Dendritisch celvaccin bij leukemie

Onderdeel van nationale studie:Rol van het Wilms' tumorgenproduct WT1 als biomerker voor het voorspellen van recidief en voor de beoordeling van de werkzaamheid van dendritische celvaccinatie bij patiënten met hematologische maligniteiten

Dr. Ann Van de VeldeUniversitair Ziekenhuis Antwerpen

1

Leukemie typesMeest voorkomende vormen van leukemie

1.acute myeloid leukemia (AML) 2.acute lymphoblastic leukemia (ALL) 3.chronic myeloid leukemia (CML) 4.chronic lymphocytic leukemia (CLL)

•Naam = volgens celtype (myeloide cel of lymphoide cel) en of de ziekte ontstaat in mature of immature cellen.

Andere vormen van leukemie1. hairy cell leukemia2. chronic myelomonocytic leukemia (CMML)3. juvenile myelomonocytic leukemia (JMML)

2

Myeloid vs lymphoidMatuur vs immatuur

3

4

Acute myeloide leukemie (AML)•

Bron: NCI SEER, 2001-2007 cohort

5-yr OS: 23.6 % ?

Hoge hervalratio75% in CR1 herval <2 j

Waarschijnlijkheid CR2 slechts 25%

Hervalpreventie iseen majeure therapeutische

doelstelling Ontwikkeling van een

dendritisch celvaccin tegen AML

5

Dendritische cellen

• Ontdekt in 1973 door Dr. Ralph Steinman (NY) – Nobel Prize 2011

• => Youtube• Complex netwerk van professionele

antigen-presenterende cellen in vivo – Epidermale Langerhans cellen

(huid)– Interstitiële DC (weefsel DC)– Interdigiterende DC (LN)– Circulerende bloed DC:

myeloide en plasmacytoide DC – Overbrugging innate (NK cellen)

en adaptieve immuniteit (T en B cellen)

• DC kunnen naïeve T cellen activeren

8 8

Wilms’ tumor eiwit (WT1)

• Tumor suppressorgen gemuteerd in Wilms’ tumor (pediatrisch niercarcinoma). Noodzakelijk in embryonale ontwikkeling van nieren en genito-urinair systeem.

• Overexpressie in leukemie (CML, AML, ALL) en solide tumoren (borst, long, thyroid and ovariële kankers). Gelinkt aan een maligne fenotype (Haruo Sugiyama and his group, Osaka, Japan).

• WT1 mRNA in bloed and beenmerg: tumormarker in AML (Inoue et al, Blood 1996; Cilloni et al, Leukemia 2002, Haematologica 2008, JCO 2009; Trka et al, Leukemia 2002; Garg et al, Br J Haematol 2003; Lapillone et al, JCO 2006). Als waarde verhoogd boven achtergrond na therapie: indicatief voor (minimaal) residuele ziekte en voor toekomstig herval.

WT1 als doelwit voor immunotherapie

• Verhoogde circulerende antilichaam waarden tegen WT1 in kankerpatiënten (Wu et al, Leukemia 2005). Detectie van CD8+ T-cel antwoorden tegen WT1 in AML patiënten (Scheibenbogen et al, Blood 2002) and in CML patients (Rezvani et al, Blood 2003).

• Selectieve eliminatie van leukemische cellen maar niet normale progenitoren en stamcellen door WT1-specifieke cytotoxische T lymphocyten (Gao et al, Blood 2000; Gao et al, Transplantation 2003; Xue et al, Blood 2005).

• WT1 peptide vaccinatie induceert tumorregressies in long- en borstkanker en AML patiënten (Oka et al, PNAS 2004; Rezvani et al, Blood 2008; Keilholz et al, Blood 2009).

9

nucleus

DC

CD8+ T celTcRMHC I

mRNA codering voor antigen

mRNA electroporatie om DC op te laden met antigen

ELECTRISCH VELD(= elektroporatie)

Ag mRNA

antigenproteasoom

in vitro transcriptie van RNA + capping +polyA tail

10

mRNA electroporatie om DC op te laden met antigen

nucleus

DC

CD8+ T cel

Activatie van Ag-specifieke killer T cel

TcRMHC I

Van Tendeloo et al, Blood 2001; Van Driessche et al, Leukemia 2005 & Cytotherapy 2009

antigen

Ag mRNA

proteasoom

11

Studie Opzet

12

WBC

MONOCYTEN

DENDRITISCH CELLEN

WT1-encoding mRNA

CD14 CliniMACS

8 dagen

GM-CSF + IL-4

Maturatie TNF/PGE2/KLH

4 x ID injectie

electroporatie

aferese

AML patiëntin remissie

13

• Open label, fase I/II klinische studie (NCT00834002, n=17)

