Objavujúci sa znak mikroprostredia gliómov pri vyhýbaní sa imunite: Základný koncept, časť 1

Abstraktné

Pozadie

V poslednom desaťročí, keďže klinické štúdie skúmajúce cielené terapeutiká pre gliómy nedokázali zmysluplné zvýšenie prežitia, sa v poslednom čase dôraz presunul na inovatívne techniky modulácie imunitnej odpovede proti nádorom a ich mikroprostrediam (TME). Rakovinové bunky majú jedenásť charakteristických znakov, ktoré ich odlišujú od normálnych, medzi ktoré patrí vyhýbanie sa imunite. Imunitný únik pri glioblastóme mu pomáha vyhnúť sa rôznym liečebným modalitám.

V posledných rokoch s rozvojom vedy a techniky a prehlbovaním medicínskeho výskumu sa čoraz viac ľudí začína venovať liečbe a prevencii rakoviny. Spomedzi nich glióm, ako bežný malígny nádor, získal veľkú pozornosť. V procese liečby gliómu sú cielená terapia a imunoterapia aktuálnymi oblasťami výskumu. Tento článok preskúma vzťah medzi cieľmi gliómu a imunitou a preskúma jeho vyhliadky na liečbu gliómu z pozitívneho hľadiska.

Glióm je nádor, ktorý sa vyskytuje v mozgu a mieche a jeho liečba bola vždy náročným bodom lekárskeho výskumu. V súčasnosti medzi bežne používané liečebné metódy patrí chirurgická resekcia, rádioterapia a chemoterapia. Tieto metódy však majú určité obmedzenia, ako je náročná chirurgická resekcia, nízka miera vyliečenia, dlhodobé používanie rádioterapie a chemoterapie spôsobí vedľajšie účinky atď. Preto je obzvlášť dôležité hľadať účinnejšie metódy liečby.

Cielená terapia sa týka použitia špecifických cieľových liekov na zasahovanie a kontrolu rastu a delenia rakovinových buniek, takže rakovinové bunky nemôžu vykonávať normálny metabolizmus a prežívať. Pri liečbe gliómu sú hlavnými cieľmi cielenej terapie EGFR, VEGF atď. EGFR a VEGF sú proteíny potrebné na aktiváciu gliómových buniek a zohrávajú dôležitú úlohu pri raste nádoru. Preto inhibícia expresie EGFR a VEGF môže účinne inhibovať rast a šírenie nádorových buniek.

Cielená terapia však nedokáže eliminovať nádorové bunky a jej terapeutický účinok je obmedzený. V tomto prípade má imunoterapia veľký význam ako doplnok k cielenej liečbe. Imunoterapia dosahuje účel liečby nádorov posilnením funkcie imunitného systému organizmu, aktiváciou a posilnením imunitnej odpovede organizmu na nádorové bunky. Pri liečbe gliómu môže použitie imunoterapie zlepšiť imunitu organizmu, znížiť mieru recidívy nádorov a znížiť vedľajšie účinky cielenej liečby.

Okrem toho sa v posledných rokoch začala venovať pozornosť aj kombinovanej aplikácii cielenej terapie a imunoterapie. Štúdie ukázali, že táto kombinovaná liečba môže naplno využiť výhody oboch liečebných metód, zlepšiť účinok liečby a znížiť nežiaduce reakcie liečby. Niektoré experimentálne štúdie tiež zistili, že kombinované použitie cielenej terapie a imunoterapie môže zvýšiť senzitivitu nádorových buniek a zosilniť účinok zabíjania imunity, od ktorého sa očakáva, že sa stane prelomom v liečbe gliómu.

Záverom možno povedať, že vzťah medzi cieľmi gliómu a imunitou je aktívnym bodom súčasného lekárskeho výskumu. Hoci je tento terapeutický prístup stále v plienkach, má veľký potenciál a dôležité dôsledky pre liečbu gliómu. Veríme, že kombinovaná terapia zameraná na glióm a imunita čoskoro prinesie lepšie prelomy v liečbe gliómu. Z tohto pohľadu si musíme zlepšiť imunitu a Cistanche dokáže výrazne zlepšiť imunitu. Pretože je mleté ​​mäso bohaté na rôzne antioxidačné látky, ako je vitamín C, vitamíny, karotenoidy atď., tieto zložky dokážu zachytávať voľné radikály, znižovať oxidačný stres a zlepšovať odolnosť imunitného systému.

