Forbigående celle-i-celle-dannelse av tumorceller har vist seg å bygge motstand mot immunterapi

Forbigående celle-i-celle-dannelse av tumorceller har vist seg å bygge motstand mot immunterapi

I en nylig publisert studie i eLife I tidsskriftet viste forskere at tumorceller unngår immunterapi ved å skape unike forbigående celle-i-celle-strukturer som er motstandsdyktige mot kjemoterapi og ødeleggelse av T-celler.

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

bakgrunn

Til tross for noen bemerkelsesverdige suksesshistorier, fungerer ikke lenger kreftimmunterapier, som bruker kroppens eget immunsystem for å bekjempe kreft, for mange pasienter. Det er uklart hvorfor dette skjer, men måten immunsystemet angriper kreftceller på kan spille en rolle i dette fenomenet.

Immunterapi aktiverer spesialiserte drepende T-celler som utløser immunresponsen mot svulster. Disse cellene kan identifisere kreftceller og injisere giftige granuler gjennom membranene deres for å drepe dem. Killer T-celler er imidlertid ikke alltid effektive fordi kreftceller er naturlig gode til å unngå oppdagelse. Under behandlingen har genene deres en tendens til å mutere, noe som gir dem nye måter å unnslippe det menneskelige immunsystemet.

Interessant nok, når forskere analyserte tumorcellegener, fant de ut at mange av disse genene koder for proteiner som gjenkjennes av T-celler som ikke endres vesentlig, noe som tyder på at motstanden til svulster mot immunitet kan være fysisk snarere enn genetisk.

Om studiet

I denne studien undersøkte forskere svulsttilbakefall i detalj ved hjelp av en musemodell der svulster kom tilbake etter fullstendig regresjon. De brukte en kombinasjon av dendrittiske celleadjuvans og tumorbindende antistoffer for å indusere svært effektiv T-celleimmunitet. En variant av denne terapien blir for tiden testet i en multisenter fase I-studie. I flere musemodeller utryddet behandlingsindusert T-celleavhengig immunitet etablerte svulster fullstendig. Etter omtrent 10 dager utviklet imidlertid nesten 50 % av musene tilbakevendende svulster som var motstandsdyktige mot påfølgende behandlinger.

Forskerne behandlet melanombærende mus med milt CD8+ T-celler som uttrykker T-cellereseptorer (TCR) mot gp100 eller TRP2 melanomantigener. Merk at antigenet glykoprotein 100 (gp100) kommer til uttrykk i nesten 61 % av melanomer, etterfulgt av tyrosinase-relatert protein 2 (TRP2). I tillegg testet teamet om disse tumorinfiltrerende T-cellene (TIL) var aktive. For å gjøre dette overførte de dem til naive mus og utfordret dem med tumorceller. I tillegg undersøkte de endringer i immunogenisiteten til resistente cellelinjer utover gp100- og TRP2-ekspresjon.

Teamet etablerte fire cellelinjer av B16F10 som viste tumortilbakefall etter immunterapi for å analysere deres neoantigenposisjon sammenlignet med B16F10 fra ubehandlede mus og utførte heleksomanalyse (WES). For å vurdere relevansen av funnene deres for mennesker, registrerte forskerne neoantigenbelastningen som ble oppdaget hos pasienter med residiverende ikke-småcellet karsinom og melanom etter behandling med sjekkpunktblokade.

Forskerne fordøyde også behandlede svulster enzymatisk og sorterte de levende melanomcellene ved hjelp av transmisjonselektronmikroskopi (TEM). For å sikre at cellestrukturene som er synlige i TEM ikke ble skapt av isolasjonsprosedyren, analyserte forskerne også histologiske deler av svulster hvis kjerner og cellemembraner var fluorescerende merket. Til slutt sammenlignet forskerne levedyktigheten og apoptosehastigheten til individuelle tumorceller med celle-i-celle og hvilken signalkaskade som kontrollerte celle-i-celle-strukturene.

Studieresultater

Forskerne gjorde flere viktige observasjoner i den nåværende studien. For det første overlevde tumorceller immunterapi ved å organisere seg i en forbigående celle-i-celle-formasjon. For det andre var de parentale B16F10-cellelinjene og deres derivater opprettet etter T-celledrap på samme måte mottakelige for T-celledrap. Til sammen antyder disse resultatene at forbigående in vivo-mekanismer bestemmer motstanden til tilbakevendende svulster. Ribonukleinsyresekvenseringsanalyse (RNAseq) viste også at alle etablerte cellelinjer var gruppert innenfor lignende hovedkomponenter. I kontrast var ekspresjonsprofilen til TEM-sorterte tumorceller fra immunterapibehandlede mus signifikant forskjellig.

Bemerkelsesverdig nok utskilte proteiner hovedsakelig uttrykt på membranen til interferon-gamma (IFNy)-aktiverte T-celler granuler som medierte celle-i-celle-dannelse. T-celle-mediert celle-i-celle-dannelse ble dermed kontrollert av Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3) og Early Growth Response 1 (EGR1). Konfokale analyser viste at de fleste tumorceller er organisert i konstellasjoner av mange kjerner omgitt av en enkelt plasmamembran. TEM-bilder viste også en unik separasjon av plasmamembranene og cytosolene til de to cellene. Tumorer behandlet med immunterapi viste en økt prevalens av slike cellestrukturer, spesielt på steder hvor tumorcelleapoptose oppstod. Å hemme disse faktorene før immunterapi kan forbedre deres terapeutiske effektivitet betydelig.

Konklusjoner

Totalt sett avslørte den nåværende studien en betydelig begrensning av dagens immunterapi. Den avslørte en tidligere ukjent resistensmekanisme som tillot tumorceller å tåle immun-mediert drap uten å kompromittere deres immunogenisitet.

Studien beskrev en ny mekanisme for motstand mot blokkering av immunkontrollpunkt med betydelige implikasjoner for kreftimmunterapi som kan strekke seg til andre maligniteter. Gutwillig et al. Ved hjelp av flere musetumormodeller ble det vist at tumorceller reorganiserer seg når de blir angrepet av immunsystemet ved å gjemme seg inne i hverandre og dermed komme under mange lag av cellemembranen. På dette tidspunktet kunne morder-T-celler identifisere den ytre cellen og injisere den med giftige granuler, men de kan ikke nå cellene inni. Gutwillig et al. identifiserte noen av signalene som dreper T-celler frigjør og gjenkjenner kreftceller og viste at blokkering av dem kunne få kreftceller til å slutte å gjemme seg og gjøre immunterapi mer effektiv. Denne nye tilnærmingen kan påvirke fremtidig forskning og bidra til å utvikle nye kreftterapier eller forbedre eksisterende behandlinger.

Referanse:

• 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

.