Mikrośrodowisko guza - Tumor microenvironment

Wiele czynników decyduje o tym, czy komórki nowotworowe zostaną wyeliminowane przez układ odpornościowy, czy też unikną wykrycia.

Mikrośrodowiska guza (TME) jest otoczenie wokół nowotworu , łącznie otaczające naczyń , komórek odpornościowych , fibroblasty , cząsteczek sygnałowych i macierzy pozakomórkowej (ECM). Guz i otaczające go mikrośrodowisko są ze sobą ściśle powiązane i stale oddziałują. Nowotwory mogą wpływać na mikrośrodowisko poprzez uwalnianie sygnałów zewnątrzkomórkowych, promowanie angiogenezy guza i indukowanie obwodowej tolerancji immunologicznej , podczas gdy komórki odpornościowe w mikrośrodowisku mogą wpływać na wzrost i ewolucję komórek rakowych .

Historia

Znaczenie mikrośrodowiska podścieliska , zwłaszcza „rany” lub tkanki regenerującej, zostało dostrzeżone od końca XIX wieku. Wzajemne oddziaływanie guza i jego mikrośrodowiska było częścią teorii „nasion i gleby” Stephena Pageta z 1889 r., w której postulował on, że przerzuty określonego typu raka („nasiona”) często dają przerzuty do pewnych miejsc („ziemia”). ”) na podstawie podobieństwa pierwotnych i wtórnych lokalizacji guza.

Jego rola w stępieniu ataku immunologicznego oczekiwała odkrycia adaptacyjnej odporności komórkowej. W 1960 Klein i współpracownicy odkryli, że u myszy pierwotne mięsaki wywołane metylocholantrenem wykazywały przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną, w której pośredniczą komórki węzłów chłonnych na komórki rakowe pochodzące z guza pierwotnego. Ta odpowiedź immunologiczna nie wpłynęła jednak na guz pierwotny. Zamiast tego pierwotny guz utworzył mikrośrodowisko, które jest funkcjonalnie analogiczne do niektórych normalnych tkanek, takich jak oko.

Później, eksperymenty na myszach przeprowadzone przez Halachmi i Witz wykazały, że dla tej samej linii komórek rakowych, in vivo była wyraźniejsza rakotwórczość niż ten sam szczep zaszczepiony in vitro .

Jednoznacznego dowodu na niezdolność układowej odpowiedzi immunologicznej u ludzi do eliminacji immunogennych komórek rakowych dostarczyły badania Boona z 1991 r. nad antygenami, które wywołują specyficzne odpowiedzi komórek T CD8 + u pacjentów z czerniakiem . Jednym z takich antygenów był MAGE-A1 . Współistnienie postępującego czerniaka z komórkami T swoistymi dla czerniaka pośrednio nie wymaga immunoedycji , ale nie wyklucza możliwości immunosupresji TME.

Odkrycie komórek T swoiste dla czerniaka u pacjentów doprowadziły do strategii adopcyjnie przesyłania dużej liczby w vitro- spienionych limfocytów naciekających nowotwór (TIL), która wykazała, że układ immunologiczny może potencjalnie zwalczanie raka. Jednak adoptywna terapia komórkami T (ACT) z TIL nie odniosła dramatycznego sukcesu ACT z limfocytami T CD8 + specyficznymi dla wirusa . TME raków litych wydaje się zasadniczo różnić od tego w białaczkach , w których kliniczne badania ACT z chimerycznymi limfocytami T receptora antygenu wykazały skuteczność.

Unaczynienie

80-90% nowotworów to raki , czyli nowotwory powstające z tkanki nabłonkowej. Tkanka ta nie jest unaczyniona, co zapobiega wzrostowi guzów o średnicy większej niż 2 mm bez indukcji nowych naczyń krwionośnych. Angiogeneza jest regulowana w górę, aby zasilać komórki rakowe, w wyniku czego uformowany układ naczyniowy różni się od normalnej tkanki.

Zwiększona przepuszczalność i efekt retencji

Zwiększenie przepuszczalności i zatrzymywania efekt (EPR) jest obserwacja, że unaczynienie guzów często nieszczelna i gromadzi się cząsteczek w strumieniu krwi w stopniu większym niż w normalnej tkance. Efekt ten stan zapalny jest nie tylko widoczne w guzach, ale w obszarach niedotlenienia mięśnia sercowego w następstwie zawału mięśnia sercowego . Uważa się, że ten przepuszczalny układ naczyniowy ma kilka przyczyn, w tym niewystarczającą ilość pericytów i zniekształconą błonę podstawną .

