tratamientos inmunodepresores actuales frente a la EICH y facilitar el éxito de los trasplantes alogénicos tanto de tumores hematológicos como de tumores sólidos. Como indica Schwart en su editorial del New England Journal of Medicine45, el aprovechamiento de los propios mecanismos del organismo que regulan los procesos inmunológicos puede constituir, en el próximo milenio, una brillante solución de los problemas de la inmunoterapia tumoral, del rechazo de injertos e incluso del tratamiento de enfermedades autoinmunes, sustituyendo el uso y la toxicidad de los actuales fármacos inmunodepresores inespecíficos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Steinman RM. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Annu Rev Immunol 1991; 9: 271-296. 2. Banchereau J, Steinman RM. Dendritic cells and the control of immunity. Nature 1998; 392: 245-252. 3. Grakoui A, Bromley SK, Sumen C, Davis MM, Shaw AS, Allen PM et al. The immunological synapse: a molecular machine controlling T cell activation. Science 1999; 285: 221-227.
A. RIBAS Y M. RIBAS-MUNDÓ.– LA INMUNOLOGÍA ANTITUMORAL DEL 2000 Y LA NUEVA TERAPÉUTICA INMUNODEPRESORA
4. Bretscher P, Cohn M. A theory of self-nonself discrimination. Science 1970; 169: 1042-1049. 5. Wulfing C, Davis MM. A receptor/cytoskeletal movement triggered by costimulation during T cell activation. Science 1998; 282: 2266-2269. 6. Malissen B. Dancing the immunological two-step. Science 1999; 285: 207-208. 7. Gao GF, Tormo J, Gerth UC, Wyer JR, McMichael AJ, Stuart DI et al. Crystal structure of the complex bet-ween human CD8 alpha (alpha) and HLA-A2. Nature 1997; 387: 630-634. 8. Falk K, Rotzschke O. Consensus motifs and peptide ligands of MHC class I molecules. Semin Immunol 1993; 5: 81-94. 9. Fremont DH, Hendrickson WA, Marrack P, Kappler J. Structures of an MHC class II molecule with covalently bound single peptides. Science 1996; 272: 1001-1004. 10. Burnett SRM. The clonal selection theory of acquired immunity. Cambridge, MA: 1957. 11. Matzinger P. Tolerance, danger, and the extended family. Annu Rev Immunol 1994; 12: 991-1045. 12. Boussiotis VA, Gribben JG, Freeman GJ, Nadler LM. Blockade of the CD28 co-stimulatory pathway: a means to induce tolerance. Curr Opin Immunol 1994; 6: 797-807. 13. Delon J, Bercovici N, Raposo G, Liblau R, Trautmann A. Antigen-dependent and -independent Ca2+ responses triggered in T cells by dendritic cells compared with B cells. J Exp Med 1998; 188: 1473-1484. 14. Albert ML, Sauter B, Bhardwaj N. Dendritic cells acquire antigen from apoptotic cells and induce class I-restricted CTLs. Nature 1998; 392: 86-89. 15. Sallusto F, Lanzavecchia A. Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells is maintained by granulocyte/macrophage colony-stimulating factor plus interleukin 4 and downregulated by tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 1994; 179: 1109-1118. 16. Sparwasser T, Koch ES, Vabulas RM, Heeg K, Lipford GB, Ellwart JB et al. Bacterial DNA and immunostimulatory CpG oligonucleotides trigger maturation and activation of murine dendritic cells. Eur J Immunol 1998; 28: 2045-2054. 17. Schoenberger SP, Toes RE, Van der Voort EI, Offringa R, Melief CJ. T-cell help for cytotoxic T lymphocytes is mediated by CD40-CD40L interactions. Nature 1998; 393: 480-483. 18. Ridge JP, Di Rosa F, Matzinger P. A conditioned dendritic cell can be a temporal bridge between a CD4+ T-helper and a T-killer cell. Nature 1998; 393: 474-478. 19. Bennett SR, Carbone FR, Karamalis F, Flavell RA, Miller JF, Heath WR. Help for cytotoxic-T-cell responses is mediated by CD40 signalling. Nature 1998; 393: 478-480. 20. Chinnaiyan AM, Hanna WL, Orth K. Cytotoxic T-cell-derived granzyme B activates the apoptotic protease ICE-LAP3. Curr Biol 1996; 6: 897-899. 21. Esser MT, Krishnamurthy B, Braciale VL. Distinct T cell receptor signaling requirements for perforin- or FasL-mediated cytotoxicity. J Exp Med 1996; 183: 1697-1706. 22. Froelich CJ, Dixit VM, Yang X. Lymphocyte granule-mediated apoptosis: matters of viral mimicry and deadly proteases. Immunol Today 1998; 19: 30-36. 23. Mosmann TR, Coffman RL. TH1 and TH2 cells: different patterns of lymphokine secretion lead to different functional properties. Annu Rev Immunol 1989; 7: 145-173. 24. Seder RA, Paul WE. Acquisition of lymphokine-producing phenotype by CD4+ T cells. Annu Rev Immunol 1994; 12: 635-673. 25. Abbas AK, Murphy KM, Sher A. Functional diversity of helper T lymphocytes. Nature 1996; 383: 787-793.
