Er is gevonden dat voorbijgaande cel-in-cel-vorming van tumorcellen resistentie tegen immunotherapie opbouwt

Er is gevonden dat voorbijgaande cel-in-cel-vorming van tumorcellen resistentie tegen immunotherapie opbouwt

Uit een onlangs gepubliceerd onderzoek in de eLife In het tijdschrift toonden onderzoekers aan dat tumorcellen immunotherapie omzeilen door unieke tijdelijke cel-in-cel-structuren te creëren die resistent zijn tegen chemotherapie en vernietiging door T-cellen.

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

achtergrond

Ondanks enkele opmerkelijke succesverhalen werken kankerimmunotherapieën, waarbij het lichaamseigen immuunsysteem wordt gebruikt om kanker te bestrijden, niet langer voor veel patiënten. Het is onduidelijk waarom dit gebeurt, maar de manier waarop het immuunsysteem kankercellen aanvalt kan een rol spelen bij dit fenomeen.

Immunotherapieën activeren gespecialiseerde killer-T-cellen die de immuunrespons tegen tumoren veroorzaken. Deze cellen kunnen kankercellen identificeren en giftige korrels door hun membranen injecteren om ze te doden. Killer T-cellen zijn echter niet altijd effectief omdat kankercellen van nature goed zijn in het vermijden van detectie. Tijdens de behandeling hebben hun genen de neiging te muteren, waardoor ze nieuwe manieren krijgen om het menselijke immuunsysteem te omzeilen.

Interessant is dat toen wetenschappers tumorcelgenen analyseerden, ze ontdekten dat veel van deze genen coderen voor eiwitten die worden herkend door T-cellen en die niet significant veranderen, wat erop wijst dat de weerstand van tumoren tegen immuniteit eerder fysiek dan genetisch kan zijn.

Over de studie

In de huidige studie onderzochten onderzoekers de terugval van tumoren in detail met behulp van een muismodel waarin tumoren terugkeerden na volledige regressie. Ze gebruikten een combinatie van dendritische celadjuvans en tumorbindende antilichamen om zeer effectieve T-celimmuniteit te induceren. Een variant van deze therapie wordt momenteel getest in een multicenter fase I-studie. In verschillende muismodellen heeft de door de behandeling geïnduceerde T-cel-afhankelijke immuniteit gevestigde tumoren volledig uitgeroeid. Na ongeveer 10 dagen ontwikkelde echter bijna 50% van de muizen terugkerende tumoren die resistent waren tegen daaropvolgende behandelingen.

De onderzoekers behandelden melanoomdragende muizen met CD8+ T-cellen in de milt die T-celreceptoren (TCR's) tot expressie brengen tegen gp100- of TRP2-melanoomantigenen. Merk op dat het antigeen glycoproteïne 100 (gp100) tot expressie komt in bijna 61% van de melanomen, gevolgd door tyrosinase-gerelateerd eiwit 2 (TRP2). Daarnaast testte het team of deze tumor-infiltrerende T-cellen (TIL) actief waren. Om dit te doen, brachten ze ze over in naïeve muizen en daagden ze ze uit met tumorcellen. Bovendien onderzochten ze veranderingen in de immunogeniciteit van resistente cellijnen voorbij gp100- en TRP2-expressie.

Het team stelde vier cellijnen van B16F10 samen die een terugval van de tumor vertoonden na immunotherapie om hun neoantigeenpositie te analyseren in vergelijking met B16F10 van onbehandelde muizen en voerde een volledige exome-analyse (WES) uit. Om de relevantie van hun bevindingen voor mensen te beoordelen, registreerden de onderzoekers de hoeveelheid neoantigeen die werd gedetecteerd bij patiënten met recidiverend niet-kleincellig carcinoom en melanoom na behandeling met controlepuntblokkade.