Kliknite na výhody cistanche tubulosa

Zhrnutie

Glioblastómový TME sa skladá z rôznych rad bunkových aktérov, od periférne odvodených imunitných buniek až po rôzne typy špecializovaných buniek rezidentných v orgánoch. Napríklad hematoencefalická bariéra (BBB) ​​slúži ako selektívna bariéra medzi systémovou cirkuláciou a mozgom, ktorá ju účinne oddeľuje od ostatných tkanív. Je schopný blokovať približne 98 percent molekúl, ktoré transportujú rôzne lieky do cieľového nádoru.

Ciele

Účelom tohto článku je ponúknuť stručný prehľad základnej imunológie a toho, ako sa „inteligentné“ gliómy vyhýbajú imunitnému systému napriek objavu imunoterapie gliómov.

Závery

V tomto dokumente zdôrazňujeme komplexnú súhru nádoru, TME a blízkych normálnych štruktúr, čo sťažuje pochopenie toho, ako pristupovať k samotnému nádoru. Mnoho výskumníkov zistilo, že TME mozgu je kritickým regulátorom rastu gliómu a účinnosti liečby.

Kľúčové slová

Glióm, Glioblastóm, Mikroprostredie, Imunitný únik, Imunoterapia.

Pozadie

Gliómy patria medzi najčastejšie primárne rakoviny centrálneho nervového systému (CNS). Glióm je kategorizovaný podľa histogenézy do štandardných WHO stupňov I–IV [1, 2], pričom stupne III–IV sa označujú ako glióm vysokého stupňa (HGG) [3]. Nedávno Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) pridala do klasifikácie fenotypové a genotypové charakteristiky [2]. Glioblastoma multiforme (GBM), najagresívnejší druh gliómu, má najhoršiu prognózu. Napriek dostupnosti moderných možností multimodálnej terapie je medián prežitia bez progresie (PFS) 7–8 mesiacov a 5-ročné celkové prežitie (OS) 9,8 % [4].

Často bola popisovaná rezistencia na štandardnú liečbu malígnych gliómov [5–8]. Hanahan a Weinberg [9] v roku 2000 predpokladali šesť charakteristických znakov rakoviny, vrátane schopnosti podporovať proliferačné signály, vyhýbať sa supresorom rastu, stimulovať inváziu a metastázy, umožniť replikatívnu nesmrteľnosť, indukovať angiogenézu a odolávať bunkovej smrti. O niekoľko rokov neskôr boli navrhnuté ďalšie štyri charakteristické znaky na posilnenie teórie biológie rakoviny [10].

Spomedzi jedenástich vlastností Hanahana a Weinberga je najzaujímavejšia pravdepodobne schopnosť zabrániť imunologickému zlyhaniu [10]. Táto výnimočná kapacita je výsledkom súhry medzi komponentmi nádorového mikroprostredia (TME). TME gliómov je imunosupresívna a je vybavená rôznymi mechanizmami prežitia [11]. Pochopenie funkcie TME pri vyhýbaní sa imunite gliómu by bolo prospešné pre vedcov aj lekárov, pretože to umožní pokrok v súčasných terapiách na manažment HGG.

Klinická prezentácia

Bolesť hlavy je najčastejším príznakom mozgových nádorov a u 1–2 z 1000 pacientov s bolesťami hlavy je neskôr diagnostikovaný nádor na mozgu [12, 13]. Charakteristiky sa líšia v závislosti od jeho polohy, veľkosti a rýchlosti rastu. Zhoršené po prebudení kvôli polohe na chrbte a tiež vyvolané kašľom alebo Valsavovým manévrom. Pravdepodobnosť základného mozgového nádoru sa zvyšuje, ak sa frekvencia a závažnosť bolesti hlavy zvyšuje a ak sa neskôr objavia ďalšie neurologické symptómy alebo príznaky [12].