26. Scott B, Liblau R, Degermann S. A role for non-MHC genetic polymorphism in susceptibility to spontaneous autoimmunity. Immunity 1994; 1: 73-83. 27. Lynch DH, Ramsdell F, Alderson MR. Fas and FasL in the homeostatic regulation of immune responses. Immunol Today 1995; 16: 569-574. 28. Rocken M, Shevach EM. Immune deviation – the third dimension of nondeletional T cell tolerance. Immunol Rev 1996; 149: 175-194. 29. Singh RR, Hahn BH, Sercarz EE. Neonatal peptide exposure can prime T cells and, upon subsequent immunization, induce their immune deviation: implications for antibody vs. T cell-mediated autoimmunity. J Exp Med 1996; 183: 1613-1621. 30. Sotomayor EM, Borrello I, Levitsky HI. Tolerance and cancer: a critical issue in tumor immunology. Crit Rev Oncol 1996; 7: 433-456. 31. Bogen B. Peripheral T cell tolerance as a tumor escape mechanism: deletion of CD4+ T cells specific for a monoclonal immunoglobulin idiotype secreted by a plasmacytoma. Eur J Immunol 1996; 26: 2671-2679. 32. Rissoan MC, Soumelis V, Kadowaki N, Grovard G, Briere F, De Waal Malefyt R et al. Reciprocal control of T helper cell and dendritic cell differentiation. Science 1999; 283: 1183-1186. 33. Ribas A, Butterfield LH, Hu B, Dissette WB, Koh A, Vollmer CM et al. Immune deviation and Fas-mediated deletion limit antitumor activity after multiple dendritic cell vaccinations in mice. Cancer Gene Ther 1999; 6: 523-536. 34. Lenardo M, Chan KM, Hornung F, McFarland H, Siegel R, Wanj J et al. Mature T lymphocyte apoptosis-immune regulation in a dynamic and unpredictable antigenic environment. Ann Rev Immunol 1999; 17: 221-253. 35. Vignaux F, Golstein P. Fas-based lymphocyte-mediated cytotoxicity against syngeneic activated lymphocytes: a regulatory pathway? Eur J Immunol 1994; 24: 923-927. 36. Alderson MR, Tough TW, Davis-Smith T, Braddy S, Falk B, Schooley KA et al. Fas ligand mediates activation-induced cell death in human T lymphocytes. J Exp Med 1995; 181: 71-77. 37. Bluestone JA. Is CTLA-4 a master switch for peripheral T cell tolerance? J Immunol 1997; 158: 1989-1993. 38. Lee KM, Chuang E, Griffin M, Khattri R, Hong DK, Zhong W et al. Molecular basis of T cell inactivation by CTLA-4. Science 1998; 282: 22632266. 39. Mayordomo JI, Zorina T, Storkus WJ, Zitvogel L, Celluzi C, Falo LD et al. Bone marrow-derived dendritic cells pulsed with synthetic tumour peptides elicit protective and therapeutic antitumour immunity. Nat Med 1995; 1: 1297-1302. 40. Hsu FJ, Benike C, Fagnoni F, Liles TM, Czerwinski D, Taidi B et al. Vaccination of patients with B-cell lymphoma using autologous antigen-pulsed dendritic cells. Nat Med 1996; 2: 52-58. 41. Nestle FO, Alijagic S, Gilliet M, Sun Y, Grabbe S, Dummer R et al. Vaccination of melanoma patients with peptide- or tumor lysate-pulsed dendritic cells. Nat Med 1998; 4: 328-332. 42. Ribas A, Butterfield LH, McBride WH, Jitani JM, Bui LA, Vollmer CM et al. Genetic immunization for the melanoma antigen MART-1/Melan-A using recombinant adenovirus-transduced murine dendritic cells. Cancer Res 1997; 57: 2865-2869. 43. Lee KM, Chuang E, Griffin M, Khattri R, Hong DK, Zhang W et al. Molecular basis of T cell inactivation by CTLA-4. Science 1998; 282: 22632266. 44. Guinan EC, Boussiotis VA, Neuberg D, Brennan LL, Hirano N, Nadler LM et al. Transplantation of anergic histoincompatible bone marrow allografts. N Engl J Med 1999; 340: 1704-1714. 45. Schwartz RS. The new immunology –the end of immunosuppressive drug therapy? N Engl J Med 1999; 340: 1754-1756.
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