Niedotlenienie

Podścielisko guza i macierz zewnątrzkomórkowa w hipoksji

Mikrośrodowisko guza jest często niedotlenione . Wraz ze wzrostem masy guza wnętrze guza oddala się od istniejącego dopływu krwi. Chociaż angiogeneza może zmniejszyć ten efekt, ciśnienie parcjalne tlenu wynosi poniżej 5 mm Hg (w krwi żylnej ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 40 mm Hg) w ponad 50% miejscowo zaawansowanych guzów litych. Środowisko niedotlenienia prowadzi do niestabilności genetycznej , która jest związana z progresją raka, poprzez osłabienie mechanizmów naprawy DNA , takich jak naprawa przez wycięcie nukleotydów (NER) i naprawa niedopasowania (MMR). Niedotlenienie powoduje również regulację w górę czynnika 1 alfa indukowanego niedotlenieniem (HIF1-α), który indukuje angiogenezę i jest związany z gorszym rokowaniem oraz aktywacją genów związanych z przerzutami, prowadząc na przykład do zwiększonej migracji komórek, a także przebudowy ECM.

Podczas gdy brak tlenu może powodować zachowanie glikolityczne w komórkach, niektóre komórki nowotworowe przechodzą również glikolizę tlenową , w której preferencyjnie wytwarzają mleczan z glukozy nawet przy dużej ilości tlenu, co nazywa się efektem Warburga . Bez względu na przyczynę, mikrośrodowisko zewnątrzkomórkowe pozostaje kwaśne (pH 6,5–6,9), podczas gdy same komórki rakowe są w stanie pozostać neutralne (pH 7,2–7,4). Wykazano, że indukuje to większą migrację komórek in vivo i in vitro , prawdopodobnie przez promowanie degradacji ECM.

Komórki zrębowe

W biologii raka podścielisko definiuje się jako niezłośliwe komórki obecne w mikrośrodowisku guza. Zrąb obejmuje zmienną część całego guza; do 90% guza może stanowić podścielisko, a pozostałe 10% to komórki rakowe. W zrębie obecnych jest wiele typów komórek, ale cztery liczne typy to fibroblasty , limfocyty T , makrofagi i komórki śródbłonka . Zrąb otaczający guz często reaguje na wtargnięcie poprzez zapalenie, podobnie jak może reagować na ranę . Zapalenie może pobudzać angiogenezę, przyspieszać cykl komórkowy i zapobiegać śmierci komórek, a wszystko to zwiększa wzrost guza.

Fibroblasty związane z rakiem

Fibroblasty związane z rakiem (CAF) to niejednorodna grupa fibroblastów, których funkcja jest piracka przez komórki rakowe i przekierowywana w kierunku karcynogenezy. Komórki te zwykle pochodzą z normalnych fibroblastów w otaczającym zrębie, ale mogą również pochodzić z pericytów , komórek mięśni gładkich, fibrocytów , mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC, często pochodzących ze szpiku kostnego) lub z przejścia nabłonkowo-mezenchymalnego (EMT) lub śródbłonka -przejście mezenchymalne (EndMT). W przeciwieństwie do swoich normalnych odpowiedników, CAF nie opóźniają wzrostu raka in vitro . CAF pełnią kilka funkcji, które wspierają wzrost guza, takich jak wydzielanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), czynniki wzrostu fibroblastów (FGF), płytkopochodny czynnik wzrostu (PDGF) i inne sygnały proangiogenne w celu wywołania angiogenezy. CAF mogą również wydzielać transformujący czynnik wzrostu beta (TGF-β), który jest związany z EMT, procesem, w którym komórki rakowe mogą tworzyć przerzuty i jest związany z hamowaniem cytotoksycznych komórek T i komórek T NK . Jako fibroblasty, CAF są w stanie przerobić ECM, aby zawierały więcej parakrynnych sygnałów przeżycia, takich jak IGF-1 i IGF-2, promując w ten sposób przeżycie otaczających komórek rakowych. CAF są również związane z odwróconym efektem Warburga, w którym CAF dokonują glikolizy tlenowej i dostarczają mleczan do komórek rakowych.