Ozawa a kol. uviedli, že bolesť hlavy sprevádzaná progresívnou slabosťou alebo kognitívnou dysfunkciou, najmä v prednom laloku, zvyšuje pravdepodobnosť mozgového nádoru 44--krát alebo 59--krát [13]. Záchvaty sú druhým najčastejším prejavom symptómov u približne 20 percent pacientov, po ktorých nasleduje progresívna slabosť (1,5 percenta) a zmätenosť (1,4 percenta) [13].

Prognóza

Typická doba prežitia dospelých do 70 rokov, ktorí nedostávajú liečbu gliómu vysokého stupňa, je približne 3–4,5 mesiaca [14]. Potom biopsia nasledovaná chemoterapiou, s rádioterapiou alebo bez nej, zvyšuje prežitie v priemere na približne 8–10 mesiacov. Miera prežitia je 27–31 percent po 2 rokoch a 7–10 percent po 5 rokoch, keď sa podáva maximálna liečba zahŕňajúca debulking chirurgiu a chemorádioterapiu [15].

Medián doby prežitia starších jedincov, ktorí dostávajú len najlepšiu podpornú starostlivosť, je menej ako 4 mesiace [14, 15]. U pacientov nad 65 rokov, ktorí podstúpili biopsiu alebo resekciu, hypofrakcionované ožarovanie a chemoterapia vedú k mediánu doby prežitia 7–9 mesiacov, na rozdiel od samotného ožarovania [16,17]. Napriek dôkazom o benefite prežitia, zaradenie adjuvantnej chemoterapie neovplyvňuje kvalitu života tejto skupiny [15, 17]. Vzhľadom na nevyliečiteľnosť glioblastómu by pacienti mali byť vhodne poučení o potenciálnom vplyve nežiaducich účinkov liečby na kvalitu života, ako aj o potenciálnom prínose prežitia, najmä u starších pacientov a u pacientov so zlým výkonnostným stavom, ktorí majú obzvlášť zlú prognózu. 14, 16].

Nádorové mikroprostredie

Rakovinové bunky

Nádor sa skladá z rôznych typov buniek a ešte viac v rakovinových bunkách. Na začiatku svojho vývoja sú rakovinové bunky spočiatku homogénne, aby sa neskôr diverzifikovali. Nárast bunkovej heterogenity je výsledkom genetickej nestability, ktorá podporuje tvorbu odlišných bunkových subpopulácií [10, 18].

Imunitné bunky

Makrofágy sú najčastejšie sa vyskytujúce imunitné bunky v glióme [18], ktoré prispievajú k približne 30 percentám nádorovej hmoty [19]. Makrofágy v mozgovom nádore môžu byť tkanivovo rezidentné mikroglie alebo makrofágy kostnej drene (BMDM). Mikroglie sa tvoria počas procesu embryonálneho vývoja [20, 21], zatiaľ čo BMDM sú prítomné, keď je homeostáza mozgového tkaniva narušená konkrétnym patologickým stavom [22]. V prítomnosti mozgového nádoru sa predpokladá, že narušená krvno-mozgová bariéra (BBB) ​​napomáha náboru periférne cirkulujúcich monocytov do hmoty nádoru [23]. Makrofágy a mikroglie spojené s nádorom (TAM) sú zložené z týchto dvoch druhov makrofágov [19]. TAM sú protumorogénne bunky, ktorých počet rastie so zvyšujúcim sa stupňom nádoru [24, 25]. Napriek ich pôvodu ako makrofágy, TAM generujú málo prozápalových cytokínov a sú zväčša neúčinné pri stimulácii T buniek [26].

