Övergående cell-i-cell-bildning av tumörceller har visat sig bygga resistens mot immunterapi

Övergående cell-i-cell-bildning av tumörceller har visat sig bygga resistens mot immunterapi

I en nyligen publicerad studie i eLife I tidskriften visade forskare att tumörceller undviker immunterapi genom att skapa unika övergående cell-i-cell-strukturer som är resistenta mot kemoterapi och förstörelse av T-celler.

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

bakgrund

Trots några anmärkningsvärda framgångshistorier fungerar cancerimmunterapier, som använder kroppens eget immunsystem för att bekämpa cancer, inte längre för många patienter. Det är oklart varför detta händer, men hur immunsystemet angriper cancerceller kan spela en roll i detta fenomen.

Immunterapier aktiverar specialiserade mördar-T-celler som utlöser immunsvaret mot tumörer. Dessa celler kan identifiera cancerceller och injicera giftiga granulat genom deras membran för att döda dem. Mördar-T-celler är dock inte alltid effektiva eftersom cancerceller är naturligt bra på att undvika upptäckt. Under behandlingen tenderar deras gener att mutera, vilket ger dem nya sätt att undvika det mänskliga immunförsvaret.

Intressant nog, när forskare analyserade tumörcellsgener, fann de att många av dessa gener kodar för proteiner som känns igen av T-celler som inte förändras nämnvärt, vilket tyder på att tumörers motståndskraft mot immunitet kan vara fysisk snarare än genetisk.

Om studien

I den aktuella studien undersökte forskare tumöråterfall i detalj med hjälp av en musmodell där tumörer återkom efter fullständig regression. De använde en kombination av dendritiska celladjuvans och tumörbindande antikroppar för att inducera mycket effektiv T-cellsimmunitet. En variant av denna terapi testas för närvarande i en multicenter fas I-studie. I flera musmodeller utrotade behandlingsinducerad T-cellsberoende immunitet fullständigt etablerade tumörer. Men efter cirka 10 dagar utvecklade nästan 50 % av mössen återkommande tumörer som var resistenta mot efterföljande behandlingar.

Forskarna behandlade melanombärande möss med CD8+ T-celler från mjälten som uttrycker T-cellsreceptorer (TCR) mot gp100 eller TRP2 melanomantigener. Observera att antigenet glykoprotein 100 (gp100) uttrycks i nästan 61 % av melanomen, följt av tyrosinasrelaterat protein 2 (TRP2). Dessutom testade teamet om dessa tumörinfiltrerande T-celler (TIL) var aktiva. För att göra detta överförde de dem till naiva möss och utmanade dem med tumörceller. Dessutom undersökte de förändringar i immunogeniciteten hos resistenta cellinjer bortom uttrycket gp100 och TRP2.

Teamet etablerade fyra cellinjer av B16F10 som visade tumöråterfall efter immunterapi för att analysera deras neoantigenposition jämfört med B16F10 från obehandlade möss och utförde hel exomanalys (WES). För att bedöma relevansen av deras fynd för människor, registrerade forskarna den neoantigenbelastning som upptäckts hos patienter med återfall av icke-småcellig karcinom och melanom efter behandling med checkpointblockad.

Forskarna smälte också enzymatiskt behandlade tumörer och sorterade de levande melanomcellerna med hjälp av transmissionselektronmikroskopi (TEM). För att säkerställa att cellstrukturerna som är synliga i TEM inte skapades av isoleringsproceduren, analyserade forskarna också histologiska sektioner av tumörer vars kärnor och cellmembran var fluorescerande märkta. Slutligen jämförde forskarna livsduglighet och apoptoshastigheter för enskilda tumörceller med cell-i-cell och vilken signalkaskad som styrde cell-i-cell-strukturerna.

Studieresultat

Forskarna gjorde flera viktiga observationer i den aktuella studien. För det första överlevde tumörceller immunterapi genom att organisera sig i en övergående cell-i-cell-bildning. För det andra var de parentala B16F10-cellinjerna och deras derivat skapade efter T-cellsdöd på liknande sätt mottagliga för T-cellsdöd. Sammantaget tyder dessa resultat på att övergående in vivo-mekanismer bestämmer resistensen hos återkommande tumörer. Analys av ribonukleinsyrasekvensering (RNAseq) visade också att alla etablerade cellinjer var grupperade inom liknande huvudkomponenter. Däremot var uttrycksprofilen för TEM-sorterade tumörceller från immunterapibehandlade möss signifikant annorlunda.

Anmärkningsvärt nog utsöndrade proteiner som huvudsakligen uttrycks på membranet av interferon-gamma (IFNy)-aktiverade T-celler granuler som medierade cell-i-cell-bildning. T-cellsmedierad cell-i-cell-bildning kontrollerades sålunda av Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3) och Early Growth Response 1 (EGR1). Konfokala analyser visade att de flesta tumörceller är organiserade i konstellationer av många kärnor omgivna av ett enda plasmamembran. TEM-bilder visade också en unik separation av plasmamembranen och cytosolerna från de två cellerna. Tumörer som behandlats med immunterapi visade en ökad förekomst av sådana cellstrukturer, särskilt på platser där tumörcellapoptos inträffade. Att hämma dessa faktorer före immunterapi kan avsevärt förbättra deras terapeutiska effektivitet.

Slutsatser

Sammantaget visade den aktuella studien en signifikant begränsning av nuvarande immunterapi. Den avslöjade en tidigare okänd resistensmekanism som gjorde det möjligt för tumörceller att uthärda immunförmedlat dödande utan att kompromissa med deras immunogenicitet.

Studien beskrev en ny mekanism för resistens mot blockad av immunkontrollpunkter med betydande implikationer för cancerimmunterapi som kan sträcka sig till andra maligniteter. Gutwillig et al. Med hjälp av flera mustumörmodeller visades det att tumörceller omorganiserar sig när de attackeras av immunsystemet genom att gömma sig inuti varandra och därmed komma under många lager av cellmembranet. Vid denna tidpunkt kunde mördar-T-celler identifiera den yttre cellen och injicera den med giftiga granuler, men de kan inte nå cellerna inuti. Gutwillig et al. identifierade några av signalerna som mördar-T-celler släpper och känner igen cancerceller och visade att blockering av dem kan få cancerceller att sluta gömma sig och göra immunterapi mer effektiv. Detta nya tillvägagångssätt kan påverka framtida forskning och hjälpa till att utveckla nya cancerterapier eller förbättra befintliga behandlingar.

Hänvisning:

• 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

.