В недавнем исследовании, опубликованном в журнале eLife , исследователи продемонстрировали, что опухолевые клетки избегают иммунотерапии, создавая уникальные временные структуры «клетка в клетке», устойчивые к химиотерапии и разрушению Т-клетками.

Фон

Несмотря на некоторые замечательные истории успеха, иммунотерапия рака, использующая иммунную систему организма для борьбы с раком, перестает работать у многих пациентов. Неясно, почему это происходит, но то, как иммунная система атакует раковые клетки, может играть роль в этом явлении.

Иммунотерапия активирует специализированные Т-клетки-киллеры, которые запускают иммунный ответ на опухоли. Эти клетки могут идентифицировать раковые клетки и вводить токсичные гранулы через свои мембраны, чтобы убить их. Однако Т-клетки-киллеры не всегда эффективны, потому что раковые клетки по своей природе хорошо избегают обнаружения. Во время лечения их гены имеют тенденцию мутировать, что дает им новые способы уклониться от иммунной системы человека.

Интересно, что при анализе генов опухолевых клеток ученые обнаружили, что многие из этих генов кодируют белки, распознаваемые Т-клетками, которые существенно не изменяются, что указывает на то, что устойчивость опухолей к иммунитету может быть физической, а не генетической.

Об исследовании

В настоящем исследовании ученые подробно изучили рецидив опухоли с использованием мышиной модели, в которой опухоли рецидивировали после их полной регрессии. Они использовали комбинацию адъюванта дендритных клеток с опухолесвязывающими антителами, чтобы вызвать сильнодействующий Т-клеточный иммунитет. Вариант этой терапии проходит испытания в многоцентровом испытании фазы I. В нескольких моделях мышей индуцированный лечением Т-клеточно-зависимый иммунитет полностью уничтожал установленные опухоли. Однако примерно через 10 дней почти у 50% мышей развились рецидивирующие опухоли, устойчивые к последующему лечению.

Исследователи лечили мышей с меланомой с помощью Т-клеток CD8+ селезенки, экспрессирующих Т-клеточные рецепторы (TCR) против антигенов меланомы gp100 или TRP2 . Обратите внимание, что антиген гликопротеина 100 (gp100) экспрессируется почти в 61% меланом , за которым следует белок 2, родственный тирозиназе (TRP2). Кроме того, команда проверила, активны ли эти проникающие в опухоль Т-клетки (TIL). С этой целью они пересадили их наивным мышам и заразили их опухолевыми клетками. Кроме того, они оценили изменения иммуногенности резистентных клеточных линий за пределами экспрессии gp100 и TRP2.

Команда создала четыре клеточные линии B16F10, у которых после иммунотерапии произошел рецидив опухоли, чтобы проанализировать их сайт неоантигена по сравнению с B16F10 у нелеченных мышей, и выполнили анализ всего экзома (WES). выявлены у пациентов с рецидивом немелкоклеточного рака и меланомы после лечения блокадой контрольных точек.

Исследователи также ферментативно переварили обработанные опухоли и отсортировали живые клетки меланомы с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Чтобы убедиться, что клеточные структуры, видимые в ТЭМ, не являются результатом процедуры выделения, исследователи также проанализировали гистологические срезы опухолей, ядра и клеточные мембраны которых были флуоресцентно помечены. Наконец, исследователи сравнили жизнеспособность и скорость апоптоза одиночных опухолевых клеток с таковой для клеток в клетке и какой сигнальный каскад управляет структурами клетка в клетке.

Результаты исследования

Исследователи сделали несколько важных наблюдений в текущем исследовании. Во-первых, опухолевые клетки пережили иммунотерапию, организовавшись во временное образование «клетка в клетке». Во-вторых, родительские клеточные линии B16F10 и их производные, установленные после уничтожения Т-клеток, были аналогичным образом склонны к уничтожению Т-клеток. В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что резистентность рецидивирующих опухолей определяется переходными механизмами in vivo . Анализ секвенирования рибонуклеиновой кислоты (RNAseq) также показал, что все установленные клеточные линии сгруппированы в пределах сходных основных компонентов. Напротив, профиль экспрессии опухолевых клеток, отсортированных с помощью ТЕМ, у мышей, получавших иммунотерапию, был заметно отличным.

Примечательно, что белки, которые преимущественно экспрессируются на мембране интерферон-гамма (IFNγ)-активированных Т-клеток, секретируют гранулы, которые опосредуют образование клетки в клетке. Таким образом, образование клетки в клетке, опосредованное Т-клетками, регулировалось сигнальным преобразователем и активатором транскрипции 3 (STAT3) и сигнализацией раннего ответа роста-1 (EGR1). Конфокальный анализ показал, что большинство опухолевых клеток организованы в созвездия многих ядер, окруженных одной плазматической мембраной. Изображения ПЭМ также показали уникальное разделение плазматических мембран и цитозолей двух клеток. Опухоли, обработанные иммунотерапией, показали повышенную распространенность таких клеточных структур, особенно в местах, где произошел апоптоз опухолевых клеток. Ингибирование этих факторов перед иммунотерапией может заметно повысить ее терапевтическую эффективность.

Выводы

В целом, текущее исследование выявило значительные ограничения современной иммунотерапии. Он выявил ранее неизвестный механизм резистентности, который позволяет опухолевым клеткам выдерживать иммуноопосредованное уничтожение без снижения их иммуногенности.

В исследовании описан новый механизм устойчивости к блокаде иммунных контрольных точек, что имеет важное значение для иммунотерапии рака, которая также может распространяться на другие злокачественные новообразования. Гутвиллиг и др . на нескольких моделях опухолей мышей продемонстрировали, что, когда иммунная система атакует, опухолевые клетки реорганизуются, прячась друг в друге, что позволяет им проникать под многие слои клеточной мембраны. В этот момент Т-клетки-киллеры могут идентифицировать внешнюю клетку и ввести в нее токсичные гранулы, но они не могут достичь клеток внутри. Гутвиллиг и др .. определили некоторые сигналы, которые выделяют Т-клетки-киллеры и распознают раковые клетки, и показали, что их блокирование может помешать раковым клеткам скрываться и сделать иммунотерапию более эффективной. Этот новый подход может дать информацию для будущих исследований и помочь разработать новые методы лечения рака или улучшить существующие методы лечения.