-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
/
Copy pathindex.Rmd
900 lines (616 loc) · 36.2 KB
/
index.Rmd
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
---
title : Vähi immuunsus ja vähiravimid
subtitle : Onkobioloogia
author : Taavi Päll
job : lektor, Tallinna Tehnikaülikool
framework : io2012 # {io2012, html5slides, shower, dzslides, ...}
highlighter : highlight.js # {highlight.js, prettify, highlight}
hitheme : tomorrow #
widgets : [mathjax] # {, quiz, bootstrap}
mode : selfcontained # {standalone, draft}
knit : slidify::knit2slides
---
<!-- Limit image width and height -->
<!-- Italic and Bold -->
<style type="text/css">
img {
max-height: 480px;
max-width: 600px;
}
em {
font-style: italic
}
strong {
font-weight: bold;
}
</style>
<!-- Center image on slide -->
<script src="http://ajax.aspnetcdn.com/ajax/jQuery/jquery-1.7.min.js"></script>
<script type='text/javascript'>
$(function() {
$("p:has(img)").addClass('centered');
});
</script>
```{r setup, echo=FALSE}
library(knitr)
opts_chunk$set(echo=FALSE, message=FALSE)
```
--- .segue .dark .nobackground
## Immuunsus
---
## Adaptiivne immuunsus
---
## NK rakud ja makrofaagid
---
## T rakud
- Helper T rakud (Th) on CD4+ ja vahendavad Tc ja B rakkude aktivatsiooni.
- Tsütotoksilised T rakud (Tc) on CD8+ ja vahendavad patogeenide ja nakatunud rakkude eemaldamist.
- Regulatoorsed T rakud (CD4+CD25+) supresseerivad Th ja Tc rakke, kontrollivad autoimmuunsust.
<footer class="source">Pilt: [khanacademy.org](https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/organ-systems/the-immune-system/a/adaptive-immunity)
</footer>
---&twocol
## Koesobivusantigeenid
***=left
**a**) MHC klass I molekulid presenteerivad enda antigeene.
**b**) Rakud millel MHC I puudub või
**c**) rakud mis ei presenteeri enda antigeeni lüüsitakse tsütotoksiliste rakkude poolt.
<img src="https://cdn.rcsb.org/pdb101/motm/images/1hsa-1dlh.gif" style="width:340px"/>
Vasakul, MHC I; paremal, MHC II. Joonis: [PDB101](http://pdb101.rcsb.org/motm/62).
***=right
----
## Antikehad
- Fc retseptoreid ekspresseerivad rakud - NK rakud ja makrofaagid seovad antikehadega kaetud raku ja tapavad selle
- komplement seostub rakule seostunud antikehadele ja tapab raku muutes selle membraani poorseks
---
## Tsütotoksilised T rakud
<img src="http://www.nature.com/nri/journal/v10/n8/images/nri2803-f2.jpg" style="height:300px"/>
<img src="http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/A&P2%20L44.jpg" style="height:250px"/>
---
## Regulatoorsed T rakud
--- .segue .dark .nobackground
## Vähi immuunsus ja immuunoteraapia
---&twocol
## Vähi immuunoseire
# *Cancer immunosurveillance*
- 1909. aastal oletas saksa-juudi päritolu arst [Paul Ehrlich](http://en.wikipedia.org/wiki/Paul_Ehrlich) (1854-1915) et immuunsüsteem hoiab ära kartsinoomide tekke, mis vastasel juhul oleksid palju sagedasemad.
- Vähi immuunoseire hüpotees oletas, et tüümusest pärit rakud monitoorivad keha kudedes ka uusi transformeerunud rakke [Frank Macfarlane Burnet, 1970](http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4921480).
***=right
<img src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Frank_Macfarlane_Burnet.jpg/800px-Frank_Macfarlane_Burnet.jpg" style="height:200px"/>
***=left
<img src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/Paul_Ehrlich_1915.jpg/800px-Paul_Ehrlich_1915.jpg" style="height:200px"/>
<footer class="source">Pilt: wikipedia.
</footer>
---
## Vähirakkudega ei saa nakatada
Vähirakud saavad moodustada uue vähi ainult geneetiliselt identses backgroundis, vastasel juhul nad hävitatakse immuunsüsteemi poolt
<footer class="source">Pilt:["Allogeneic IgG combined with dendritic cell stimuli induce antitumour T-cell immunity"](http://www.nature.com/nature/journal/v521/n7550/full/nature14424.html)
</footer>
---
## Vähi immuunokujundamine
# *Cancer immunoediting*
- Alternatiivseks hüpoteesiks vähirakkude ja immuunsüsteemi interaktsioonide kirjeldamiseks on **vähi immuunokujundamise**.
- Vähi **täielik elimineerimine immuunsüsteemi poolt** on immuunokujundamise üks stsenaarium.
- Teine stsenaarium on **immuunsüsteemi poolt kujundatud vähirakkude** repertuaari esiletõus.
- Immuunsüsteemiga kohandunud vähirakud on kas
- **vähem immuunogeneesed**,
- suurenenud **võimega inhibeerida vähivastast immuunvastust**.
---
## Vähi immuunoseire/-kujundamine
# Vähi immuunoseire või -kujundamise toimimisele inimeses viitavad
- Kõrgem vähi intsidents immuunosupressiivset ravi saavatel organi transplantatsiooni läbinud patsientidel.