Kilka markerów identyfikuje CAF, w tym ekspresję aktyny mięśni gładkich α (αSMA), wimentyny , receptora płytkopochodnego czynnika wzrostu α (PDGFR-α), receptora płytkopochodnego czynnika wzrostu β (PDGFR-β), białka specyficznego dla fibroblastów 1 (FSP) -1) i białko aktywujące fibroblasty (FAP). Żaden z tych czynników nie może być stosowany do samodzielnego odróżnienia CAF od wszystkich innych komórek.

Remodeling macierzy zewnątrzkomórkowej

HIF reguluje interakcje komórek nowotworowych z biosyntezą ECM i ECM

Fibroblasty są odpowiedzialne za odkładanie większości kolagenów , elastyny , glikozaminoglikanów , proteoglikanów (np. perlekan ) i glikoprotein w macierzy zewnątrzkomórkowej. Ponieważ wiele fibroblastów jest przekształcanych w CAF podczas karcynogenezy, zmniejsza to ilość wytwarzanej macierzy zewnątrzkomórkowej, a wytwarzana ECM może być zniekształcona, tak jak kolagen jest luźno utkany i niepłaski, być może nawet zakrzywiony. Ponadto CAF wytwarzają metaloproteinazy macierzy (MMP), które rozszczepiają białka w ECM. CAF są również w stanie zakłócić ECM siłą, generując ślad, którym może podążać komórka rakowa. W obu przypadkach, niszczenie ECM umożliwia komórki nowotworowe uciec od ich lokalizacji in situ i intravasate do krwiobiegu, gdzie mogą przerzutów systematycznie. Może również zapewnić przejście dla komórek śródbłonka w celu zakończenia angiogenezy do miejsca guza.

Zniszczenie ECM moduluje również kaskady sygnalizacyjne kontrolowane przez interakcję receptorów powierzchni komórki i ECM, a także ujawnia miejsca wiązania wcześniej ukryte, takie jak integryna alfa-v beta-3 (αVβ3) na powierzchni komórek czerniaka może być zligowane w celu ratowania komórek przed apoptozą po degradacji kolagenu. Ponadto produkty degradacji mogą mieć również dalsze skutki, które mogą zwiększać rakotwórczość komórek rakowych i mogą służyć jako potencjalne biomarkery. Zniszczenie ECM uwalnia również cytokiny i czynniki wzrostu w nich przechowywane (na przykład VEGF, podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF), insulinopodobne czynniki wzrostu (IGF1 i IGF2), TGF-β, EGF, czynnik wzrostu wiążący heparynę EGF-podobny (HB-EGF) oraz czynnik martwicy nowotworu (TNF), który może nasilać wzrost guza.Rozszczepienie składników macierzy zewnątrzkomórkowej może również uwalniać cytokiny hamujące nowotworzenie, takie jak degradacja niektórych typów kolagenu może tworzyć endostatynę , restynę, kanstatynę i tumstatyna , które mają funkcje antyangiogenne.

Zesztywnienie ECM jest związane z progresją guza. To usztywnienie można częściowo przypisać CAF wydzielającym oksydazę lizylową (LOX), enzym sieciujący kolagen IV znajdujący się w ECM.

Komórki odpornościowe

Komórki odpornościowe związane z guzem w mikrośrodowisku guza (TME) modeli raka piersi
immunologiczne punkty kontrolne działań immunosupresyjnych związanych z rakiem piersi