Patiënten & Methoden

Ž

Œ

GM-CSF+ IL-4

intradermaal(axillaire LN)

CD14 selectieCliniMacs

TNF-, PGE2

+/- KLH (14/3)

DIFFERENTIATIE

MATURATIE

WT1 mRNA (13)

WT1 mRNA + LAMP (4)

ANTIGEN LADING

AFERESE

• Partiële remissie• ≥ 61 j; als ≤ 61: geen sib allo-

donor• Vroeger herval• Hyperleukocytose bij diagnose• Hoog-risico cytogenetische of

moleculaire markers bij diagnose• WT1 mRNA waarden in PB of BM

verhoogd boven achtergrond bij bereiken CR

AML patiënten in remissie (CR/PR)

Na minstens één cyclus chemoMet hoog risico voor volledig herval

14

Patiënten & Methoden

post pre

MRD BM biopsy

Immune monitoring

MRDBM biopsy

Immune monitoringDTH test

Clinical assays

w0 w2 w4 w6 m0 m2

vaccine1

vaccine2

vaccine3

vaccine4

vaccine5

vaccine6

MRD

MRD

MRD

MRD

MRD

MRD

Immune assays

minimal residual disease (MRD) monitoring through measurement of WT1 RNA expression levels in peripheral blood

bone marrow biopsy (myelogram, FCM and molecular analysis, +/- pathological analysis)

MRD

Immunemonitoring

DTH test

cytokine secretion, FCM for lymphocyte subsets including NK cells, WT1 tetramer+ CD8+ T cells (HLA-A2+ patients) and WT1-specific T cells following in vitro restimulation (all patients)

delayed-type hypersensitivity (DTH) skin test

time point of DC immunization

• Studie Schema

Objectieven & eindpunten van de studie

• Doenbaarheid/toxiciteit van WT1 RNA-gemodifieerde DC vaccinaties in AML patiënten in remissie (fase I eindpunt)

• Monitoring moleculaire remissie via WT1 qRT-PCR als een tumormerker in PB (fase II eindpunt – 17 patiënten)

• Analyse van immuniteit (eerste 10 patiënten)

15

16

Resultaten Klinische resultaten

• Conversie van partiële remissie naar complete remissie na vaccinatie met WT1 mRNA-geëlektroporeerde dendritische cellen (2/3)

Van Tendeloo et al, PNAS 2010

17

Resultaten Klinische resultaten

• Conversie van partiële remissie naar complete remissie na vaccinatie met WT1 mRNA-geëlektroporeerde dendritische cellen (2/3)

Van Tendeloo et al, PNAS 2010

18

Resulten Klinische resultaten

• Inductie van moleculaire remissie na DC vaccinatie (8/17)• ↓ WT1 RNA expressiewaarden in PB/BM tijdens DC vaccinatie

• WT1 / KLH 6/11• WT1 1/2• WT1sigLAMP / KLH 1/3• WT1sigLAMP 0/1

↓ WT1 mRNA

Van Tendeloo et al, PNAS 2010

Resulten Klinische resultaten

• Falen van induceren van een moleculaire remissie na DC vaccinatie• WT1 RNA expressieprofielen in non-responders (9/17)

PRESENTED BY: Zwi N. Berneman 19

20

ResultatenKlinische resultaten

• Superieure algemene overleving in klinische responders

PRESENTED BY: Zwi N. Berneman

21

Resultaten Klinische resultaten

• Superieure ziektevrije overleving in klinische responders

PRESENTED BY: Zwi N. Berneman

22

Besluit

• Doenbaarheid/toxiciteit van WT1-targeted DC vaccinatie in AML • Vaccinbereiding succesvol in alle geïncludeerde patiënten • Transiënte trombocytopenie in 1 patiënt; CTC <2 in alle

patiënten.

• Klinische antileukemische effecten van DC vaccinatie in 8/17 patiënten• Conversie van partiële naar volledige hematologische remissie

in 2/3 patiënten; 1 van deze 2 herviel en overleed.• Inductie van moleculaire remissie in 8/17 patiënten (i.e. daling

van WT1 mRNA tumormerker onder limiet); van deze patiënten hervielen er 2 en deze overleden.

• 9/17 patiënten beantwoorden niet aan de DC therapie (geen normalizatie van WT1 mRNA expressie): 1 overleed aan en andere ziekte, 8 hervielen en 7 hiervan overleden.