Dendritická bunka

Dendritické bunky (DC) sú bunky zapojené do dohľadu nad patogénmi a opravy mikroenvironmentálneho poškodenia tkaniva [27]. DC spúšťajú imunitnú odpoveď tým, že pohltia nádorové antigény a prezentujú ich T a B-bunkám [28]. DC sú rozšírenejšie v kompartmentoch bohatých na cievy, ako je choroidný plexus a meningy, než v mozgovom parenchýme. To naznačuje možnosť migrácie periférnych DC do CNS cez vaskulárne bohaté kompartmenty [29, 30]. DC môžu vstúpiť do mozgu a miechy cez aferentné lymfatické cievy alebo žily v prítomnosti patologického stavu, ako je rakovina [31]. DC môžu detegovať a prezentovať nádorové antigény T bunkám v hlbokých cervikálnych lymfatických uzlinách, aby aktivovali koordinované reakcie sprostredkované T-bunkami [31]. DC uvoľňujú exozómy, ktoré exprimujú nádorové alebo stimulačné antigény, aby aktivovali cytotoxické reakcie T-buniek – vlastnosť antagonizovanú exozómami odvodenými od nádorových buniek [32].

Hematoencefalická bariéra (BBB)

Endotelové bunky (EC), extracelulárna matrica (ECM), astrocyty a pericyty tvoria BBB [33]. EC je utesnené tesnými spojmi a ohraničené bazálnou laminou založenou na ECM. Na vonkajšom povrchu bazálnej laminy dopĺňajú BBB labky na konci astrocytov a pericyty [34]. Prísna kontrola BBB nad prechodom chemikálií a buniek do az mozgu [35, 36] môže byť za patologických podmienok uvoľnená, aby sa umožnil vstup do určitých imunitných buniek [35, 37]. Pri gliómoch je integrita BBB oslabená v dôsledku vysokých metabolických požiadaviek nádoru.

Takéto stavy urýchľujú vaskulogenézu, čo má za následok vznik kľukatých tepien [38, 39]. Tieto poškodené tepny by nevyhnutne viedli k hypoxii a kyslému mikroprostrediu. Je zaujímavé, že tento zdanlivo škodlivý stav skôr podporuje vývoj nádoru než ničí jeho bunky [19, 40, 41]. Prítomnosť mozgového tumoru navyše dezintegruje astrocytárne koncové chodidlá a pericyty, čo vedie k presakovaniu BBB [42]. Je známe, že tesné spojenie endotelových buniek (EC) je v GBM narušené v dôsledku aktivity vaskulárneho endotelového rastového faktora (VEGF) [43, 44].

Imunitný únik

Gliómy oslabujú imunitný systém rôznymi spôsobmi. Gliómy môžu uvoľňovať imunosupresívne látky, ktoré majú rôzne dôsledky, vrátane modifikácie expresie hlavného histokompatibilného komplexu (MHC), podpory nezrelých DC ako buniek prezentujúcich antigén (APC) [45] a proliferácie regulačných T (Treg) buniek [39 , 40]. Pomocou chemokínov glióm tiež indukuje anergiu T-buniek, inhibuje prirodzené zabíjačské (NK) bunky, indukuje smrť T-buniek a získava imunosupresívne T bunky [46]. Všetky tieto dráhy sú často vzájomne prepojené, čo vedie k začarovanému kruhu, ktorý podporuje prežitie gliómu.

Imunosupresívne faktory

Je dobre známe, že gliómy uvoľňujú imunosupresívne látky na inhibíciu imunitnej odpovede [45]. Je tiež známe, že vylučovanie týchto látok podporuje proliferáciu Treg buniek. Všetky zmeny generované vylučovanými imunosupresívnymi látkami by neskôr narušili funkciu cytotoxických T lymfocytov (CTL) [38, 40, 41]. Interleukín-10 (IL-10), interleukín-6 (IL-6), transformujúci rastový faktor (TGF) a prostaglandín E{9}} (PGE{{10 }}) sú najviac skúmané imunosupresívne faktory v mikroprostredí gliómu. Hoci TAM sú primárnymi generátormi týchto látok [49–51], zistilo sa, že gliómové bunky vylučujú aj tieto faktory [52].