Komórki supresorowe pochodzenia szpikowego i makrofagi związane z nowotworem

Komórki supresorowe pochodzenia szpikowego (MDSC) to niejednorodna populacja komórek pochodzenia szpikowego z potencjałem do tłumienia odpowiedzi komórek T. Regulują gojenie ran i stany zapalne i szybko się rozwijają w przypadku raka, co koreluje z tym, że oznaki stanu zapalnego są widoczne w większości, jeśli nie we wszystkich miejscach guza. Guzy mogą wytwarzać egzosomy, które stymulują stan zapalny poprzez MDSC. Ta grupa komórek obejmuje niektóre makrofagi związane z nowotworem (TAM). TAM są głównym elementem silnego powiązania między przewlekłym stanem zapalnym a rakiem . TAM są rekrutowane do guza w odpowiedzi na zapalenie związane z rakiem. W przeciwieństwie do normalnych makrofagów TAM nie mają aktywności cytotoksycznej. TAM indukowano in vitro przez wystawienie prekursorów makrofagów na różne cytokiny regulatorowe układu odpornościowego, takie jak interleukina 4 (IL-4) i interleukina 13 (IL-13). TAM gromadzą się w martwiczych regionach guzów, gdzie są związane z ukrywaniem komórek nowotworowych przed normalnymi komórkami układu odpornościowego poprzez wydzielanie interleukiny 10 (IL-10), wspomaganie angiogenezy poprzez wydzielanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) i syntazy tlenku azotu (NOS), wspierając nowotwór wzrost poprzez wydzielanie naskórkowego czynnika wzrostu (EGF) i przebudowę macierzy zewnątrzkomórkowej . TAM wykazują powolną aktywację NF-κB , co pozwala na tlący się stan zapalny obserwowany w raku. Zwiększona ilość TAM wiąże się z gorszym rokowaniem. TAM stanowią potencjalny cel dla nowatorskich terapii przeciwnowotworowych.

TAM są związane z wykorzystaniem egzosomów (pęcherzyków wykorzystywanych przez komórki ssaków do wydzielania zawartości wewnątrzkomórkowej) do dostarczania mikroRNA wzmagającego inwazję (miRNA) do komórek rakowych, w szczególności komórek raka piersi.

Neutrofile

Neutrofile to wielojądrzaste komórki odpornościowe, które są kluczowymi składnikami wrodzonego układu odpornościowego . Neutrofile mogą gromadzić się w nowotworach, aw niektórych nowotworach, takich jak gruczolakorak płuc, ich obfitość w miejscu guza wiąże się z pogorszeniem rokowania choroby. W porównaniu z 22 różnymi podzbiorami leukocytów naciekających nowotwór (TIL), neutrofile są szczególnie ważne w różnych nowotworach, co ilustruje metaanaliza tysięcy ludzkich guzów z różnych histologii (zwanych PRECOG ) prowadzona przez Asha Alizadeha i współpracowników ze Stanford . Liczba neutrofili (i prekursorów komórek szpikowych) we krwi może być zwiększona u niektórych pacjentów z guzami litymi. Eksperymenty na myszach wykazały głównie, że neutrofile związane z nowotworem wykazują funkcje promujące nowotwór, ale mniejsza liczba badań pokazuje, że neutrofile mogą również hamować wzrost nowotworu. Fenotypy neutrofili są zróżnicowane i zidentyfikowano różne fenotypy neutrofili w nowotworach. U myszy neutrofile i „komórki supresorowe pochodzące z granulocytów szpikowych” są często identyfikowane przez te same przeciwciała na powierzchni komórki przy użyciu cytometrii przepływowej i nie jest jasne, czy są to populacje nakładające się, czy odrębne.

Limfocyty naciekające guz

Limfocyty naciekające guz (TIL) to limfocyty, które penetrują guz. TILs mają wspólne pochodzenie z komórkami szpikowymi w hematopoetycznej komórce macierzystej , ale różnią się w rozwoju. Koncentracja jest na ogół pozytywnie skorelowana. Jednak tylko w przypadku czerniaka autologiczny przeszczep TIL zakończył się sukcesem jako leczenie. Komórki rakowe indukują apoptozę aktywowanych limfocytów T (klasa limfocytów) poprzez wydzielanie egzosomów zawierających ligandy śmierci, takie jak FasL i TRAIL, i tą samą metodą wyłączają normalną odpowiedź cytotoksyczną komórek NK. Sugeruje to, że komórki rakowe aktywnie działają w celu powstrzymania TIL.

limfocyty T

Przedkliniczne badania na myszach implikują CAF, TAM i komórki mielomonocytowe (w tym kilka komórek supresorowych pochodzenia szpikowego (MDSC)) w ograniczaniu akumulacji limfocytów T w pobliżu komórek nowotworowych. Przezwyciężenie tego ograniczenia, w połączeniu z antagonistą punktu kontrolnego komórek T , ujawniło wzmocnione działanie przeciwnowotworowe. Układ naczyniowy guza również odgrywa aktywną rolę w ograniczaniu wejścia limfocytów T do TME.