Klinische resultaten

23

ResultatenImmunologische resultaten

• 5 HLA-A2+ patiënten evalueerbaar voor tetrameer analyse (Rezvani et al, CCR 2005; Melenhorst et al, 2009) – volledige lengte antigen, presentatie van meerdere WT1 epitopen

• Significante correlatie tussen ↑ (> 1.5-voudig in poly-epitope WT1 tetramer+ CD8+ T-cellen post-vaccinatie en langetermijns (>3 j in CR) klinische respons (P=0.025)

% WT137-45 % WT1126-134 % WT1187-195 % WT1235-243

Pre- Post- Pre- Post- Pre- Post- Pre- Post-

UPN01* 0.016 0.002 0.006 0.006 0.006 0.011 0.004 0.009

UPN05 ND ND 0.215 0.157 0.174 0.064 ND ND

UPN08* 0.015 0.097 0.017 0.187 0.010 0.086 0.026 0.065

UPN09 0.078 0.003 0.102 0.002 0.036 0.004 0.036 0.005

UPN16 0.212 0.040 0.204 0.007 0.253 0.009 0.029 0.034

ND, not determined. *, long-term responders.

Van Tendeloo et al, PNAS 2010

• Significant ↑ geactiveerde NK cellen in klinische responder UPN16

Resultaten Immunologische resultaten

24

25

ResultatenImmunologische resultaten

• Superieure waarden van geactiveerde NK cellen in klinische responders

26

Besluit

• Immunologische effecten in alle patiënten• Positieve DTH reactie tov vaccinonderdelen, maar

noodzakelijkheid van KLH• Tekens van algemene immuunstimulatie (IL-2,

geactiveerde CD4+ cellen)• ↑ in WT1-specifieke IFN--producerende CD8+ T

cellen post-vaccinatie• Immunologische effecten gecorreleerd aan klinische

outcome • Klinische responders: verhoogde waarden van

geactiveerde NK cellen na vaccinatie (aangeboren immuunrespons)

• Lange termijn klinische responders (CR> 3): verhoogde WT1 tetrameer+ CD8+ T cells post-vaccinatie (verworven immuunrespons)

Immunologische resultaten

27

Algemeen besluit

• WT1 komt tot overexpressie in de meerderheid van humane kankers, waaronder AML, waar het een oncogene rol speelt.

• Indien verhoogd boven achtergrondwaarden, WT1 mRNA copy aantallen in beenmerg en/of bloed geven (minimale) residuele ziekte en toekomstig herval weer.

• Dendritische celvaccinatie gaat niet gepaard met majeure toxiciteit en is onder studie als een behandeling om herval te voorkomen of uit te stellen en om overleving te verbeteren bij kankerpatiënten.

• In AML, vaccinatie met dendritische cellen geëlectroporeerd met WT1 mRNA heeft geleid tot klinische effecten in 8/17 patiënten; deze klinische effecten gingen samen met immunologische respons, zowel op verworven als op aangeboren immuniteit.

28

Perspectieven

• Vaccinatie met dendritische cellen, bereid in het labo om geleidelijk WT1 tot expressie te brengen, wordt een beloftevolle strategie om herval van AML te vermijden.

• Phase I/II study in patiënten met solide tumoren: mesothelioma, glioblastoma, hoog-risico borstkanker.

• Start gerandomiseerde phase II studie in AML patiënten ouder dan 65 in hematologische CR na chemotherapie en in goede conditie. Eindpunten: ziektevrije overleving, hervalratio, algemene overleving, moleculaire respons (WT1 mRNA merker).

29

- Dienst Hematologie- Centrum voor Celtherapie en Regeneratieve GeneeskundeUniversitair Ziekenhuis Antwerpen

• Evelien Smits• Ann Van de Velde• Sébastien Anguille• Nathalie Cools• Viggo Van Tendeloo• Ann Van Driessche• Griet Nijs• Barbara Stein• Charlotte Quisquater • Katrien Vermeulen • Inge Vrelust• Alain Gadisseur• Wilfried Schroyens• Diensthoofd: Zwi N. Berneman

• Yusuke Oji, Yoshihiro Oka, Haruo SugiyamaOsaka University, Osaka, Japan

• Jolanda De VriesRadboud University, Nijmegen, The Netherlands

• David Price, Kristin Ladell, Emma GostickUniversity of Cardiff, Cardiff, Wales, UK

Samenwerking

Sponsoring

30

31

Take home image

EINDE

32