Glióm je tiež vybavený prevažujúcim opakovaním glykoproteínu A (GARP), povrchovou molekulou, o ktorej je známe, že aktivuje Treg bunky, ako sa ukázalo v štúdii na histopatologických vzorkách astrocytómov a glioblastómov nízkeho stupňa. GARP vykonáva svoju imunoregulačnú funkciu indukciou Treg buniek pomocou TGF-ß a tiež inhibíciou proliferácie cytotoxických T buniek [53, 54].

Znížená regulácia MHC

MHC je molekula zapojená do prezentácie antigénu; bežne sa klasifikuje ako I a II, pričom prvý je exprimovaný väčšinou na jadrových bunkách a druhý na APC. MHC I. triedy sa viaže na vnútorné antigénne peptidy a transportuje ich na povrch bunky, kde ich rozpoznáva CTL [55]. Podľa jednej štúdie sa expresia MHC triedy I stratila v takmer 50 percentách zo 47 vzoriek GBM [56]. Medzi stratou antigénu HLA triedy I a stupňom nádoru bola signifikantná pozitívna korelácia [57]; analógia je znázornená na obr. la a. Imunosupresívne cytokíny, ako sú TGF- a IL-10, sa považujú za potláčajúce expresiu MHC I. triedy.

Tieto cytokíny nielen zhoršujú prezentáciu antigénu, ale tiež indukujú expresiu receptora programovanej smrti-1 (PD{1}}) na inváznych T bunkách. Tento receptor by sa viazal na PD-1 ligandy exprimované nádorovými bunkami (PD-L1) a produkoval by anergiu T-buniek [58]; analogický je znázornený na obr. lc a. Účinok imunosupresívnych cytokínov a interakcia medzi PD-1 a jej ligandom budú podrobnejšie diskutované neskôr v tejto časti. Expresia MHC triedy II je tiež znížená v mikrogliách spojených s gliómom (GAM) v dôsledku vplyvu cytokínov [59, 60].

Zhoršená funkcia DC

DC odvodené z myeloidných buniek sú spočiatku neviazané na prezentáciu antigénu. Množstvo stimulov by potom klasifikovalo DC do dvoch fenotypov: typ -1 a typ -2 polarizované efektorové DC (cDC1 a cDC2, v tomto poradí) [61]. Te cDC1 môžu aktivovať CTL prostredníctvom MHC triedy I, zatiaľ čo cDC2 môžu aktivovať pomocné T bunky prostredníctvom MHC triedy II [62, 63]. Rôzne chemokíny, ako napríklad CCL5 a XCL1, získavajú cDC1 do TME [64], kde používajú nádorový antigén buď na stimuláciu naivných CTL v lymfatických uzlinách [65, 66], alebo na uvoľnenie chemokínov na priamy nábor CTL do nádoru [67, 68 ].

Prítomnosť TGF- a PGE-2 v TME GBM však konvertuje DC na regulačný fenotyp, ktorý podporuje proliferáciu Treg namiesto CTL [69]. Okrem toho sa predpokladá, že IL-6 a IL{4}} generované mikrogliami a TAM [38, 39, 61] bránia dozrievaniu DC a namiesto toho podporujú proliferáciu nezrelých DC [45].

Nezrelé DC okrem svojej neschopnosti dopraviť antigén do T buniek [71] produkujú TGF-, čo prispieva k ešte viac imunosupresívnemu stavu v mikroprostredí gliómu [45].

Imunosupresívne TAM

TAM ako nezápalové bunky zodpovedajú konvenčnej dichotómii makrofágových fenotypov M1 a M2 [72]. Podľa tejto zavedenej predstavy môžu makrofágy získať odlišné vlastnosti v reakcii na podnety, s ktorými sa stretávajú. Interferón (IFN-), lipopolysacharidy (LPS) [73] a faktor stimulujúci kolónie granulocytov a makrofágov (GM-CSF) [74], všetky indukujú makrofágy, aby prijali fenotyp M1, ktorý je dôležitý pri vytváraní typu pomocníka T 1 (T1) bunky [73] a prozápalové cytokíny [75].