Limfocyty T docierają do miejsc guza przez układ krążenia. Wydaje się, że TME preferencyjnie rekrutuje inne komórki odpornościowe niż limfocyty T z tego układu. Jednym z takich mechanizmów jest uwalnianie chemokin specyficznych dla komórek . Inną jest zdolność TME do posttranslacyjnej zmiany chemokin. Na przykład wytwarzanie reaktywnych form azotu przez MDSC w TME indukuje nitrowanie CCL2 (N-CCL2), które wychwytuje komórki T w zrębie raka okrężnicy i prostaty. N-CCL2 przyciąga monocyty. Inhibitory nitracji CCL2 zwiększyły akumulację TIL w odpowiednich modelach zwierzęcych i spowodowały poprawę skuteczności ACT.

Innym inhibitorem limfocytów T wydaje się być ligand Fas indukujący apoptozę (FasL), który znajduje się w układzie naczyniowym guza typu guza, w tym raka jajnika, okrężnicy, prostaty, piersi, pęcherza moczowego i nerki. Wysokim poziomom śródbłonkowego FasL towarzyszy niewiele limfocytów T CD8 + , ale liczne limfocyty T regulatorowe ( Tregs ). W modelach przedklinicznych hamowanie FasL zwiększało stosunek limfocytów T odrzucających nowotwór do limfocytów T reg i supresję nowotworu zależną od limfocytów T. Zahamowanie FasL poprawia również skuteczność ACT. W przypadku wielu nowotworów zwiększona częstość występowania w mikrośrodowisku guza wiąże się z gorszymi wynikami dla danej osoby. Nie dotyczy to raka jelita grubego; zwiększona częstotliwość komórek T reg może hamować stan zapalny, w którym pośredniczy flora jelitowa , co sprzyja wzrostowi guza.

W przypadku raka jajnika podwyższone poziomy VEGF i ekspresji immunologicznej ligandu regulacyjnego B7H3 ( CD276 ) lub endotelina receptora B (ET B R) na komórkach guza naczynia koreluje ze zmniejszeniem naciek komórek T i gorsze rokowanie. Farmakologiczne hamowanie ET B R zwiększoną adhezję komórek T do komórek śródbłonka w międzykomórkowej cząsteczki adhezyjnej-1 (ICAM-1) -zależną sposób zwiększenie liczby TIL u myszy i odpowiedź guza. Inhibitory antyangiogenne ukierunkowane na VEGF i jego receptor VEGFR2 (zatwierdzony do leczenia wielu nowotworów) indukują normalizację naczyń. To z kolei zwiększa TIL i poprawia skuteczność ACT i szczepionki w modelach przedklinicznych. VEGF upośledza dojrzewanie DC, oferując kolejny sposób na wzmocnienie odpowiedzi immunologicznych wewnątrz guza. Usunięcie regulatora sygnalizacji białka G, Rgs5 zmniejszyło nieszczelność naczyń i niedotlenienie, wzmocniło infiltrację komórek T do guzów neuroendokrynnych trzustki myszy i wydłużyło przeżycie zwierząt. Normalizacja naczyń jest więc prawdopodobnie bardziej skuteczna niż niszczenie naczyń. Stwierdzono, że celowane dostarczanie czynnika martwicy nowotworu-α (TNF-α) normalizuje naczynia krwionośne nowotworu, zwiększa naciek komórek T CD8 + i wzmacnia terapie szczepionkowe i ACT, w przeciwieństwie do zapalnych cytokin interferon-γ (IFN-γ).