- Vähipatsientidel tekib oma vähi vastu immuunvastus.
- Vähisiseste tsütotoksiliste (CD8+) ja immuun-protektiivsete regulatoorsete (CD25+Foxp3+) T rakkude lokalisatsioon.
---&twocol
## Kõrgem vähi intsidents immuunosupressiivse ravi puhul
- Organi transplantatsiooni läbinud patsiendid saavad tugevat immuunosupressiivset ravi.
***=left
```{r organ, echo=FALSE, results='asis',fig.width=4.5, fig.height=5}
library(ggplot2)
trans<-data.frame(Arv=c(13372,4954,2198,956,911,435,79,48),
Organ=c("neer","maks","süda","kops",
"neer ja\nkõhunääre","kõhunääre","sool","süda ja\nkops"))
ggplot(trans, aes(reorder(Organ,Arv), (Arv/sum(Arv))*100)) +
geom_bar(stat = "identity") +
xlab("Transplanteeritud organ") +
ylab("% transplantatsioonidest") +
ggtitle("Organ-spetsiifilised transplantatsioonid\nUSA-s 2000. aastal (N = 22,953 patsienti)")
```
***=right
Nahavähi populatsioon-standardiseeritud intsidents organi transplantatsiooni patsientidel (Norra ja Holland).
Nahavähk | intsidentsi kasv
---------|-----------------
SCC | 65-korda
huule SCC | 20-korda
BCC | 10-korda
melanoom | 3.4-korda
Kapoosi sarkoom | 84-korda
<footer class="source">Graafik: Transplant Patient DataSource. United Network for Organ Sharing. Tabel:
<a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2316011">Hartevelt et al., 1990.
</a>
<a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10642700">Jensen et al., 2000.
</a>
Lisaks:
<a href="http://www.hudlaeknastodin.is/resources/Um-okkur/BS/Ca_Org_transpl.pdf">Lindelöf et al., 2000.
</a> ja
<a href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0190962202000117">Berg & Otley, 2002.
</a>
</footer>
----
# Vähi intsidents organi transplantatsiooni patsientidel
```{r cancer_immunosuppressed_pts, echo=FALSE, results='asis'}
transplants <- read.table(
textConnection("site, observed, expected
'non melanoma skin', 127, 5.1
'thyroid other endocrine', 30, 2.1
'mouth tongue lip',22,1.6
'cervix vulva vagina',39,3.6
'non-Hodgkins lymphoma',25,2.4
'kidney ureter',32,3.5
'bladder',26,4.7
'colorectal',38,10.5
'lung',30,12.5
'brain',10,4.1
'prostate',11,5.2
'melanoma',7,4.1
'breast',15,13.6")
, header = T, sep = ",")
library(dplyr)
transplants <- transplants %>% mutate(ratio = expected/observed)
library(MASS)
params <- fitdistr(transplants$ratio, densfun = "beta", start = list(shape1 = 0.8, shape2 = 2))$estimate
trcan <- transplants %>% mutate(eb_ratio = (expected + params[1])/(observed + params[1] + params[2]),
eb_increase = round(1/eb_ratio, 1)) %>%
dplyr::select(site, observed, expected, eb_increase)
library(knitr)
kable(trcan, col.names = c("Site of cancer", "No. cases observed", "No. cases expected", "Ratio obs/exp (adj)"))
```
<footer class="source">Tabel: [Peto, J (2001)](http://www.nature.com/nature/journal/v411/n6835/full/411390a0.html). Cancer epidemiology in the last century and the next decade. Nature, 411, 6835:390-5.
[Birkeland, et al. (1995)](http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ijc.2910600209/abstract). Cancer risk after renal transplantation in the Nordic countries, 1964-1986. Int. J. Cancer, 60, 2:183-9. ADJustment by empirical Bayesian shrinkage towards a Beta prior.
</footer>
---&twocol
## Immuunpuudulikel hiirtel tekib rohkem kasvajaid
***=right
***=left
- Metsik tüüpi või RAG2 -/- hiirtele süstiti naha alla 100 $\mu$g kartsinogeenset 3-metüülkolantreeni (*methylcholanthrene*, MCA) ja jälgiti vähiteket.
- 160 päeva pärast oli 9/15 RAG2-/- hiirel moodustunud MCA-indutseeritud vähid, samas oli sama moodi indutseeritud vähk tekkinud ainult 2/15 wild-type hiirel.
- RAG2-/- hiirtel puuduvad T-, B- ja NK-T rakud.
<footer class="source">Pilt: IFNbig gamma and lymphocytes prevent primary tumour development and shape tumour immunogenicity.
<a href="http://www.nature.com/nature/journal/v410/n6832/full/4101107a0.html">
Shankaran et al., 2001.
</a>
</footer>
---&twocol
# Vähid mis tekivad hiires kellel puuduvad lümfotsüüdid on immunogeensemad
***=right
***=left
- Immuunopuudulikele RAG2-/- hiirtele või metsik tüüpi hiirtele transplanteeriti naha alla 100'000 vähirakku, mis pärinesid RAG2-/- või wt hiirtest eraldatud MCA-indutseeritud tuumoritest.
- Süngeensetest wt hiirtest pärit 17 erineva vähi rakud moodustasid tuumoreid 100% (17/17) wt hiirtes.