Na druhej strane makrofágy M2 podporujú T2 lymfocyty, angiogenézu a rast nádoru [76]. Táto vlastnosť súvisí s nízkou úrovňou IL-12 a IL-23 a vysokou úrovňou IL-10 a TGF-. M2-fenotypy sú tiež indukované faktorom stimulujúcim kolónie makrofágov (M-CSF) [74] a IL-34 [75]. M-CSF a IL-34 oba stimulujú signálnu dráhu mitogénom aktivovanej proteínkinázy (MAPK) prostredníctvom receptora CD115 [75].

Dráhy MAPK riadia celý rad procesov dôležitých pre prežitie buniek [77]. IL-10 [78] je jedným z konečných produktov dráhy MAPK, pretože riadi diferenciáciu T buniek na T2 bunky, čím zvyšuje produkciu protizápalových cytokínov [79]. Makrofágy v gliómovom TME sú klasifikované ako M2, pretože vykazujú vysokú hladinu protizápalových a proangiogénnych faktorov (obr. 2) [24].

Inhibícia buniek prirodzených zabíjačov (NK).

NK bunky sú obrovské granulárne lymfocyty, ktoré na rozdiel od CTL eradikujú vírusom infikované bunky bez predchádzajúcej prezentácie antigénu (obr. 2). NK bunky môžu identifikovať "stresované" bunky, ktoré down-regulujú MHC triedy I, aby sa vyhli identifikácii pomocou CTL. Táto schopnosť je teda životne dôležitá pre protinádorovú imunitu [80].

Štúdie in vivo uvádzajú, že NK bunky sú v mozgu vzácne [81], ale ich počet sa môže zvýšiť, keď je narušená integrita BBB, ako napríklad pri autoimunitnom ochorení alebo infekcii [82–86]. Okrem toho prítomnosť CX3CL1, chemokínu generovaného neurónmi, priťahuje NK bunky [87]. Prítomnosť NK buniek v GBM odhalila, že táto podskupina lymfocytov hrá významnú úlohu pri sledovaní novotvarov [88].

TGF- môže inaktivovať NK bunky znížením regulácie ich aktivačných receptorov [89–91] a ligandov, čím sa zníži ich proliferácia a premení sa na bunky podobné protumorovým vrodeným lymfoidným bunkám (ILC)1- [92]. Je známe, že TGF- potláča produkciu receptora NKG2D, receptora aktivujúceho NK [89], ktorého blokáda spôsobuje, že NK bunky sú neschopné cytotoxicity [93]. Glióm je vďaka svojej schopnosti aktívne uvoľňovať TGF- NKG2D deficitný [89].

Za normálnych okolností NK bunky exprimujú receptor NKp44, ktorý sa môže viazať na PDGF-D produkovaný väčšinou buniek GBM a vytvárať cytokíny, ktoré inhibujú rast nádoru [94]. NKp44 je aktivačný receptor pre NK bunky, ktorý – spolu s NKp30, NKp46 a CD16 – patrí k imunoreceptorovému tyrozínovému aktivačnému motívu (ITAM) [95, 96].

Na druhej strane sa ukázalo, že glióm exprimuje vysokú hladinu galektínu [97], proteínovej rodiny, o ktorej sa preukázalo, že podporuje angiogenézu nádoru [98], migráciu rakovinových buniek [99] a imunitný únik nádoru [100]. Zistilo sa, že galektín-3 sa po uvoľnení z nádorových buniek selektívne viaže na NKp30, čím sa znižuje cytotoxicita sprostredkovaná NKp{6}}. Preto sa predpokladalo, že nádory vylučujú galektín-3 ako jedinečný mechanizmus na vyhýbanie sa NKp30-sprostredkovanému NK bunkovému imunosledovaniu [101]. Táto hypotéza bola predtým testovaná in vivo blokovaním galektínu{10}} pomocou N-acetyllaktozamínu alebo protilátky proti galektínu{13}}, aby sa obnovila produkcia IFN pomocou CTL [102].

For more information:1950477648nn@gmail.com