Neural autoantibodies in serum and onconeural antigen expression in tumors of patients with paraneoplastic neurological autoimmunity

Abstract

The use of immunotherapies to treat malignancies is currently in the forefront of cancer management. Immune checkpoint inhibitors are monoclonal antibodies that are proving highly successful in therapeutically targeting and blocking “stop signs” that limit the progression of a patient’s immune responses against cancer. Their use has recently been extended to treating malignancies that have high association with spontaneous neurological paraneoplastic autoimmunity, namely SCLC and thymoma. Knowledge of the spontaneous neurological and serological accompaniments of paraneoplastic autoimmunity as well as understanding the initial trigger of the autoimmune response is crucial in the era of immune-oncology. For this reason, my doctoral thesis will first present the results of my investigation of potential antigenic triggers of paraneoplastic autoimmunity in a patient who had paraneoplastic myasthenia gravis by analyzing onconeural antigen expression in the patient’s tumor. Secondly, I will present the results of two studies in which I documented the clinical manifestations of neurological paraneoplastic syndromes associated with thymoma and SCLC, as well as the neural autoantibodies detected in the sera of patients with these cancers, regardless of neurological manifestations. The serological studies utilized the database of the Neuroimmunology Laboratory at Mayo Clinic, Rochester. The studies were approved by the Mayo Clinic Institutional Review Board. Each experimental chapter has a brief abstract summarizing the results of the respective study.

Η αλληλεπίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος με τον καρκίνο είναι αντικείμενο μελέτης στην ογκολογία εδώ και πολλές δεκαετίες. Τα τελευταία χρόνια, ανοσοθεραπείες για τη θεραπεία του καρκίνου που δρουν αναστέλλοντας την λειτουργία αρνητικών ρυθμιστικών παραγόντων στην ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος και οδηγούν στην ενίσχυση της λειτουργίας των Τ-λεμφοκυττάρων, έχουν αποδείξει τον ευεργετικό ρόλο ενός ενεργοποιημένου ανοσοποιητικού συστήματος και την προστατευτική δράση μιας ανοσολογικής αντίδρασης για την αντιμετώπιση του καρκίνου. Τα νευρολογικά παρανεοπλασματικά νοσήματα είναι ένδειξη μιας αυθόρμητης ανοσολογικής αντίδρασης κατά αντιγόνων που υπό κανονικές συνθήκες εκφράζονται μόνο στο νευρικό σύστημα ενώ στους ασθενείς με παρανεοπλασματικά νοσήματα εκφράζονται και από τα καρκινικά κύτταρα. Οι όγκοι που συχνότερα συνοδεύονται από νευρολογική παρανεοπλασματική ανοσία είναι ο μικροκυτταρικός καρκίνος του πνεύμονα (ΜΚΠ) και το θύμωμα. Τα αυτοαντισώματα έναντι πρωτεϊνών του νευρικού συστήματος βρίσκονται συχνά σε ασθενείς με νευρολογική παρανεοπλασματική νόσο και βοηθούν στην διάγνωση της αυτοανοσίας και του καρκίνου. Έγκαιρη αναγνώριση των νευρολογικών παρανεοπλασματικών νοσημάτων, γνώση των νευρολογικών αυτοαντισωμάτων στον ορό αυτών των ασθενών και των συνοδών συμπτωμάτων, και εν τω βάθει κατανόηση της παθοφυσιολογίας είναι ζωτικής σημασίας σε αυτήν την τρέχουσα περίοδο της Ογκοανοσολογίας. Για τους παραπάνω λόγους, σε αυτή τη διδακτορική διατριβή μελέτησα την έκφραση αντιγόνων του νευρικού συστήματος και συγκεκριμένα του μυϊκού υποδοχέα ακετυλοχολίνης στον όγκο μίας ασθενούς με μυασθένια και ΜΚΠ σε επίπεδο πρωτεΐνης, mRNA έκφρασης και πεπτιδίων που παρουσιάζονται από τα μόρια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας τύπου 1 στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων και μπορούν να αναγνωριστούν από τα Τ-λεμφοκύτταρα. Ο όγκος της ασθενούς εξέφραζε μυϊκό υποδοχέα ακετυλοχολίνης όπως μελετήσαμε με ραδιοανοσολογική μέθοδο, πολλαπλά mRNA του μυϊκού υποδοχέα ακετυλοχολίνης (κάποια που μπορούν να μεταφραστούν σε μεταλλαγμένες μορφές πρωτεΐνης) και πεπτίδια της ίδιας πρωτεΐνης στο μείζον συμπλέγμα ιστοσυμβατότητας τύπου 1 του όγκου της. Επίσης, συνέκρινα τα αποτελέσματα με τα πεπτίδια στα μόρια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας τύπου 1 στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων από μία ασθενή με ΜΚΠ και αντισώματα αντι-Hu και αισθητική νευρονοπάθεια στον όγκο της οποίας δεν βρέθηκαν πεπτίδια από τον μυϊκό υποδοχέα ακετυλοχολίνης αλλά ανιχνεύσαμε από την πρωτεΐνη HuC. Στο δεύτερο μέρος αναφέρομαι στα αποτελέσματα δύο μελετών που περιγράφουν τις κλινικές εκδηλώσεις των νευρολογικών παρανεοπλασματικών συνδρόμων σε ασθενείς με θύμωμα και ΜΚΠ καθώς και των αυτοαντισωμάτων που ανιχνεύονται στους ορούς αυτών των ασθενών. Αυτές οι μελέτες έγιναν με τη χρήση της βάσης δεδομένων του εργαστηρίου Νευροανοσολογίας της Mayo Clinic, στο Ρότσεστερ της Μινεσότας, όπου έγινε και το πειραματικό μέρος της διατριβής και όλα τα αντισώματα μελετήθηκαν με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για κλινική διάγνωση (ραδιοανοσολογική μέθοδος, ανοσοφθορισμός χρησιμοποιώντας ιστούς ή κύτταρα, Western blot και ELISA). Κάθε πειραματικό κεφάλαιο έχει μια συνοπτική περίληψη των αποτελεσμάτων της μελέτης.