- RAG2-/- hiirtest pärit vähirakud (20 erinevast tuumorist) moodustasid tuumoreid ainult 40% juhtudest (8/20) kui neid transplanteeriti sama geneetilise tagapõhjaga imuunkompetentsetele hiirtele.
<footer class="source">Pilt: IFNbig gamma and lymphocytes prevent primary tumour development and shape tumour immunogenicity.
<a href="http://www.nature.com/nature/journal/v410/n6832/full/4101107a0.html">
Shankaran et al., 2001.
</a>
</footer>
---
## Kas rakulised onkogeenid on immunogeensed?
- Mutantsete vähi ja normaalsete valkude erinevused on väikesed: RAS, TP53, BCR-ABL.
- Trioosfosfaat isomeraas (glükolüüsi rada) on mitmetes vähkides immunogeenne.
- Mutantse RAS valgu struktuur ei ole muutunud (nt. KRASG12V vs. wt KRAS), madal immunogeensus ja lisaks on onkogeensed RAS valgud madalalt ekspresseeritud.
---
## Vähis võib tekkida immuunvastus kõrgelt ekspresseeritud valkude vastu
- hTERT on üleekspresseeritud 70-80% vähkides. Maksakartsinoomi patsientidel hTERT-vastased antikehad veres. Nende antikehade roll progressioonis ebaselge.
- HER2/neu positiivsed rinnakartsinoomid, seal 10-20x üleekspressioon (trastuzumab).
- GD3 gangliosiid (siaalhapet sisaldav glükosfingolipiid) on mitmetes vähkides (melanoon sh.) üle ekspresseeritud.
---
## Vähi antigeenid
1. TSTA - *tumor specific transplantation antigens (TA)* strukturaalselt uudsed, kindla vähi või vähitüübiga seotud antigeenid mida ei esine normaalsetes kudedes.
2. TATA/TAA - *tumor associated TA* -- vähis ekspresseeritud normaalsed valgud mille suhtes pole mingil põhjusel täielikku tolerantsust tekkinud.
---
Vähitüüp|Valk|Antigenne peptiid
--------|----|-----------------
melanoom, suuõõne kartsinoom, maksa kartsinoom, mitte-väikserakuline kopsuvähk|MAGE|EADPTGHSY, SAYGEPRKL
melanoom|türosinaas|MLLAVLYCL, YMNGTMSQV
käärsoole kartsinoom|kartsino-embrüonaalne antigeen (CEA)|YLSGANLNL
rinna- ja munasarja kartsinoomid|HER2/neu|KIFGSLAFL
pea-kaela kartsinoom|kaspaas 8|FPSDWCYF
krooniline müelogeenne leukeemia (CML)|BCR-ABL|ATGFKQSSKALQRPVAS
eesnäärme kartsinoom|eesnäärme spetsiifiline antigeen (PSA)|FLTPKKKLQCV, VISNDVCAQV
<footer class="source">Tabel: R.A. Goldsby et al., Immunology, 5th ed. New York: Freeman 2002; B.J. Van den Eynde and P. van der Bruggen, Curr Opin. Immunol. 9:684-693, 1997. Adapteeritud: The Biology of Cancer, 2007.
</footer>
---
## Keemiliselt indutseeritud fibrosarkoomi antigeenide spetsiifilisus
- BALB/c hiiri immuniseeriti 3-MC-indutseeritud Meth A fibrosarkoomi lüsaadiga
- Immuniseeritud hiirtest eraldati antigeeni presenteerivad 24D3 lümfotsüüdid
- Ainult Meth A lüsaat indutseeris neid lümfotsüüte jagunema (A, vasakul)
- 24D3 lümfotsüütidega transplanteeritud hiirtes kasvab küll teine samasugune fibrosarkoom (CMS5, kõige parempoolne pilt) aga mitte Meth A (keskel).
```{r metha, echo=FALSE, fig.height=3, message=FALSE, warning=FALSE, results='asis'}
library(gtable)
library(grid)
g <- gtable(widths = unit(rep(1,3),"null"), heights = unit(.5,"null"))
library(png)
a <- lapply(c("assets/img/proliferation_of_24D3_in_response-to_MethA.png",
"assets/img/MethA_growth_is_sensitive_to_24D3.png",
"assets/img/MethA_growth_is_not_sensitive_to_24D3.png"), readPNG)
a <- lapply(a, rasterGrob)
b <- gtable_add_grob(g, a, t = c(1,1,1), l = c(1,2,3))
grid.draw(b)
```
<footer class="source">T. Matsutake and P.K. Srivastava, 2001. PNAS98:3992-3997. The immunoprotective MHC II epitope of a chemically induced tumor harbors a unique mutation in a ribosomal protein. doi: 10.1073/pnas.071523398
</footer>
----
# Inimese GI vähi mutatsioonide immunogeensus
```{r somatic_mut_immunogenicity, echo=FALSE, results='asis', size=3}
# Immunogenicity of somatic mutations in human gastrointestinal cancers
# Originally published in Science Express on 29 October 2015, doi: 10.1126/science.aad1253
# Science 11 December 2015: vol. 350 no. 6266 1387-1390
# library(rvest)
# tdist <- read_html("http://www.sciencemag.org/content/350/6266/1387/T1.expansion.html")
# crc <- tdist %>% html_node("#table-1") %>% html_table(header = TRUE) %>% dplyr::select(1:3,8:11)
# colnames(crc) <- c("ID","Age/sex","Tumor","Mutated prot","Aa change","T cell type","% in tumor")
load("data/CRC_immunogenicity.RData")
knitr::kable(crc)
```
<footer class="source">Tabel: Mutation-reactive T cells in metastatic GI cancers [Tran, et al., (2015)](http://www.sciencemag.org/content/350/6266/1387/T1.expansion.html) Immunogenicity of somatic mutations in human gastrointestinal cancers. Science 11 December 2015: Vol. 350 no. 6266 pp. 1387-1390
</footer>
---&twocol
## Immuunrakud kasvaja mikrokeskonnas
***=right
- T lümfotsüüdid
- B lümfotsüüdid
- NK ja NKT rakud
- makrofaagid
- müeloidset päritolu suppressor-rakud
- dendriitrakud
- neutrofiilid
***=left
<img src="http://www.nature.com/mt/journal/v18/n2/images/mt2009228f2.gif" style="width:460px;">
<footer class="source">Pilt www.nature.com
</footer>
---&twocol
## NKG2D ja ligandid
# NKG2D on aktivatsiooniretseptoriks NK rakkudel -- aktiveerivad *killer immunoglobulin-like receptor* (KIR) molekulid (NKR-P1, CD94/NKG2(A/B))
***=left
***=right
- NKG2D ekspr. vastusena stressile või DNA kahjustustele, samuti konstitutiivselt vähirakkudel.
