Células NK. Nuevos aspectos en biología y terapéutica

Células NK.
Nuevos aspectos en biología
y terapéutica
Dra. Begoña Vázquez
Inmunología
Plataforma de Oncología
1.Introducción
• Citotoxicidad celular: Herberman (70s), linfocitos de individuos sanos capaces de destruir
células tumorales sin sensibilización previa.
• Células encargadas de citotoxicidad celular: NATURAL KILLER
• Aproximadamente 10% de células mononucleares en sangre periférica
• Marcadores ni T ni B (linfocitos “nulos”)
2.Desarrollo
• Proceden de un progenitor común linfoide
de la médula ósea, del que diverge de las
otras líneas linfoides en una etapa temprana
del desarrollo.
• Requieren c-KIT, FLT-3 y IL-15
• Adquieren marcadores específicos según
avanzan en su madurez
• Una vez maduradas en la médula, son
liberadas a la sangre donde constituyen el 520% de los linfocitos periféricos.
• Tras la estimulación, migran y se acumulan
en los ganglios linfáticos.
3. Fenotipo
4. Funciones
1. Citotoxicidad celular
2. Secreción de citoquinas y quimioquinas
3. Co-estimulación celular por contacto
5.Funciones. Citotoxicidad
• NKs destruyen células infectadas por virus y células tumorales a pesar de la ausencia de
expresión de MHC.
• Poseen numerosos gránulos citolíticos (perforinas, granzimas). Tras contacto entre la NK y
su diana, los gránulos se dirigen a la zona de contacto (sinapsis inmunológica) y su contenido
es liberado
• Citotoxicidad mediada por perforinas es el principal
mecanismo de lisis celular de las NKs, aunque pueden
llevarla a cabo por otros mecanismos (FAS ligando,
TRAIL)
• Mecanismos de citotoxicidad celular dependiente de
anticuerpos (ADCC)
6.Funciones. Citotoxicidad
• Teoría de missing self (Kärre y cols, 1990): capacidad de lisis de las NKs se correlaciona
inversamente con la expresión de moléculas MHC clase I.
• Pese a que las NKs son responsables de mecanismos de citolisis inespecífica no restringida
por el MHC, se sabe que la función de las NK está regulada en parte por el reconocimiento de
las moléculas de MHC clase I en la célula diana.
7.Funciones. Secreción citoquinas
• Secreción de IFNγ, TNFα, GM-CSF, M-CSF, IL-3, IL-5, IL-13, MIP-1 (α y β), RANTES
• Capacidad de lisis y secreción probablemente mediadas por subsets diferentes de NKs
caracterizados por la intensidad de expresión de CD56 (CD56brigth mayor capacidad de
producción de citoquinas, CD56dim mayor capacidad citotóxica)
8.Funciones. Estimulación celular
• Expresan ligandos co-estimuladores (CD40L, OX40L)
• Co-estimulación de linfocitos B y T. Puente entre la inmunidad innata y la específica.
9.Diferencias con linfocitos T
10.Receptores
• Identificación de la célula blanco
• Activación de maquinaria citolítica y/o secretora
• Receptores de tipo activador y receptores de tipo inhibidor
• Acción final de las NK depende del equilibrio entre las señales activadoras y las inhibidoras
11.Receptores activadores
12.Receptores activadores. CD16
• Pertenece a la familia de las Ig
• Receptor de baja afinidad FcγRIII, FcγRIIIa o Ly-17
• Polipéptido glicosilado de 21 aminoácidos en la parte citoplasmática
• 80-90% de NKs humanos
• Codificado en cromosoma 1
• Permite el mecanismo de citotoxicidad mediada por anticuerpo (ADCC) mediante el cual se
destruye a la célula diana cubierta de IgG. Tras el reconocimiento, se produce un incremento
en los niveles de Ca2+ intracelular y una cascada de eventos que resulta en la secreción de
TNFα, perforinas, granzimas y granulolisinas.
13.Receptores activadores. CD2
• Pertenece a la familia de las Ig
• Ly-37
• Expresado en NK y linfocitos T
• Su ligando es CD58, glicoproteína de membrana asociada con funciones de adhesión y
activación/coestimulación
• Puede surgir como receptor coestimulador que aumenta pero no inicia la activación
14.Receptores activadores. CD28
• Pertenece a la familia de las Ig
• Homodímero unido por puentes disulfuro
• Sus ligandos son CD80 y CD86
• Funciones como receptor intracelular para proliferación, producción de IFNγ y destrucción de
células tumorales
• Expresión no necesaria para la activación de mecanismos efectores
15.Receptores de MHC I
• Grupo heterogéneo de glicoproteínas que pertenecen a diferentes familias de moléculas y
se expresan en células NK y en ciertos linfocitos T
16.Receptores tipo KIR
• Killer cell Ig-like receptors
• Pertenecen a la superfamilia de las inmunoglubulinas
• Originalmente se implicaron en la inhibición de la lisis al interaccionar específicamente con
determinadas moléculas HLA clase I de la diana
• Según el número de dominios, se añaden los
sufijos 2D y 3D, y la letra L o S según la cola
citoplasmática
• Distribución no homogénea en las NK: cada clon
NK puede expresar uno o varios tipos. Diferencias
entre individuos.
