II.A Interleukin-2
Interleukin-2 är den mest studerade av denna grupp av molekyler för behandling av cancer. IL-2 identifierades och klonades i början av 1980-talet som en tillväxtfaktor för T-celler. IL-2 produceras av aktiverade T-celler och främjar ytterligare tillväxt och differentiering av aktiverade T-celler. Dess effekter omfattar proliferation av CTL, T-helperceller och NK-celler, samtidigt som den ökar utsöndringen av IFN-γ och TNF-α. IL-2-receptorn har tre kedjor: α, β och γ. På vilande T-celler uttrycks β- och γ-kedjorna och binder till IL-2 med måttlig affinitet. Vid aktivering av T-celler uttrycks α-kedjan, som bildar en receptor med hög affinitet tillsammans med β- och γ-kedjorna. I genetiska knockout-studier av IL-2 hos möss utvecklade djuren minskad T-cellsreaktivitet för ett flertal antigena stimuli och vissa utvecklade senare ett syndrom som liknar inflammatorisk tarmsjukdom.
Systemisk administrering av IL-2 i murina djurmodeller har resulterat i regression av etablerade lung- och subkutana metastaser på ett dosberoende sätt. Intraperitoneal administrering av IL-2 var 8:e timme medierade regressionen av etablerade lungmetastaser i MCA-105 och MCA-106 syngeniska sarkomer samt syngeniska B16 melanom. Lymfocyter visualiserades på de platser där tumörerna regredierade. Erfarenheterna från djurmodellerna ledde slutligen till utveckling av högdos IL-2-regimer för klinisk undersökning.
Antaliga kliniska prövningar på människor med cancer har utförts med IL-2. IL-2 har administrerats till patienter på olika sätt: intravenöst, subkutant, intraperitonealt och intratekalt. IL-2 har givits som en enda substans eller i kombination med andra cytokiner, t.ex. interferon. Det har använts tillsammans med både autologa och allogena lymfocyter i adoptiv överföringsterapier och som adjuvant i många vaccinationsstrategier. IL-2 har studerats i en rad olika tumörtyper, men det har varit mest anpassat för behandling av njurcellscancer och metastatiskt melanom.
Högdosbolusbehandlingar med IL-2 (600 000-720 000 IE/kg IV var 8:e timme dag 1-5 och 15-19; maximalt 28 doser per kurs) som enskilt medel eller i kombination med lymfokinaktiverade mördarceller (LAK) resulterar i övergripande responser på 15-20 % med fullständig respons hos 4-6 % av patienterna med njurcellscancer och melanom. De varaktiga svar som observerades vid njurcellscancer ledde till att PDA godkände bolus högdos IL-2 1992. I en studie som granskade behandlingen av 270 patienter i åtta protokoll med högdos IL-2 för metastatiskt melanom var medianen för fullständig respons längre än 40 månader och medianen för progressionsfri överlevnad för patienter med respons var mer än ett år. Inga återfall inträffade hos svarande patienter efter 30 månader. Högdos IL-2-regimer ger en betydande klinisk fördel för en minoritet av patienterna. Med tanke på att en liten delmängd av patienterna fick ett varaktigt fullständigt svar, godkändes högdos IL-2 dock PDA för patienter även med metastaserat melanom. De allvarliga toxiciteterna till följd av administrering av högdos IL-2 har begränsat dess användning till patienter med utmärkt prestationsstatus och intakt slutorganfunktion.
I djurstudier har LAK-celler som tagits från perifert blod och därefter aktiverats in vitro, i kombination med IL-2, visat sig vara effektiva när det gäller att krympa tumörer. Initiala studier som utförts med LAK-celler på människor visade upp till 35 % svarsfrekvens för njurcellscancer och 21 % svarsfrekvens för melanom med en varaktighet för svaren som varierade från 1 till 5 år. Histologisk undersökning av kutana metastaser hos melanompatienter som reagerat påvisade infiltrerande lymfocyter. NK-celler som utsätts för höga doser IL-2 blir den dominerande komponenten i de adoptiva LAK-cellerna. Mekanismen för den observerade antitumöraktiviteten är fortfarande relativt dåligt förstådd. Både T-celler och NK-celler kan spela en roll. Det är oklart om det finns någon verkligt påvisbar fördel med kombinationen av LAK-celler med högdos IL-2 jämfört med högdos IL-2.
Ett annat program för adoptiv immunterapi involverar tumörinfiltrerande lymfocyter (TILs). TILs är celler som finns i tumörer. TILs som potentiellt erbjuder antitumörantigenspecificitet kan lätt expanderas in vitro genom tillsats av IL-2. TILs som expanderats i närvaro av autolog tumör och IL-2 uppvisar cytolytisk aktivitet mot autologa och HLA-matchade tumörer. I den mest omfattande kliniska studien av Rosenberg och medarbetare behandlades 86 patienter med metastaserande melanom med autologa TILs och högdos bolus IL-2. Svarsfrekvensen rapporterades vara 34 %, vilket inte skiljer sig nämnvärt från de som observerats med enbart systemisk IL-2-administrering i både njurcellscancer och melanom, med cirka 6 % kompletta svar. Hållbarheten hos dessa svar var ungefär 6 månader. Förbättrade svar sågs när TILs hade kortare fördubblingstider, härrörde från subkutana vävnader i motsats till lymfkörtlar och odlades under kortare tidsperioder. En randomiserad fas III-studie på patienter med metastaserat njurcellscancer visade att det saknades effekt för tillägg av TILs till lågdos IL-2 efter nefrektomi.