- NKG2D ligandid on MICA/B ja RAE valgud
- MICA seostumine NKG2D-le aktiveerib NK rakud
- RAE üleekspressioon hiires muudab need loomad vastuvõtlikumaks kartsinogeneesile.
- Inimese kartsinoomid ja melanoomid üleekspresseerivad lahustuvat MICA ligandi (tekib proteolüütilise lõikamise teel, *shedding*)
<footer class="source">Pilt: Nature Immunology.
</footer>
---
## Inhibeerivad KIR valgud
# NK vastust vähile reguleerib signaalide tasakaal
- Inhibeeriv KIR blokeerib MHC-I molekuliga interakteerudes NK rakkude vastuse.
- Rakud millel puuduvad MHC-I molekulid vallandavad NK-vastuse ja tapetakse.
- Osadel kasvajatüüpidel on MHC-I puudumine seotud parema vastusega.
---
## *Programmed death-1* vähi immunsupressioonis
- Vähirakud suruvad adaptiivse immuunvastuse alla ka selleläbi, et reguleerivad ülesse **PD-1 ligandi (PD-L1)**.
- PD-1L on vähirakkudel konstitutiivselt ekspresseeritud.
- PD-L1 seostumine antigeen-spetsiifilistele CD8+ T rakkudel olevale PD-1 retseptorile surub alla nende T rakkude effektor funktsioonid (rakkude tapmine).
- Sarnaselt immuunsupressiivselt toimib ka vähirakkudel jt. keharakkudel ekspresseeritav CTLA-4
<footer class="source">Pilt: Vähi checkpoint teraapia.
<a href="http://www.nature.com/news/antibody-alarm-call-rouses-immune-response-to-cancer-1.10784">
Hayden, 2012.
</a>
</footer>
--- .segue .dark .nobackground
## Vähiravimid
---
## Vähitrendid 20. sajandil
```{r, echo=FALSE, results='asis'}
library(magrittr)
library(reshape2)
library(plyr);library(dplyr)
library(ggplot2)
library(ggthemes)
library(scales)
read.file <- . %>% read.csv(., sep=" ")
kogu <- . %>% melt(.,"year")
d <- list.files("data") %>% grep(".csv",.) %>%
list.files("data")[.] %>% file.path("data",.) %>% {
l <- lapply(.,read.file)
site <- gsub("(?:data/)([a-zäõ]{4,9})(?:.csv)","\\1",.)
set_names(l, site)
} %>%
lapply(kogu) %>% ldply
d$sex[grep(".f$", d$variable)] <- "Female"
d$sex[-grep(".f$", d$variable)] <- "Male"
d$variable %<>% as.character
d$variable[grepl("number", d$variable)] <- "number"
d$variable[grepl("rate70", d$variable)] <- "rate70"
d$variable[grepl("rate00", d$variable)] <- "rate00"
d$variable[grepl("crude", d$variable)] <- "crude"
d$variable %<>% as.factor
d$sex %<>% as.factor
d$.id %<>% as.factor
pd <- d %>% filter(variable%in%c("rate00")) %>%
ddply(.,.(year,.id,variable),summarise,value=mean(value))
pd %>%
ggplot(.,aes(x=year,y=value,color=.id)) + geom_line(size=2) +
ylab("Kasvajate suremuskordajad 100 000 elaniku kohta, USA 2000") +
xlab("Aasta") + scale_color_tableau(palette = "tableau10") +
geom_text(data = pd[pd$year =="1998"&!pd$.id%in%c("magu","maks","emakas"), ],
aes(label = .id),
hjust = 0,vjust = 0.5) + theme(legend.position="none") +
geom_text(data = pd[pd$year =="1930"&pd$.id%in%c("magu","maks","emakas"), ],
aes(label = .id),
hjust = 1,vjust = 0.5) + theme(legend.position="none") +
xlim(1924,2006)
```
<footer class="source">Andmed: Long-Term Trends in Cancer Mortality in the United States, 1930 –1998. Wingo et al.,
<a href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cncr.11380/pdf">2003</a>.
