Forbigående celle-i-celle-dannelse af tumorceller har vist sig at opbygge modstand mod immunterapi

Forbigående celle-i-celle-dannelse af tumorceller har vist sig at opbygge modstand mod immunterapi

I en nylig offentliggjort undersøgelse i eLife I tidsskriftet viste forskere, at tumorceller unddrager sig immunterapi ved at skabe unikke forbigående celle-i-celle-strukturer, der er resistente over for kemoterapi og ødelæggelse af T-celler.

Lernen: Eine vorübergehende Zell-in-Zell-Bildung liegt einem Tumorrückfall und einer Immuntherapieresistenz zugrunde. Bildnachweis: CI Photos/Shutterstock

baggrund

På trods af nogle bemærkelsesværdige succeshistorier virker cancerimmunterapier, som bruger kroppens eget immunsystem til at bekæmpe kræft, ikke længere for mange patienter. Det er uklart, hvorfor dette sker, men måden immunsystemet angriber kræftceller på kan spille en rolle i dette fænomen.

Immunterapier aktiverer specialiserede dræber-T-celler, der udløser immunresponset mod tumorer. Disse celler kan identificere kræftceller og injicere giftige granula gennem deres membraner for at dræbe dem. Dræber-T-celler er dog ikke altid effektive, fordi kræftceller naturligt er gode til at undgå påvisning. Under behandlingen har deres gener tendens til at mutere, hvilket giver dem nye måder at unddrage sig det menneskelige immunsystem.

Interessant nok, da forskere analyserede tumorcellegener, fandt de ud af, at mange af disse gener koder for proteiner genkendt af T-celler, som ikke ændrer sig væsentligt, hvilket tyder på, at tumorers modstand mod immunitet kan være fysisk snarere end genetisk.

Om studiet

I den nuværende undersøgelse undersøgte forskere tumortilbagefald i detaljer ved hjælp af en musemodel, hvor tumorer kom tilbage efter fuldstændig regression. De brugte en kombination af dendritiske celleadjuvans og tumorbindende antistoffer til at inducere højeffektiv T-celleimmunitet. En variant af denne terapi er i øjeblikket ved at blive testet i et multicenter fase I-studie. I flere musemodeller udryddede behandlingsinduceret T-celleafhængig immunitet etablerede tumorer fuldstændigt. Men efter ca. 10 dage udviklede næsten 50 % af musene tilbagevendende tumorer, der var resistente over for efterfølgende behandlinger.

Forskerne behandlede melanombærende mus med CD8+ T-celler fra milten, der udtrykker T-cellereceptorer (TCR'er) mod gp100- eller TRP2-melanomantigener. Bemærk, at antigenet glycoprotein 100 (gp100) udtrykkes i næsten 61 % af melanomer, efterfulgt af tyrosinase-relateret protein 2 (TRP2). Derudover testede holdet, om disse tumorinfiltrerende T-celler (TIL) var aktive. For at gøre dette overførte de dem til naive mus og udfordrede dem med tumorceller. Derudover undersøgte de ændringer i immunogeniciteten af ​​resistente cellelinjer ud over gp100- og TRP2-ekspression.

Holdet etablerede fire cellelinjer af B16F10, der viste tumortilbagefald efter immunterapi for at analysere deres neoantigenposition sammenlignet med B16F10 fra ubehandlede mus og udførte hel exome-analyse (WES). For at vurdere relevansen af ​​deres resultater for mennesker, registrerede forskerne den neoantigen-belastning, der blev påvist hos patienter med recidiverende ikke-småcellet karcinom og melanom efter behandling med checkpoint-blokade.

Forskerne fordøjede også enzymatisk behandlede tumorer og sorterede de levende melanomceller ved hjælp af transmissionselektronmikroskopi (TEM). For at sikre, at cellestrukturerne, der er synlige i TEM'en, ikke blev skabt ved isoleringsproceduren, analyserede forskerne også histologiske sektioner af tumorer, hvis kerner og cellemembraner var fluorescerende mærket. Endelig sammenlignede forskerne levedygtigheden og apoptosehastigheden for individuelle tumorceller med celle-i-celle, og hvilken signalkaskade kontrollerede celle-i-celle-strukturerne.

Studieresultater

Forskerne gjorde flere vigtige observationer i den aktuelle undersøgelse. For det første overlevede tumorceller immunterapi ved at organisere sig i en forbigående celle-i-celle-dannelse. For det andet var de parentale B16F10-cellelinjer og deres derivater skabt efter T-celledrab på samme måde modtagelige for T-celledrab. Tilsammen tyder disse resultater på, at forbigående in vivo-mekanismer bestemmer resistensen af ​​tilbagevendende tumorer. Ribonukleinsyresekventeringsanalyse (RNAseq) viste også, at alle etablerede cellelinjer var grupperet inden for lignende hovedkomponenter. I modsætning hertil var ekspressionsprofilen af ​​TEM-sorterede tumorceller fra immunterapibehandlede mus signifikant forskellig.

Det er bemærkelsesværdigt, at proteiner, der overvejende blev udtrykt på membranen af ​​interferon-gamma (IFNy)-aktiverede T-celler, udskilte granuler, der medierede celle-i-celle-dannelse. T-celle-medieret celle-i-celle-dannelse blev således kontrolleret af Signal Transducer og Activator of Transcription 3 (STAT3) og Early Growth Response 1 (EGR1). Konfokale analyser viste, at de fleste tumorceller er organiseret i konstellationer af mange kerner omgivet af en enkelt plasmamembran. TEM-billeder viste også en unik adskillelse af plasmamembranerne og cytosolerne fra de to celler. Tumorer behandlet med immunterapi viste en øget forekomst af sådanne cellestrukturer, især på steder, hvor tumorcelleapoptose forekom. Hæmning af disse faktorer før immunterapi kunne forbedre deres terapeutiske effektivitet betydeligt.

Konklusioner

Samlet set afslørede den aktuelle undersøgelse en signifikant begrænsning af den nuværende immunterapi. Det afslørede en tidligere ukendt resistensmekanisme, der gjorde det muligt for tumorceller at udholde immunmedieret drab uden at kompromittere deres immunogenicitet.

Undersøgelsen beskrev en ny mekanisme for resistens over for blokade af immunkontrolpunkter med betydelige implikationer for cancerimmunterapi, der kan strække sig til andre maligne sygdomme. Gutwillig et al. Ved hjælp af flere musetumormodeller blev det vist, at tumorceller reorganiserer sig, når de angribes af immunsystemet ved at gemme sig inde i hinanden og dermed komme ind under mange lag af cellemembranen. På dette tidspunkt kunne dræber T-celler identificere den ydre celle og injicere den med giftige granula, men de kan ikke nå cellerne indeni. Gutwillig et al. identificeret nogle af de signaler, som dræber-T-celler frigiver og genkender kræftceller, og viste, at blokering af dem kunne få kræftceller til at holde op med at gemme sig og gøre immunterapi mere effektiv. Denne nye tilgang kan påvirke fremtidig forskning og hjælpe med at udvikle nye kræftbehandlinger eller forbedre eksisterende behandlinger.

Reference:

• Amit Gutwillig, Nadine Santana-Magal, Leen Farhat-Younis, et al. (2022). Eine vorübergehende Zell-in-Zell-Bildung liegt einem Tumorrückfall und einer Immuntherapieresistenz zugrunde. eLife. doi: https://doi.org/10.7554/eLife.80315 https://elifesciences.org/articles/80315

.