• Regulación del repertorio de receptores durante el
desarrollo por factores genéticos.
17.Receptores tipo KIR
• Recientemente se les ha denominado CD158 seguido de letra entre a y k según el tipo de
receptor.
18.Receptores tipo KIR
Esquema de los 14 receptores tipo KIR humanos
19.Receptores tipo ILT o LIR
• Immunoglobulin like transcripts o leukocyte Ig-like receptor
• Células NK, monocitos, polimorfonucleares
• Denominados CD85 seguido de una letra (a-m)
20.Receptores tipo lectina
• Grupo heterodímero compuesto por moléculas tipo C-lectina que comprende la molécula
CD94 unida covalentemente a diferentes moléculas de la familia NGK2 (A, B, C, E y H).
• Según la molécula a la que se una, tiene capacidad activadora o inhibidora.
• Especial importancia de este receptor por la extensa
distribución de las moléculas HLA-E y por estar expresado
en 60-80% de NKs y en algunos linfocitos.
• CD94 regulado por IL-15, IL-10 y TGFβ
• Receptores de tipo activante también presentan DAP-12
21.Receptores tipo lectina
22.Transducción de señales
• Receptores KIR, ILT, dímero CD94 con diferentes NKG2 pueden ejercer tanto acciones
inhibidoras como activadoras. Depende de la cola citoplasmática de dichas moléculas y de las
kinasas intracelulares con las que se asocien.
• Inhibición: ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif)
• Activación: ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activating motifs)
23.Mecanismos de inhibición
• Receptores inhibidores poseen en sus dominios citoplasmáticos motivos YxxL-26-YxxL,
denominados ITIM
• ITIM se une al dominio SH2 de las tirosin kinasas SHP-1 y SHP-2, inhibiendo la citotoxicidad
• Inhibición de gran importancia fisiológica, al
prevenir la destrucción de las células normales del
huésped (expresión de moléculas HLA clase I en la
mayoría de células del organismo). Cuando una
célula
deja
de
expresar
moléculas
de
histocompatibilidad es susceptible de ser destruida
por las NK al no ser frenada su actividad
• Mismos mecanismos descritos para linfocitos T
24.Mecanismos de activación
• Receptores de antígenos HLA se descubrieron como receptores de tipo inhibidor, se han
encontrado receptores muy homólogos que difieren en los dominios intracelulares
• Parte citoplasmática muy corta
• Carecen de las secuencias ITIM. Las señales se transmiten por pequeñas proteínas
transmembrana que presentan motivos ITAM
• NKs expresan proteínas que se unen a ITAM y trasmiten las señales al interior celular:
CD3ζ, FcεRIγ y DAP12
25.Transducción de señales
26.Aplicaciones en terapéutica
• Diferentes tipos de intentos para incrementar su respuesta a tumores
• Numerosas citoquinas actúan principalmente por la vía de las NKs (IL-2, IL-12, IL-15, IL-18,
IL-21, IFNs) y numerosos estudios han demostrado que la activación de la diferenciación y
función de las NKs llevan a una eliminación eficiente del crecimiento tumoral.
• Transferencia adoptiva de NKs ha demostrado su capacidad para desencadenar una
respuesta antitumoral (datos LAK)
• Datos recientes demuestran que NKs tiene papel crítico en la
respuesta a tratamientos antitumorales con citoquinas (IL-2,
IFNs) y anticuerpos (descrito en pacientes con LMC en
tratamiento con IFNα, pacientes tratados con rituximab)
• IL-21: citoquina relacionada con IL-2. Induce diferenciación de
NKs, aumentando su capacidad citotóxica y la producción de
IFNγ. Potente efecto antitumoral aumentando la actividad de
NKs y de linfocitos T CD8+. Toxicidad significativa.
27.Aplicaciones en terapéutica
• Muchas de las citoquinas que activan a las NKs son producidas por las células dendríticas
• Evidencias de que las CD activadas son potentes activadoras de las NKs:
- producen IL-15, esencial en el desarrollo de las NKs
- producen IL-12 y IL-18, que aumentan la producción de citoquinas en las NKs
- producen IFNs, que inducen proliferación y citotoxicidad en las NKs
- producen pequeñas cantidades de IL-2
• Terapias que estimulen a las CD a producir citoquinas activadoras de NKs
28.Aplicaciones en terapéutica
29.Aplicaciones en terapéutica
• NKs aloreactivas en inmunoterapia adoptiva
• Puede haber aloreacciones debidas a las NKs porque los KIR discriminan entre diferentes
grupos de HLA clase I. Se generan entre individuos con mismatches para grupos de alelos
HLA-C y/o alelos HLA-Bw4
30.Aplicaciones en terapéutica
• Efecto host-versus-graft: rechazo en modelos murinos
• Efecto beneficioso graft-versus-host en leucemias (graft-versus-leucemia) demostrado en
modelos murinos.
• Modelos humanos in vitro se ha comprobado que NKs aloreactivas destruyen células de
LMA y de LMC.
• Ruggeri L et al. Effectiveness of donor natural killer cell alloreactivity in mismatched
hematopoietic transplants. Science 2002, 295:2097-2100
31.Aplicaciones en terapéutica