Reprodukcja

Komórki T muszą się rozmnażać po dotarciu do miejsca guza, aby dalej zwiększać swoją liczbę, przetrwać wrogie elementy TME i migrować przez zręb do komórek rakowych. TME blokuje wszystkie trzy czynności. Drenażowe węzły chłonne są prawdopodobnym miejscem reprodukcji klonalnej limfocytów T, chociaż dzieje się to również w obrębie guza. Modele przedkliniczne sugerują, że TME jest głównym miejscem rakiem konkretnego klonowania komórek T i że CD8 + komórki replikacji odpowiedzi T nie jest zaaranżowana przez CD103 + , Baft3 zależnej DC, które mogą skutecznie przekroju prezentują antygeny komórek nowotworowych, co sugeruje, że interwencje terapeutyczne, które wzmacniają CD103 +, przyczyniają się do kontroli guza. Wśród takich strategii są przeciwciała przeciwko receptorowi interleukiny-10 (IL10R). W mysim modelu raka sutka neutralizował działanie IL10 wytwarzanej przez TAM , łagodził supresję wytwarzania IL12 przez wewnątrznowotworowe DC i poprawiał działanie przeciwnowotworowe zależne od limfocytów T CD8 + chemioterapii. Podobny wynik uzyskano, neutralizując czynnik stymulujący tworzenie kolonii makrofagów 1, który zaburzał akumulację TAM w guzie. Inną strategią jest podawanie kompleksów przeciwciało-interferon-β (IFN-β), które aktywują wewnątrzguzowe DC w celu krzyżowej prezentacji antygenu limfocytom T CD8 + . Są skierowane przeciwko receptorom onkogennym, takim jak receptor naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR).

Eliminacja nowotworu nastąpiła, gdy PD-L1 (również indukowany przez IFN-β działający na DC) został zneutralizowany. Na funkcję DC mogą również niekorzystnie wpływać warunki hipoksji TME, które indukują ekspresję PD-L1 na DC i innych komórkach mielomonocytowych w wyniku wiązania się czynników indukowanych hipoksją -1α (HIF-1α) z elementem reagującym na hipoksję w Promotor PD-L1. Nawet tlenowa glikoliza komórek nowotworowych może antagonizować miejscowe reakcje immunologiczne poprzez zwiększenie produkcji mleczanu, który indukuje polaryzację M2 TAM. Po indukcji apoptozy komórek nowotworowych w ludzkich i mysich nowotworach podścieliskowych przewodu pokarmowego przez inhibitor onkoproteiny KIT imatynib , odnotowano fenotypowe przejście makrofagów wewnątrzguzowych z M1 do M2 . Oznaczenie stanów polaryzacji M1 i M2 nadmiernie upraszcza biologię makrofagów, ponieważ znanych jest co najmniej sześć różnych subpopulacji TAM. Dlatego prawdopodobnie ważne są deskryptory fenotypu TME TAM.

TME może również bezpośrednio zaburzać proliferację komórek T wewnątrz guza. 2,3-dioksygenaza indolowa (IDO) – która może być wyrażana przez DC, MDSC i komórki rakowe – katabolizuje tryptofan i wytwarza kinureninę . Zarówno pozbawienie tryptofanu, jak i wytwarzanie jego produktu metabolicznego hamuje ekspansję klonalnych limfocytów T. IDO promuje również konwersję komórek T do komórek T reg i zwiększa ekspresję IL-6 , co wzmacnia funkcje MDSC. W związku z tym niedobór genetyczny IDO1 jest związany ze zmniejszonym obciążeniem guzem i przerzutami oraz zwiększoną przeżywalnością w mysich modelach raka płuc i piersi. Potencjał terapeutyczny hamowania IDO w połączeniu z anty-CTLA-4 wykazano w modelu czerniaka B16 i wiązał się ze wzrostem liczby limfocytów T wewnątrz guza. Ido zdolność do blokowania T reg komórkę do przeprogramowania komórek helperlike podtrzymując czynnik transkrypcyjny Eos i transkrypcji programu reguluje, hamuje również odpowiedź immunologiczną.

Apoptoza

TME może ograniczać żywotność komórek T. Zarówno IDO, jak i PD-L1 mogą indukować apoptozę komórek T. Produkty komórek mielomonocytów, które powodują apoptozę, obejmują FasL, TNF-α i ligand indukujący apoptozę związany z TNF (TRAIL). Ppp2r2d jest kluczowym regulatorem promującym apoptozę komórek T i hamującym proliferację komórek T.

TAM i MDSC

Ukierunkowanie na wewnątrzguzowe TAM i MDSC może również zmniejszyć obciążenie guzem w modelach przedklinicznych, zarówno w sposób zależny od limfocytów T, jak i niezależny od limfocytów T. Na przykład, hamowanie receptora chemokin typu 2 (CCR2), receptora czynnika stymulującego tworzenie kolonii 1 (CSF-1R) i czynnika stymulującego tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (GM-CSF) w nieklinicznych modelach czerniaka, raka trzustki, piersi i prostaty zwiększyło się Limfocyty T i ograniczony wzrost guza. Efekt został wzmocniony przez anty-CTLA-4 lub anty-PD-1/PD-L1. Badania te nie określiły, czy wzrost limfocytów T był konsekwencją żywotności lub replikacji.