Toxiciteten från högdos IL-2-regimer kan vara särskilt allvarlig och kan inkludera kapillärläckage-syndrom, hjärtrytmrubbningar, lungödem, kateterrelaterad sepsis och hypotoni som kräver pressostöd, vilket allt kan leda till döden. Induktion av kväveoxid spelar en viktig roll för IL-2-toxicitet. Dessutom verkar sekundära cytokiner bidra till utvecklingen av toxiska manifestationer av IL-2. IL-2 är en stark inducerare av inflammatoriska cytokiner, inklusive IL-1, TNF-α och IFN-γ. I djurmodeller har det funnits positiva effekter av att tillsätta lösliga TNF- eller IL-1-hämmare för att minska toxiska effekter. Sådana medel undersöktes hos patienter som fick högdos IL-2. Dessa medel gjorde det dock inte möjligt att administrera högre doser IL-2 eller ge mindre toxicitet vid en given IL-2-dos. Användningen av dexametason vid administrering av högdos IL-2 har resulterat i en markant minskning av TNF-nivåerna samt en betydande förbättring av toxiciteten i form av feber och hypotoni, vilket har gjort det möjligt att öka den maximalt tolererade dosen med nästan en tredubbling. Administrering av Dexametoson kan dock begränsa IL-2:s antitumoreffekt genom att förhindra produktionen av sekundära cytokiner. Identifieringen av den neutrofila kemotaktiska defekten vid IL-2-administration har understrukit behovet av att administrera profylaktisk antibiotika. Sådan profylax har haft en positiv inverkan på risken för dödlighet vid IL-2-administration på grund av bakteriell sepsis.
Försök att minska IL-2-toxiciteten genom administrering via kontinuerlig infusion i stället för bolusform har resulterat i minskade biverkningar. Detta administreringssätt ledde dock också till svarsfrekvenser som var lägre och av kortare varaktighet än de som noterades med högdosbolusbehandling. Ersättning av lågdos IL-2 för en högdosbolusinnehållande regim för behandling av solida tumörer har i allmänhet inneburit att responsen har offrats för minskad toxicitet. Lägre doser och mindre toxiska IL-2-regimer kan ha effekt mot njurcellscancer, men liknande effekt mot melanom har inte observerats. Användningen av lågdos IL-2 har dock en biologisk effekt i form av förmågan att öka antalet NK-celler.
IL-2 har använts tillsammans med både kombinationskemoterapi och med andra cytokiner. Vanligast är att IL-2 har kombinerats med interferoner. Det finns dock inga övertygande bevis för att det finns synergistiska eller ens additiva terapeutiska effekter. Försök att lägga till andra medel till cytokinkombinationer av IL-2/interferon-α-behandlingar för njurcellscancer, t.ex. 5-fluorouracil, har inte visat sig förbättra effekten. Resultaten är lite mer uppmuntrande för studier som kombinerar kemoterapiregimer med cisplatin med IL-2. Ytterligare kemoterapier som kombineras med IL-2 undersöks, inklusive medel som sträcker sig från fotemustin till argininbutyrat.
Biokemoterapikombinationer vid melanom, vanligen en dacarbazinbaserad kemoterapiregim med IL-2 och INF-α, har gett de högsta svaren, upp till 50-60 %, om än med betydande biverkningar. Studier för att minska biokemoterapins toxicitet genom modifierad administrering i ett decrescendo doseringsmönster eller lägre doser i öppenvårdsregimer har varit något framgångsrika när det gäller att minska biverkningarna. Man hoppas att pågående kliniska fas III-studier kommer att avgöra om det finns betydande skillnader i svarsfrekvens och total överlevnad mellan biokemoterapi och enbart kemoterapi.
IL-2 har också använts som adjuvant i ett antal vaccinationsstrategier mot cancer. Med utgångspunkten att hjälpa till med aktivering och expansion av T-celler har IL-2 använts i samband med vaccinering med dendritiska celler samt med syntetiska peptider som representerar kända MHC-bindande motiv. Vaccination med en immunodominant gp100 nonapeptid som tillverkats för att öka bindningen till HLA-A2 visade på framgångsrik immunisering hos 91 % av melanompatienterna. Objektiva svar sågs hos 13 av 31 patienter som fick peptid plus IL-2 och fyra andra patienter rapporterade blandade svar. De kliniska resultaten var överlägsna dem av enbart vaccinering. Baserat på dessa preliminära resultat utförs prospektiva studier för att beskriva effekten av peptid plus IL-2 behandling jämfört med enbart IL-2.
IL-2 har också använts som ett immunmodulerande medel efter stamcellstransplantation. För patienter som genomgår benmärgstransplantation för hematologiska maligniteter är viktiga bestämningsfaktorer för utfallet bland annat återskapande av immunkompetens mot smittämnen och immunaktivitet mot tumörmål. Långvariga infusioner av lågdos IL-2 till patienter som fått både autolog och allogen benmärgstransplantation har visat att det är säkert. I denna miljö kan IL-2 öka antalet NK-celler och deras aktivitet. Lågdos IL-2 verkar inte påskynda transplantat-versus-host-sjukdom (GVHD). Det finns vissa bevis för att en sådan behandling kan förbättra den sjukdomsfria överlevnaden, men detta har ännu inte bekräftats i en randomiserad studie.