Cercetătorii de la Universitatea din California, San Francisco, au identificat un fenomen surprinzător ce ar putea explica de ce multe tipuri de cancer nu răspund la tratamentele cu imunoterapie şi arată noi strategii pentru a declanşa sistemul imunitar împotriva bolii.
Medicamentele de imunoterapie cunoscute ca inhibitori ai punctelor de control au revoluţionat tratamentul pentru cancer: mulţi pacienţi cu tumori maligne care până acum au fost considerate netratabile experimentează remisii pe termen lung. Dar aceste tratamente nu dau rezultate încă la mulţi pacienţi şi funcţionează mult mai bine în unele tipuri de cancer decât în altele, din motive care i-au intrigat pe oamenii de ştiinţă.
”În cele mai bune scenarii, în cazul melanomului, doar 20-30% din pacienţi răspund la inhibitorii imuni ai punctelor de control, în timp ce în alte cazuri, ca la cancerul de prostată, rata de răspuns este formată dintr-o singură cifră. Acest lucru înseamnă că majoritatea pacienţilor nu răspund. Am vrut să ştim de ce”, a spus dr. Robert Blellock, profesor de urologie la UCSF şi autor senior al studiului, citat de sciencedialy.com.
În ţesutul malign, o proteină numită PD-L1 funcţionează ca o ”pelerină invizibilă”: prin afişarea PD-L1 pe suprafeţele lor, celulele canceroase se protejează de atacuri ale sistemului imunitar. Unele din imunoterapiile cele mai de succes funcţionează prin interferarea cu PD-L1 sau cu receptorul său, PD-1, ce stă în celulele imune. Când interacţiunea dintre PD-L1 şi PD-1 este blocată, tumorile îşi pierd abilitatea de a se ascunde de sistemul imunitar şi devin vulnerabile faţă de atacurile imune împotriva cancerului.
Un motiv pentru care unele tumori ar putea fi rezistente la aceste tratamente este faptul că nu produc PD-L1, ceea ce înseamnă că nu există un loc în care să acţioneze inhibitorii existenţi ai punctelor de control şi evită sistemul imunitar folosind alte proteine ale punctelor de control ce urmează a fi descoperite. Oamenii de ştiinţă au arătat anterior că proteina PD-L1 este prezentă la niveluri scăzute, sau complet absentă, în celulele din tumorile pacienţilor cu cancer de prostată, explicând rezistenţa lor la terapie.
Dar în noua lor lucrare, grupul lui Belloch sugerează un răspuns foarte diferit pentru acest puzzle: PD-L1 este produs în masă de aceste tumori, dar în loc să afişeze proteina la suprafaţa lor, celulele canceroase exportă PD-L1 în vase moleculare cunoscute ca exosomi. Aceşti exosomi împachetaţi cu PD-L1 răsar din celulele canceroase şi călătoresc prin sistemul limfatic sau fluxul sanguin până la nodurile limfatice, unde sunt activate celulele imune pentru a proteja organismul. Acolo, proteinele PD-L1 acţionează ca sabotori moleculari ambulanţi, dezarmând de la distanţă celulele imunitare şi oprindu-le de la localizarea tumorii pentru a porni o ofensivă împotriva cancerului.
Prin urmare, mai degrabă decât oprirea răspunsului imun la suprafaţa tumorii, PD-L1 exosomale pot inhiba celulele imune chiar înainte să ajungă acolo. Şi spre deosebire de PD-L1 găsit la suprafaţa tumorii, PD-L1 exosomal, din motive incerte, este rezistent la inhibitorii existenţi ai punctelor de control.
Grupul lui Blelloch a decis să exploreze exosomii când au observat ceva ciudat ce sugerează că modelul standard al prezentării PD-L1 a fost defectuos şi au găsit niveluri scăzute ale proteinei PD-L1 în tipurile de cancer rezistente. Dar când s-au uitat la ARN-ul mesager, (mARN), precursorul molecular al tuturor proteinelor, au observat o discrepanţă ciudată: exista mult prea mult mARN cu PD-L1 pentru cantitatea insuficientă a proteinei PD-L1 pe care au măsurat-o în celule.
”Am văzut diferenţa dintre mARN şi nivelurile de proteină şi am vrut să ne dăm seama ce se întâmplă. De asemenea, experimentele noastre au arătat că proteina era făcută de fapt la un anumit punct şi fără să se degradeze. Acesta este momentul când ne-am uitat la exosomi şi am găsit PD-L1 care lipsea”, a spus Blelloch.
Pentru a arăta că PD-L1 exosomal este responsabil de invizibilitatea imună, cercetătorii au analizat un şoarece cu cancer de prostată rezistent la inhibitorii punctelor de control. Când au transplantat aceste celule canceroase şoarecilor sănătoşi, tumorile au încolţit rapid. Dar când oamenii de ştiinţă au folosit instrumentul de editare a genelor CRISPR pentru a şterge două gene necesare pentru producţia exosomilor, celulele canceroase editate nu au fost capabile să formeze tumori. Chiar dacă şi celulele editate şi cele needitate produceau PD-L1, doar cele incapabile să creeze exosomi au fost vizibile şi vulnerabile la sistemul imunitar atunci când PD-L1 a fost blocat.
