CROAVIANO

Sviluppo di vaccini Sviluppo di vaccini idiotipiciidiotipici per per studi di fase I/II di studi di fase I/II di

immunoterapia "subsetimmunoterapia "subset--specifica" specifica" per pazienti con disordini per pazienti con disordini

linfoproliferativilinfoproliferativi a cellule B"a cellule B"

Riccardo DolcettiRiccardo Dolcetti

Cancer BioCancer Bio--Immunotherapy UnitImmunotherapy UnitDept. of Medical OncologyDept. of Medical Oncology

C.R.O.C.R.O.–– IRCCS, National Cancer Institute,IRCCS, National Cancer Institute,AvianoAviano (PN)(PN)

CROAVIANO

PROGRAMMA 3Trasferimento delle conoscenze allo sviluppo di

interventi volti a prevenire, diagnosticare etrattare il cancro

Idiotypic vaccinationIdiotypic vaccination: state of the art: state of the art

Id vaccination is safe Id vaccination is safe and and immunogenic immunogenic in NHL in NHL patientspatients..

Both humoral Both humoral and and cellular cellular immune immune responses were shown to responses were shown to be independently associated with clinical responsesbe independently associated with clinical responses..

Single Single arm Phase arm Phase I and II I and II Id Id vaccine vaccine trials demonstrated trials demonstrated improved progression free survival compared with historical improved progression free survival compared with historical controlscontrols..

Data Data from ongoing randomized phase from ongoing randomized phase III III trials trials are are however however needed to definitively determine needed to definitively determine the the clinical clinical benefit of benefit of Id Id vaccinationvaccination..

If successfulIf successful, , Id vaccines will be most likely used Id vaccines will be most likely used ad ad adjuvant following adjuvant following standard standard chemotherapychemotherapy..

Personalized Personalized IdiotypicIdiotypic Vaccines: Vaccines: LimitationsLimitations

-- Complex and timeComplex and time--consuming approach;consuming approach;

-- Feasible only in a limited number of highly specialized Feasible only in a limited number of highly specialized Centers;Centers;

-- Drug Industry:Drug Industry:•• Mass produced products for mass marketsMass produced products for mass markets•• High margins between cost of goods and sales priceHigh margins between cost of goods and sales price

-- Regulatory Bodies usually deals with manufacturing Regulatory Bodies usually deals with manufacturing issues and large scale trials;issues and large scale trials;

-- Difficult comparison of the responses induced by Difficult comparison of the responses induced by different Id vaccines in clinical trials.different Id vaccines in clinical trials.

Can we overcome these limitations?Can we overcome these limitations?

PathogenesisPathogenesis of of infectioninfection--driven driven lymphoproliferationslymphoproliferations: :

INDIRECTINDIRECT contribution to lymphomagenesiscontribution to lymphomagenesis

OLIGOCLONALOLIGOCLONALexpansionexpansion

MONOCLONALMONOCLONALexpansionexpansionT T cellcell

helphelp

TT

BB BB

AutoAuto--ATGATG

TT

ViralViral//BacterialBacterial

ATGATG

LocalLocalinfectioninfection

AdditionalAdditional eventsevents::SecondarySecondary geneticgenetic changeschanges,,MicroenvironmentalMicroenvironmental factorsfactors,,

etc.etc.

LocalLocalimmune immune

suppressionsuppression

GeneticGeneticpredispositionpredisposition

ChronicChronicAntigenicAntigenicstimulationstimulation

Ig Ig genesgenes usedused byby B B cellcell NHL in HCV+ NHL in HCV+ patientspatients (De Re, (De Re, BloodBlood 2000)2000)

De Re De Re etet al, al, BloodBlood, 2000, 2000

SalivarySalivary glandgland B B cellcell lymphoproliferativelymphoproliferative disordersdisorders in in SjSjöögrengren’’s s syndromesyndrome show a show a restrictedrestricted useuse ofof

Ig gene Ig gene segmentssegments similarsimilar toto thosethose of of HCVHCV--relatedrelated NHLsNHLs

De Re De Re etet al, EJI, 2002al, EJI, 2002

IdiotypicIdiotypic IgIg of HCVof HCV--related NHL mayrelated NHL mayconstitute an useful target for immunotherapyconstitute an useful target for immunotherapy

•• The highly restricted usage of defined VH and VL segments The highly restricted usage of defined VH and VL segments may allow the use of amay allow the use of a limited numberlimited number of of idiotypic Ig idiotypic Ig to to prepare vaccines potentially effective in most HCVprepare vaccines potentially effective in most HCV--related related lymphoproliferationslymphoproliferations..