</footer>
---
## Kaks peamist trendi vähisuremuses
# Vähi suremus peegeldab ravi efektiivsust
- **Suremus osadesse kasvajatüüpidesse on vähenenud**. Tingituna näiteks mao- ja maksakasvajate puhul paremast toiduohutusest (*H. pylori*) ja emakakaela (ja soole-) kasvajate puhul sõeltestimistest.
- **Mitmed põhilised kasvajatüübid on jäänud resistentseks** enamuse kasutatavate ravimeetodite suhtes.
- Enamus laialt kasutatavatest vähiravimitest on kasutusele võetud juba enne 1970-ndaid aastaid, mil puudus arusaam vähi molekulaarsetest alustest.
---
## Esmased vähid ja 5 aasta suremus
# Käärid vähi diagnoosimise ja eduka ravi vahel
<footer class="source">Pilt: Cancer Research and the $90 Billion Metaphor. Eliot Marshall,
<a href="http://www.sciencemag.org/content/331/6024/1540.1.full">2011</a>.
</footer>
----
## PSA sõeltestimise mõju metastaatilisele eesnäärmevähile
<img src="http://blogs-images.forbes.com/benjamindavies/files/2015/11/metastaticPCA-1200x750.png" style="width:460px">
<footer class="source">Pilt: [PSA screening has also significantly impacted prostate cancer mortality](http://www.forbes.com/sites/benjamindavies/2015/11/15/the-governments-war-against-mens-health-its-about-to-get-worse/), the true measure of a successful screening test. In fact, prostate cancer has enjoyed the largest percent decline in mortality of any carcinoma in the past ten years!
</footer>
----
<img src="http://blogs-images.forbes.com/benjamindavies/files/2015/11/cancermortality.png" style="width:460px">
<footer class="source">Pilt: [PSA screening has also significantly impacted prostate cancer mortality](http://www.forbes.com/sites/benjamindavies/2015/11/15/the-governments-war-against-mens-health-its-about-to-get-worse/), the true measure of a successful screening test. In fact, prostate cancer has enjoyed the largest percent decline in mortality of any carcinoma in the past ten years!
</footer>
---&twocol
## Molekulaarne profileerimine aitab määrata rinnavähi ravi
- Low Risk - ~10% chance of recurrence = no statistical benefit from chemotherapy
- High Risk - ~29% chance of recurrence = statistical benefit from chemotherapy
<footer class="source">Pilt: L. van't Veer - [Genomic signatures of specific sites of metastases](http://www.slideshare.net/ESOSLIDES/l-veer-abclisbonmetasites).
</footer>
---&twocol
## Molekulaarne profileerimine
# Difuusne suurerakuline lümfoom
***=right
- DLBCL subgroups arise from different stages of normal B cell differentiation,
- utilize distinct oncogenic mechanisms, and differ in their ability to be cured by chemotherapy.
- ABC DLBCL and PMBL depend upon constitutive activation of the NF-κB pathway for their survival but GCB DLBCL does not,
- NF-κB pathway is a potential therapeutic target for certain DLBCL subgroups.
***=left
<footer class="source">Pilt: The Biology of Human Lymphoid Malignancies Revealed by Gene Expression Profiling. Louis M. Staudt
& Sandeep Dave,
<a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1351148/">2005</a>.
DLBCL, Diffuse Large B-Cell Lymphoma; PMBL, Primary Mediastinal B-Cell Lymphoma; GCB, Germinal Center B-Cell Lymphoma; ABC, Activated B-cell-like Lymphoma.
</footer>
---
## Biomarkerid
# Molekulaarne profileerimine annab ka infot selle kohta kas vähk on mingile kindlale märklaud ravile tundlik
- mitte-väikserakuline kopsuvähk, EGFR mutatsioonid määravad tundlikkuse türosiin kinaasi inhibiitoritele (iressa)
- GI strooma vähk, KIT ja PDGFRA mutatsioonid määravad tundlikkuse c-KIT ja PDGFR inhibiitoritele (imatinib)
- metastaatiline soolevähk, mutantne KRAS ennustab mitte-tundlikkuse anti-EGFR antikehadele.
- melanoom, BRAF mutatsioonid mutatsioonid määravad tundlikkuse spetsiifilistele inhibiitoritele (vemurafenib)
- rinnavähk, HER2 amplifikatsioon ennustab tundlikkust anti-HER2 teraapiale.
---
## Vähiravi strateegiad
# Surm/apoptoos vs diferentseerumine
- Enamus mittekirurgilise vähiravi strateegiatest põhineb sellel, et ravi tagajärjel **vähirakud lähevad apoptoosi**.
- Alternatiiviks on vähirakkude **diferentseeruma suunamine** nii, et nad muutuksid post-mitootilisteks.
<img src="http://mct.aacrjournals.org/content/7/8/2358/F5.large.jpg" style="width:460px;"/>
<footer class="source">Pilt: 12-AAG (tanespimycin) indutseeritud mitoosikatastroof rinnavähi rakuliinidel. Zajac et al.,
<a href="http://mct.aacrjournals.org/content/7/8/2358.full">2008</a>.
</footer>
---
## Äge promüelotsüütne leukeemia
- APL iseloomustab ebanormaalne mitte-küpsete granulotsüütide akumulatsioon ja on seotud retinoolhappe retseptori (RARα) translokatsiooniga (t(15;17)(q22;q12); PML-RAR).