De onderzoekers verteerden ook behandelde tumoren enzymatisch en sorteerden de levende melanoomcellen met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM). Om ervoor te zorgen dat de celstructuren die zichtbaar zijn in de TEM niet door de isolatieprocedure zijn ontstaan, analyseerden de onderzoekers ook histologische secties van tumoren waarvan de kernen en celmembranen fluorescent waren gelabeld. Ten slotte vergeleken de onderzoekers de levensvatbaarheid en apoptosesnelheden van individuele tumorcellen met die van cel-in-cel en welke signaalcascade de cel-in-cel-structuren controleerde.

Studieresultaten

De onderzoekers hebben in het huidige onderzoek verschillende belangrijke observaties gedaan. Ten eerste overleefden tumorcellen de immunotherapie door zichzelf te organiseren in een voorbijgaande cel-in-cel-formatie. Ten tweede waren de ouderlijke B16F10-cellijnen en hun derivaten gecreëerd na het doden van T-cellen op vergelijkbare wijze gevoelig voor het doden van T-cellen. Alles bij elkaar suggereren deze resultaten dat voorbijgaande in vivo mechanismen de resistentie van terugkerende tumoren bepalen. Ribonucleïnezuursequencing (RNAseq)-analyse toonde ook aan dat alle gevestigde cellijnen gegroepeerd waren in vergelijkbare hoofdcomponenten. Daarentegen was het expressieprofiel van TEM-gesorteerde tumorcellen van met immunotherapie behandelde muizen significant verschillend.

Opmerkelijk is dat eiwitten die voornamelijk tot expressie worden gebracht op het membraan van door interferon-gamma (IFNγ) geactiveerde T-cellen korrels afscheiden die cel-in-cel-vorming bemiddelen. T-cel-gemedieerde cel-in-cel-vorming werd dus gecontroleerd door Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3) en Early Growth Response 1 (EGR1). Confocale analyses toonden aan dat de meeste tumorcellen georganiseerd zijn in constellaties van vele kernen omgeven door één enkel plasmamembraan. TEM-beelden toonden ook een unieke scheiding van de plasmamembranen en cytosolen van de twee cellen. Tumoren behandeld met immunotherapie vertoonden een verhoogde prevalentie van dergelijke celstructuren, vooral op plaatsen waar apoptose van tumorcellen optrad. Het remmen van deze factoren vóór immunotherapie zou hun therapeutische effectiviteit aanzienlijk kunnen verbeteren.

Conclusies

Over het geheel genomen bracht de huidige studie een significante beperking van de huidige immunotherapie aan het licht. Het onthulde een voorheen onbekend resistentiemechanisme waardoor tumorcellen immuungemedieerde moord konden ondergaan zonder hun immunogeniciteit in gevaar te brengen.

De studie beschreef een nieuw mechanisme van resistentie tegen immuuncontrolepuntblokkade met significante implicaties voor immunotherapie tegen kanker die zich mogelijk ook tot andere maligniteiten zou kunnen uitstrekken. Gutwillig et al. Met behulp van verschillende muizentumormodellen werd aangetoond dat tumorcellen zichzelf reorganiseren wanneer ze worden aangevallen door het immuunsysteem, door zich in elkaar te verstoppen en zo onder vele lagen van het celmembraan terecht te komen. Op dit punt kunnen dodelijke T-cellen de buitenste cel identificeren en deze injecteren met giftige korrels, maar ze kunnen de cellen binnenin niet bereiken. Gutwillig et al. identificeerde enkele van de signalen die dodelijke T-cellen vrijgeven en kankercellen herkennen en toonde aan dat het blokkeren ervan ervoor zou kunnen zorgen dat kankercellen zich niet langer verbergen en immunotherapie effectiever zou kunnen maken. Deze nieuwe aanpak zou toekomstig onderzoek kunnen beïnvloeden en nieuwe kankertherapieën kunnen helpen ontwikkelen of bestaande behandelingen kunnen verbeteren.

Referentie:

• 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

.