•• Such an approach is largelySuch an approach is largely less complex and timeless complex and time--consumingconsuming than the purification of than the purification of idiotypic Ig idiotypic Ig from from individual NHL patients previously adopted for HCVindividual NHL patients previously adopted for HCV--unrelated lowunrelated low--grade grade NHLsNHLs..

•• Immunotherapy approaches based on the use of Immunotherapy approaches based on the use of idiotypicidiotypicIg Ig are expected to induce onlyare expected to induce only mild side effectsmild side effects since onlysince onlya limited fraction (<5%) of normal B cells use similar gene a limited fraction (<5%) of normal B cells use similar gene segments in assembling the segments in assembling the IgRIgR..

Immunogenicity in healthy donorsImmunogenicity in healthy donors

>20 >20 donorsdonors withwith differentdifferentHLA backgroundHLA background

U.O.1U.O.1: Centro di Riferimento Oncologico : Centro di Riferimento Oncologico –– IRCCS, AvianoIRCCS, AvianoR. DolcettiR. Dolcetti

U.O.2U.O.2: Istituto Oncologico Veneto, Padova: Istituto Oncologico Veneto, PadovaA. RosatoA. Rosato

U.O.3U.O.3: Istituto Nazionale Tumori : Istituto Nazionale Tumori ““Fondazione Fondazione PascalePascale””, Napoli, NapoliF.M. F.M. BuonaguroBuonaguro

Sviluppo di vaccini Sviluppo di vaccini idiotipiciidiotipici per studi di fase I/II di per studi di fase I/II di immunoterapia "subsetimmunoterapia "subset--specifica" per pazienti con specifica" per pazienti con

disordini disordini linfoproliferativilinfoproliferativi a cellule B"a cellule B"

1.1. Attivazione di uno studio di fase I/II basato sullAttivazione di uno studio di fase I/II basato sull’’utilizzo utilizzo della proteina della proteina idiotipica idiotipica VK3VK3--2020 quale vaccino per ilquale vaccino per iltrattamento di linfomi a basso grado di malignittrattamento di linfomi a basso grado di malignitàà esprimentiesprimenticatene leggere catene leggere molecolarmentemolecolarmente correlate.correlate.

2.2. Sviluppo di nuovi vaccini Sviluppo di nuovi vaccini idiotipiciidiotipici ricombinanti da applicarsiricombinanti da applicarsiin schemi di immunoterapia in schemi di immunoterapia ““subsetsubset--specificaspecifica”” per disordini per disordini linfoproliferativilinfoproliferativi a cellule B.a cellule B.

Obiettivi primariObiettivi primari

Gruppi di ricerca afferenti al DI:Gruppi di ricerca afferenti al DI:

-- U.O. U.O. BioBio--Immunoterapia dei Tumori Umani, Immunoterapia dei Tumori Umani, R. DolcettiR. Dolcetti-- U.O. Farmacologia Sperimentale e Clinica, U.O. Farmacologia Sperimentale e Clinica, V. De ReV. De Re-- U.O. Ematologia Sperimentale e Clinica, U.O. Ematologia Sperimentale e Clinica, V. V. GatteiGattei-- U.O. Oncologia Sperimentale 1, U.O. Oncologia Sperimentale 1, R. MaestroR. Maestro-- U.O. Oncologia Medica A, U.O. Oncologia Medica A, U. U. TirelliTirelli-- U.O. Anatomia Patologica, U.O. Anatomia Patologica, V. CanzonieriV. Canzonieri-- U.O. Epidemiologia, U.O. Epidemiologia, D. D. SerrainoSerraino

Gruppi di ricerca afferenti ad altre Istituzioni:Gruppi di ricerca afferenti ad altre Istituzioni:

-- U.O. U.O. ImmunobiologiaImmunobiologia dei Tumori Umani, Istituto Nazionale dei Tumori Umani, Istituto Nazionale Tumori, Milano. Tumori, Milano. A. A. AnichiniAnichini-- U.O. Immunoterapia Sperimentale, Istituto Superiore di U.O. Immunoterapia Sperimentale, Istituto Superiore di SanitSanitàà, Roma. , Roma. M. M. FerrantiniFerrantini