- Algselt fataalne haigus (kirjeldati 1957) on hästi ravitav **all-trans-retinoolhappega** mis diferentseerib need vähirakud neutrofiilideks.
- all-trans-retinoolhape põhjustab diferentsatsiooni geene represseeriva PML-RAR valgu ubikvitineerimise ja proteasoomse lagundamise.
<footer class="source">Pildid: image.bloodline.net, wikipedia.
</footer>
---
## Ainult osa vähi valkudest sobivad ravimimärklauaks
- **Madalmolekulaarsed ühendid omavad peamiselt inhibeerivat toimet** valkudele millele nad seostuvad.
- Reeglina, tuumorsuppressorid ja genoomi korrashoiu eest vastutavad valgud ei sobi seega otseseks ravimi märklauaks: nende funktsiooni on vähirakkudes praktiliselt võimatu taastada.
- Onkogeenid ja neile signaalirajas järgnevad geenid on potentsiaalsed ravimimärklauad.
<img src="assets/img/targeted-therapy.png" style="width:400px;"/>
<footer class="source">Pilt: [nature.com](http://www.nature.com/nrc/journal/v13/n10/fig_tab/nrc3599_F4.html)
</footer>
---
## TP53 on siiski võimalik reaktiveerida
- **PRIMA-1** reageerib mutantse p53 tioolrühmadega ja moodustab kovalentse sideme.
- PRIMA-modifitseeritud p53 omandab uuesti tuumorsupressor aktiivsuse põhjustab rakkude apoptoosi.
<footer class="source">Pilt: Lambert et al.,
<a href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610809000786">2009
</a>.
</footer>
---
## TP53 reaktivatsioon
- **Nutlin-2**: Metsik tüüpi p53 assotseerub vähis tavaliselt MDM2 üle-ekspressiooniga. Sellistes kasvajates on võimalik blokeerida MDM2 seostumine p53 (Joonisel **b**).
- **PhiKan083**: p53 Y220C mutantset valku on ka võimalik reaktiveerida - PhiKan083 seostumine taastab p53 normaalse konformatsiooni (Joonisel **c,d**).
<footer class="source">Pilt: Brown et al.,
<a href="http://www.nature.com/nrc/journal/v9/n12/full/nrc2763.html">2009
</a>.
</footer>
---
## Onkogeen sõltuvus
- 'Onkogeen sõltuvus' ([*oncogene addiction*](http://carcin.oxfordjournals.org/content/21/5/857.abstract?ijkey=a8731bb91ca8497327c79918f8012a574b2a93b5&keytype2=tf_ipsecsha)): vaatamata tumorigeneesi käigus vähirakku akumuleerunud mitmete onkogeensetele mutatsioonidele, on vähirakk sõltuv kindla onkogeense valgu/raja aktivatsioonist.
---
## Onkogeen sõltuvus
- Kui see kriitiline onkogeenne rada 'kinni panna' siis vähk kollapseerub:
- BCR-ABL fuusionvalk kroonilises müelotsüütses leukeemias on tundlik imatinib-le,
- HER2 on amplifitseerunud 25-30% rinnavähkides mis muudab need tundlikuks HER2-antikehadele (trastuzumab) ja inhibiitoritele (lapatinib),
- EGFR 10-20% mitte-väikserakulised kopsuvähid sisaldavad aktiveerivaid mutatsioone kinaasses domäänis ja on tundlikud inhibiitoritele gefitinib ja erlotinib-ile,
- BRAF V600E mutatsioon on 70% melanoomides, 40% kilpnäärmevähkides ja 20% mCRC mis muudab need tundlikuks nt. vemurafenib-ile.
<img src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e6/3OG7.png/1024px-3OG7.png" style="width:260px;"/>
<footer class="source">Pilt: B-raf ja vemurafenib kompleks. PDBid: <a href="http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do;jsessionid=145838DF509932768B590EB2463D199A?structureId=3OG7">3OG7</a>.
</footer>
---
# Eksperimentaalsed näited onkogeen sõltuvusest
Transgeenne onkogeen | vähi vastus
---------------------|------------
Vähi täielik regressioon peale transgeeni 'välja lülitamist' |
H-ras | melanoom kollapseerus
K-ras | kopsu adenokartsinoomi regressioon
bcr-abl | B-raku leukeemia regressioon
myc | T raku lümfoom, AML regressioon
fgf-7 | kopsu epiteeli hüperplaasia regressioon
SV40 LT | süljenäärme hüperplaasia regresseerus, kui transgeeni ekspresseeriti <4 kuud
Vähk jäi alles või relapseerus peale transgeeni 'välja lülitamist' |
SV40 LT | süljenäärme hüperplaasia tuli tagasi, kui transgeeni ekspresseeriti >4 kuud
neu | rinnanäärme adenokartsinoom relapseerus
myc või wnt | rinnanäärme adenokartsinoom jäi alles
---
## Vähiteraapias kasutatavad ravimiklassid
- [Tsütotoksilised kemoterapeutikumid](http://www.newyorker.com/magazine/2015/12/14/tough-medicine),
- toimivad kiirelt jagunevatele rakkudele (nt. CHOP kombo: Cyclophosphamide, Doxorubicin, Vincristine (Oncovin), Prednisolone).