Zahamowanie CSF-1R w przedklinicznym modelu glejaka wielopostaciowego glejaka proneuralnego oraz w heteroprzeszczepach glejaka pochodzących od pacjentów zwiększyło przeżycie i zmniejszyło ustalone guzy w sposób najwyraźniej niezależny od limfocytów T, co korelowało z przeprogramowaniem makrofagów z dala od fenotypu M2. Podobnie, aktywator TAMs, agonistycznego przeciwciała przeciwko CD40, podawany w połączeniu z chemioterapeutykiem gemcytabiną , hamował wzrost mysiego PDA w sposób niezależny od limfocytów T, co sugeruje, że stymulowane makrofagi mogą mieć funkcje przeciwnowotworowe.

Limfocyty B regulują fenotypy TAM w raku płaskonabłonkowym TME. Odpowiednio, ubytek limfocytów B przeprogramował TAM, zmniejszając w ten sposób ich supresję komórek CD8 i wzmacniając chemioterapię. Autochtoniczny mysi model czerniaka zubożył komórki T reg i zneutralizował IL-10, wykazując właściwości zabijania nowotworów. TAM pośredniczą w działaniu przeciwciał przeciwnowotworowych i genetycznie zmodyfikowanych ligandów, które oddziałują z CD47, aby zapobiec hamowaniu fagocytozy komórek nowotworowych pokrytych przeciwciałami przez system sygnalizacji CD47/ białko regulatorowe sygnału-α (SIRPα) .

Rozkład przestrzenny

CAF ograniczają dystrybucję komórek T na dwa sposoby. Mogą je fizycznie wykluczyć, za pośrednictwem macierzy zewnątrzkomórkowej. Ruchliwość limfocytów T była wyższa w obszarach luźnej fibronektyny i kolagenu niż w obszarach gęstej macierzy otaczającej gniazda guza. Kolagenaza dodana w celu zmniejszenia sztywności macierzy lub chemokina CCL5 wytwarzana eksperymentalnie przez komórki nowotworowe zwiększyła ruch w kontakcie z komórkami rakowymi.

Mogą również wykluczyć je poprzez biosyntezę CXCL12 . Warunkowe usunięcie tych komórek ze zrębu ektopowego, przeszczepionego guza i autochtonicznego gruczolakoraka przewodowego trzustki (PDA) umożliwiło limfocytom T szybką kontrolę wzrostu guza. Jednak ubytek musi być ograniczony do TME, ponieważ komórki te pełnią podstawowe funkcje w kilku normalnych tkankach. „Przeprogramowanie” komórek FAP + w TME analogiem witaminy D może je zneutralizować. Inne podejście może blokować ich mechanizm immunosupresyjny. W przedklinicznym mysim modelu PDA, FAP + CAF wytwarzały chemokinę CXCL12, która jest wiązana przez komórki rakowe PDA. Ponieważ komórki zrębowe FAP + gromadzą się również w nietransformowanych zmianach zapalnych, ta „powłoka” komórek rakowych może odzwierciedlać sposób, w jaki „uszkodzone” komórki nabłonkowe chronią się przed atakiem immunologicznym. Podawanie inhibitora receptora CXCL12 CXCR4 spowodowało szybkie rozprzestrzenianie się limfocytów T wśród komórek nowotworowych, zatrzymanie wzrostu guza i stymulowanie wrażliwości guza na anty-PD-L1.

Implikacje kliniczne

Rozwój leków

Wysokowydajne badania przesiewowe leków przeciwnowotworowych są wykonywane in vitro bez towarzyszącego im mikrośrodowiska. Jednak badania dotyczą również wpływu podtrzymujących komórek zrębu i ich odporności na terapię. Te ostatnie badania ujawniły interesujące cele terapeutyczne w mikrośrodowisku, w tym integryny i chemokiny . Zostały one pominięte w początkowych badaniach przesiewowych leków przeciwnowotworowych i mogą również pomóc wyjaśnić, dlaczego tak niewiele leków ma silne działanie in vivo .