U.O.1: C.R.O. U.O.1: C.R.O. -- IRCCS IRCCS AvianoAviano

Contributo dellContributo dell’’U.O.1: C.R.O.U.O.1: C.R.O.-- Aviano Aviano

Allestimento di un database dedicato comprendente le sequenzeAllestimento di un database dedicato comprendente le sequenzenucleotidichenucleotidiche e e aminoacidiche aminoacidiche predette dei geni predette dei geni IgVHIgVH e e IgVLIgVL deideipazienti affetti da neoplasie pazienti affetti da neoplasie linfoidilinfoidi di interesse, inclusa undi interesse, inclusa un’’ampiaampiacasistica di CLL; casistica di CLL;

Identificazione di Identificazione di Ig clonotipicheIg clonotipiche "subset"subset--specifiche"; specifiche";

CH2

CL1

CH2

CH3 CH3

CH1CH1 CL1

Contributo dellContributo dell’’U.O.1: C.R.O.U.O.1: C.R.O.-- Aviano Aviano

Allestimento di vettori di espressione adeguati alla purificazioAllestimento di vettori di espressione adeguati alla purificazione ene eproduzione (GMP) di produzione (GMP) di Ig clonotipicheIg clonotipiche ricombinanti;ricombinanti;

Caratterizzazione Caratterizzazione delldell’’immunogenicitimmunogenicitàà di di Ig clonotipicheIg clonotipiche "subset"subset--specifiche" sia in termini di risposte umorali che specifiche" sia in termini di risposte umorali che cellulocellulo--mediate;mediate;

Identificazione e Identificazione e validazionevalidazione di di epitopiepitopi CTL e definizione dellCTL e definizione dell’’entitentitààdi risposte T memoria di risposte T memoria IdId ed ed epitopoepitopo--specifiche specifiche in donatorispecifiche specifiche in donatorisani e in pazienti con linfoma/leucemia;sani e in pazienti con linfoma/leucemia;

Definizione della frequenza, stadio Definizione della frequenza, stadio differenziativodifferenziativo e delle funzionie delle funzionieffettrici di linfociti T antigeneeffettrici di linfociti T antigene--specifici;specifici;

Definizione della capacitDefinizione della capacitàà di CTL di CTL IdId-- o o epitopoepitopo--specifici dispecifici diriconoscere ed uccidere in modo specifico linee di linfoma/leucericonoscere ed uccidere in modo specifico linee di linfoma/leucemia mia esprimenti esprimenti Id molecolarmenteId molecolarmente correlati (razionale per approcci di correlati (razionale per approcci di immunoterapia immunoterapia ““crosscross--reattivareattiva””).).

Attivazione di un trial clinico di fase I/II basato Attivazione di un trial clinico di fase I/II basato sulla vaccinazione con VK3sulla vaccinazione con VK3--20 ricombinante di 20 ricombinante di pazienti con linfomi a basso grado di malignitpazienti con linfomi a basso grado di malignitààesprimenti esprimenti Id molecolarmenteId molecolarmente correlati.correlati.

Programma 3ACC-4

Programma 3Programma 3ACCACC--44

Hu-PBL

Hu-Monocytes

IFN-DCs

Reconstitution and immunization of hu-

PBL-SCID mice

SCID-mouse

VK3VK3--20 20

Recallimmunization

Day 7

Sacrifice and analysis of human immune

response

UO Reparto Immunoterapia Sperimentale, UO Reparto Immunoterapia Sperimentale, DipDip. Biologia Cellulare e . Biologia Cellulare e NeuroscienzeNeuroscienze, ISS, ISS

Contributo: definizione dell’immunogenicità della proteina VK3-20 in vivo, utilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con PBL umani.

Contributo: definizione Contributo: definizione delldell’’immunogenicitimmunogenicitàà della proteina VK3della proteina VK3--20 20 in vivoin vivo, , utilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con Putilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con PBL umani.BL umani.

Hu-PBL

Hu-Monocytes

IFN-DCs

Reconstitution and immunization of hu-

PBL-SCID mice

SCID-mouse

Cell pulsing with VK3-20

Recallimmunization

day 7

Sacrifice and analysis of human immune

response

ChallengeLeukemia/lymphoma cell lines

day 14

UO Reparto Immunoterapia Sperimentale, UO Reparto Immunoterapia Sperimentale, DipDip. Biologia Cellulare e Neuroscienze, ISS. Biologia Cellulare e Neuroscienze, ISS

Contributo: definizione dell’immunogenicità della proteina VK3-20 in vivo, utilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con PBL umani.

Contributo: definizione dellContributo: definizione dell’’immunogenicitimmunogenicitàà della proteina VK3della proteina VK3--20 20 in vivoin vivo, , utilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con Putilizzando il modello chimerico di topi SCID ricostituiti con PBL umani.BL umani.