- Hormoonravimid,
- blokeerivad hormoon-sõltuvate vähirakkude jagunemist ja põhjustavad vähirakkude surma (Lutron, Zytiga),
- Märklaud-ravimid,
- inhibeerivad spetsiifilisi onkovalke, millest vähirakud on sõltuvad (*oncogene dependence*).
- Immuunravi,
- immuun kontrollpunkt inhibiitorid *immune checkpoint inhibitors* (ipilimumab:a-CTLA4; pembolizumab: a-PD-L1)
(- modifitseeritud T rakud)
---
## Märklaud-ravimid
- Märklaud teraapias kasutatavad ravimid jagunevad kaheks peamiseks rühmaks
- madalmolekulaarsed inhibiitorid
- **monoklonaalsed antikehad** (*rituximab,bevacizumab,trastuzumab*,etc)
- Madalmolekulaarsed inhibiitorid jagunevad omakorda mitmeks rühmaks, millest osad on:
- **türosiin kinaasi inhibiitorid** (*imatinib mesylate,gefitinib,sorafenib, sunitinib*,etc),
- **seriin/treoniin kinaasi inhibiitorid** (*temsirolimus, everolimus,vemurafenib*,etc),
- **proteasoomi inhibiitorid** (*bortezomib*).
- Näiteid [märklaud-ravimitest](http://www.mycancergenome.org/content/other/molecular-medicine/overview-of-targeted-therapies-for-cancer/)
--- &twocol
## Ravimimärklauaks sobivad valgud/*druggable targets*
***=left
- Valku loetakse sobivaks ravimi märklauaks kui ta omab identifitseeritavat **ensümaatilist aktiivsust** ja defineeritud **katalüütiline sait** (*catalytic cleft*).
- Katalüütilisse lõhesse on võimalik seostada suhteliselt madalmolekulaarne (<1000Da) ühend.
- Mitmed mittekovalentsed sidemed mis sellise madalmolekulaarse ühendi seostumisel moodustuvad, võimaldavad saavutada ravimi **kõrge spetsiifilisuse** ja **aviidsuse** (~mitmete kontaktide afiinsuste summa)
***=right
<img src="http://chem3513-2007.pbworks.com/f/synthesis%20of%20gleevec.jpg" style="width:400px;"/>
<footer class="source">Pilt: BCR-ABL kompleksis imatinib-iga.
</footer>
---
## Ravimimärklauaks ebasobivad valgud
# Keskmiselt 1 valk 5 sobib
- Valke millel selge katalüütiline sait puudub peetakse üldiselt **ravimimärklauaks sobimatuks, nt. transkriptsioonifaktorid**. Onkovalgud MYC ja FOS klassifitseeruvad selliste valkuda hulka. Hormoonretseptorid on siin erand, sest neil on spetsiifiline hormooni siduv domään (tamoksifeen blokeerib östrogeeniretseptori)
- Teisalt ei garanteeri katalüütilise domääni olemasolu, et mingi valgu vastu on mõtet ravimit disainima hakata. Näiteks,
- RAS GTPaasne domään, mida pole mõtet inhibeerida, sest see omab juba isegi madalat RAS-i inhibeerivat toimet.
- türosiin fosfataasid, mis toimivad signaaliraja negatiivses tagasisides.
---
## Valk-valk interaktsioonide blokeerimine
- **Nutlin-2**: blokeerib MDM2 seostumise metsik tüüpi p53.
- **ICG-001** blokeerib $\beta$-kateniini/CBP (*cyclic AMP response-element binding protein binding protein*) vahelise interaktsiooni.
- CBP on Wnt/$\beta$-kateniini signaaliraja transkriptsiooni koaktivaator, mis koos $\beta$-kateniiniga aktiveerib mitmete oluliste anti-apoptootiliste geenide (survivin, IAP) ja ka tsükliin D1 ekspressiooni.
<footer class="source">Pilt: Small-molecule inhibition of CBP/catenin interactions eliminates drug-resistant clones in acute lymphoblastic leukemia. Gang et al.,
<a href="http://www.nature.com/onc/journal/v33/n17/fig_tab/onc2013169f7.html">2014</a>.
</footer>
---&twocol
## Kinaasid on vähiravis olulised ravimimärklauad
# Praegu, 24 terapeutilisest inhibiitorist kasutatakse 17 vähiravis
***=right
***=left
- Inimesel on genoomis 518 kinaasi geeni.
- ~395 kinaasi inhibiitorit ~110 erineva kinaasi vastu on kliinilises arenduses [de Castro, 2012](http://www.nature.com/clpt/journal/v93/n3/full/clpt2012237a.html).
- Türosiin kinaase on 90 ja seriin-treoniin kinaase 318.
- Kinaasne domään on erinevatel kinaasidel väga sarnane.
<footer class="source">Pilt: inimese kinoomi puu. Cell Signalling Technology, Inc.
</footer>
---
## EGFR inhibiitorid
Erinevate epidermaalse kasvufaktori retseptori (EGFR) türosiin kinaasi inhibiitorite seostumine kinaasse domääni ATP seostumise lõhesse. Moodustuvad mitmed mittekovalentsed sidemed.
<footer class="source"> (a) Two-dimensional (2D) structure of reversible inhibitor gefitinib and the three-dimensional (3D) structure in complex with EGFR (PDB code 3UG2). (b) 2D structure of reversible inhibitor erlotinib and the 3D structure of the binding site of EGFR in complex with erlotinib (PDB code 4HJO). (c) 2D structure of the potent irreversible inhibitor afatinib (BIBW-2992) and the 3D structure of the binding site of EGFR in complex with afatinib, showing the covalent interaction with Cys797, highlighted in orange (PDB code 4G5J). PDB, Protein Data Bank.