Nośniki nanonośników (o średnicy ~20–200 nm) mogą transportować leki i inne cząsteczki terapeutyczne. Terapie te mogą być ukierunkowane na selektywne wynaczynienie naczyń krwionośnych guza poprzez efekt EPR. Nanonośniki są obecnie uważane za złoty standard w ukierunkowanej terapii przeciwnowotworowej, ponieważ mogą być celowane w guzy, które są hipowaskularne, takie jak guzy prostaty i trzustki. Działania te obejmują kapsydy białkowe i liposomy . Jednak, ponieważ niektóre ważne, prawidłowe tkanki, takie jak wątroba i nerki, również mają śródbłonek z okienkami, rozmiar nanonośnika (10–100 nm, z większą retencją w guzach obserwowaną przy użyciu większych nanonośników) oraz ładunek (anionowy lub obojętny) muszą być uważany za. Naczynia limfatyczne zwykle nie rozwijają się wraz z guzem, co prowadzi do zwiększonego ciśnienia płynu śródmiąższowego , co może blokować dostęp guza.

Terapie

Przeciwciała

Przeciwciało monoklonalne Bewacizumab jest klinicznie zatwierdzone w USA do leczenia różnych nowotworów poprzez celowanie w VEGF-A , który jest wytwarzany zarówno przez CAF, jak i TAM, spowalniając w ten sposób angiogenezę .

Celowanie w receptory błonowe immunoregulatorowe powiodło się u niektórych pacjentów z czerniakiem, niedrobnokomórkowym rakiem płuc, rakiem urotelialnym pęcherza moczowego i rakiem nerkowokomórkowym . U myszy terapia anty -CTLA-4 prowadzi do usunięcia z guza regulatorowych limfocytów T Foxp3 + ( komórki T reg ), których obecność może upośledzać funkcję efektorowych limfocytów T. Podobnie terapia anty-PD-1/anty-PD-L1 blokuje hamujący receptor PD-1. Inne, potencjalnie bardziej fundamentalne reakcje hamujące TME (jak w przypadku stabilnego mikrosatelitarnego raka jelita grubego , raka jajnika, raka prostaty i PDA, nie zostały jeszcze przezwyciężone. TME wydaje się pomagać w wykluczaniu limfocytów T zabójców z sąsiedztwa komórek rakowych.

Inhibitory kinazy

Wiele innych drobnocząsteczkowych inhibitorów kinaz blokuje receptory uwalnianych czynników wzrostu, co powoduje, że komórka rakowa jest głucha na większość sygnałów parakrynnych wytwarzanych przez CAF i TAM. Inhibitory te obejmują sunitynib , pazopanib , sorafenib i aksytynib , z których wszystkie hamują receptory płytkopochodnego czynnika wzrostu (PDGF-R) i receptory VEGF (VEGFR). Wykazano, że kanabidiol ( pochodna konopi bez efektów psychoaktywnych) hamuje ekspresję VEGF w mięsaku Kaposiego . Natalizumab jest przeciwciałem monoklonalnym, którego celem jest cząsteczka odpowiedzialna za adhezję komórek (integryna VLA-4) i ma obiecującą aktywność in vitro w chłoniakach z komórek B i białaczkach .

Trabektedyna ma działanie immunomodulujące, które hamuje TAM.

Liposomy

Preparaty liposomowe, które zawierają w kapsułkach leki przeciwnowotworowe do selektywnego wychwytu do guzów poprzez efekt EPR, obejmują: Doxil i Myocet , z których oba zawierają doksorubicynę (interkalator DNA i powszechny chemioterapeutyk); DaunoXome, który zawiera daunorubicynę (podobny interkalator DNA); oraz Onco-TCS, który zawiera winkrystynę (cząsteczkę, która indukuje tworzenie mikrotubul, rozregulowując podział komórek). Innym nowatorskim wykorzystaniem efektu EPR jest paklitaksel związany z białkiem (sprzedawany pod nazwą handlową Abraxane), w którym paklitaksel (cząsteczka, która rozregulowuje podział komórek poprzez stabilizację mikrotubul) wiąże się z albuminą, aby zwiększyć objętość i ułatwić dostarczanie.

Zobacz też

Bibliografia