”Importanţa acestei descoperiri a fost imediat evidentă. În prezent, în clinică nu există medicamente disponibile capabile să contracareze puterea distructivă a PD-L1 exozomal, deci înţelegerea biologiei PD-L1 exozomal este primul pas fundamental ce ar putea duce la noi abordări terapeutice pentru pacienţi”, a spus dr. Mauro Poggio, autor principal al studiului.
Într-un experiment complementar, aceleaşi celule canceroase editate prin CRISPR au fost transplantate şoarecilor sănătoşi, urmate imediat de o serie de injecţii cu exosomi ce poartă PD-L1. Incapabile să producă exosomi, celulele canceroase editate prin CRISPR ar fi trebuit să cadă victime ale sistemului imunitar. În schimb, exosomii injectaţi au fost capabili să neutralizeze răspunsul imun în favoarea cancerului, ceea ce le-a permis celulelor canceroase cu deficit de exosomi să formeze tumori.
Pentru a-şi da seama cum PD-L1 exosomal interfera cu sistemul imunitar, cercetătorii au inspectat nodurile limfatice ale şoarecilor ce au primit fie celule canceroase editate prin CRISPR, fie celule canceroase veritabile. Şoarecii ce au primit celulele editate au prezentat o proliferare crescută a celulelor canceroase şi au avut un număr mai mare de celule imune activate în nodurilor lor limfatice, centrele de comandă ale sistemului imunitar.
Într-un alt şoarece – cu cancer colorectal ce răspunde doar parţial la imunoterapie – cercetătorii au identificat două depozite distincte de PD-L1: unul la suprafaţa celulelor tumorale ce este sensibil la inhibitorii PDL-1 şi altul în exosomii ce sunt rezistenţi. Când au tratat cancerul cu o terapie combinată ce a implicat atât prevenirea formării exosomilor, cât şi administrarea inhibitorilor PD-L1, şoarecii au supravieţuit mai mult decât cei trataţi doar cu una din abordări.
”Aceste date de la două modele diferite cu cancer sugerează o nouă abordare terapeutică, unde suprimarea eliberării PD-L1 în exosomi, fie singură sau în combinaţie cu inhibitorii punctelor de control din prezent, ar putea depăşi rezistenţa într-un grup mare de pacienţi, în prezent rezistenţi la tratamentul ce implică doar inhibitorii punctelor de control”, a spus Blelloch.
Într-un rezultat surprinzător al lucrării, cercetătorii au observat că ar putea folosi celulele canceroase editate prin CRISPR, cu deficient de exosomi pentru a induce un răspuns imun împotriva cancerului, ce se axează pe tumori care în mod normal rezistă atacului imun.
Prima dată, cercetătorii au transplantat celulele canceroase editate prin CRISPR incapabile de a produce exozomi şoarecilor normali şi au aşteptat 90 de zile. Apoi, au transplantat celulele canceroase needitate – şi presupuse să evadeze în afara sistemului imunitar – aceloraşi şoareci. După expunerea sistemului imunitar la celulele canceroase editate prin CRISPR cu deficit de exozomi, celulele needitate nu au mai fost invizibile. În loc de a ignora aceste celule, sistemul imunitar a prezentat un răspuns viguros ce s-a concentrat asupra acestor celule canceroase ce evadau anterios şi a prevenit proliferarea lor.
”Sistemul imunitar dezvoltă o memorie anti-tumorală după expunerea la celulele canceroase ce nu pot produce PD-L1 exozomal. Odată ce sistemul imunitar a dezvoltat memoria, nu mai este sensibil la această formă a PD-L1 şi astfel ţinteşte de asemenea celulele canceroase exosomale cu PD-L1”, a adăugat Blelloch.
Alt rezultat surprinzător a fost atins când atât celulele canceroase editate prin CRISPR cu deficit de exosomi, cât şi cele needitate au fost transplantate simultan în părţi opuse ale aceluiaşi şoarece. Chiar dacă au fost introduse în acelaşi timp, celulele editate prin CRISPR s-au dovedit a fi dominante – au fost capabile să activeze sistemul imunitar, care a lansat apoi un atac ce a distrus tumorile needitate şi rezistente imun ce creşteau în cealaltă parte.
Aceste rezultate sugerează că şi inhibarea temporară a eliberării PD-L1 în exosomi ar putea duce la o suprimare pe termen lung, în tot corpul a creşterii tumorii. Mai mult decât atât, ei iau în calcul posibilitatea unui nou tip de imunoterapie, una în care celulele canceroase ale unui pacient ar putea fi editate şi reintroduse, pentru a activa sistemul imunitar şi a-l provoca să atace cancerul rezistent imun.
Suprimarea eliberării PD-L1 în exozomi sau introducerea ”vaccinului cu celule tumorale” concepute de echipa lui Blelloch ar putea într-o bună zi să ofere speranţe pacienţilor ale căror tumori nu răspund la opţiunile de tratament din ziua de astăzi.