Allikas: de Castro et al.,
<a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3577635/">2013</a>.
</footer>
---
## Ükski TKI pole absoluutselt selektiivne
<footer class="source"> Pilt: Ringi suurus näitab inhibiitori sidumisafiinsust: suurem on kõrgema afiinsusega. Nature Immunology 10, 356 - 360 (2009).
</footer>
---
## Ravimiresistentsus
In vitro ravimiresistentsust vahendavad mutatsioonid BCR-ABL valgus
<footer class="source">Pilt: A partially overlapping network of BCR-ABL1 kinase domain mutations confer resistance to certain TKIs. O'Hare et al.,
<a href="http://www.nature.com/nrc/journal/v12/n8/fig_tab/nrc3317_F2.html">2012</a>.
</footer>
---
## Türosiin kinaasi inhibiitorite resistentsus kopsuvähis
# NSCLC resistentsusele viivad mehhanismid
<footer class="source"> Pilt: de Castro et al.,
<a href="http://www.nature.com/clpt/journal/v93/n3/full/clpt2012237a.html">2013</a>.
</footer>
---&twocol
## Kliinilised uuringud
***=left
- Faas 1 uuringud viiakse läbi tervetel vabatahtlikel (20-80) ja tehakse kindlaks ravimi ohutu doosi piirkond, uuritakse farmakokineetikat ja identifitseeritakse kõrvalmõjud.
- Faas 2 uuritakse 100-300 inimesel kas ravim on efektiivne võrreldes platseebo/standard raviga ja kõrvalmõjusid. Faasis 2a selgitatakse erinevate dooside toime. Faas 2b selgitab kas ravi(m) on efektiivne. Enamus ravimeid praagitakse välja 2. faasis.
- Faas 3 suured multikeskus (1000-3000) uuringud kinnitavad kliinilise efektiivsuse.
***=right
- **Terapeutiline aken**: ravimi doos mis asetseb efektiivsuse ja toksilisuse vahel.
- The therapeutic window is from 10% of therapeutic effect to 10% of the toxic effect
---
## TKI kõrvaltoime: EGFR inhibitsioon
- Erlotinibi kasutamisega võib patsentidel tekkida nahale aknesarnane lööve.
- Samas assotseerub sellise lööbe teke oluliselt parema ravitulemusega (mitte-väikserakuline kopsuvähk), olles nõnda ka farmakodünaamiliseks markeriks.
---
# 'Top 10 best-sellerit' vähiravimite hulgas 2013 (maailmas)
Bränd | näidustus | märklaud | tüüp | müük | firma
------| --------- |----------|------|----------------| ------
Rituxan | mitte-Hodgkini lümfoom, CLL | CD20 | antikeha |$7.78B | Roche
Avastin | kolorektaal-, kopsu-, munasarja- ja ajuvähk | VEGF | antikeha | $6.75B | Roche
Herceptin| rinna-, mao- ja söögitoru vähk | HER2/neu | antikeha | $6.56B | Roche
Gleevec | leukeemia, GI vähk | BCR-ABL | väike kinaasi inhibiitor | $4.69B | Novartis
Alimta | kopsuvähk | puriini ja pürimidiini süntees | kemoterapeutikum | $2.7B | Eli Lilly
Velcade | multi müeloom | valkude lagundamine | proteasoomi inhibiitor | $2.6B | Takeda, J&J
Erbitux | käärsoole ja pea-kaela vähk | EGFR |antikeha | $1.87B | Merck, BMS
Lupron | eesnäärme ja munasarja vähk | gonatotropiin | hormoonravim | $1.73B |AbbVie, Sanofi
Zytiga | eesnäärme vähk | androgeen | hormoonravim | $1.7B | J&J
Revlimid | multi müeloom, mantelrakk lümfoom | ? | kemoterapeutikum | $1.09B | Celgene
--- .segue .dark .nobackground
## Lingid teistele loengutele
--- &twocol
***=left
- [Sissejuhatav loeng](http://rpubs.com/tapa741/sissejuhatus)
- [Vähitüübid](http://rpubs.com/tapa741/vahityybid)
- [Onkoviirused](http://tpall.github.io/Onkoviirused)
- [Onkogeenid](http://tpall.github.io/Onkogeenid)
- [Retseptorid](http://tpall.github.io/Retseptorid)
- [Signaalirajad](http://tpall.github.io/Signaalirajad)
- [Tuumorsupressorgeenid](http://tpall.github.io/Tuumorsupressorid)
- [Rakutsüklikontroll](http://tpall.github.io/Rakutsyklikontroll)
***=right
- [p53 ja apoptoos](http://tpall.github.io/p53-ja-apoptoos)
- [Immortalisatsioon](http://tpall.github.io/Immortalisatsioon)
- [Tumorigenees](http://tpall.github.io/Tumorigenees)
- [Genoomiterviklikkus](http://tpall.github.io/Genoomiterviklikkus)
- [Mikrokeskkond](http://tpall.github.io/Mikrokeskkond)
- [Metastaasid](http://tpall.github.io/Metastaas)
- [Immuunsus](http://tpall.github.io/Immuunsus)
- [Vähiravimid](http://tpall.github.io/Vahiravim)