Microambiente tumorale - Tumor microenvironment
Il microambiente tumorale (TME) è l'ambiente attorno a un tumore , compresi i vasi sanguigni circostanti , le cellule immunitarie , i fibroblasti , le molecole di segnalazione e la matrice extracellulare (ECM). Il tumore e il microambiente circostante sono strettamente correlati e interagiscono costantemente. I tumori possono influenzare il microambiente rilasciando segnali extracellulari, promuovendo l'angiogenesi tumorale e inducendo tolleranza immunitaria periferica , mentre le cellule immunitarie nel microambiente possono influenzare la crescita e l'evoluzione delle cellule cancerose .
Storia
L'importanza di un microambiente stromale , in particolare di un tessuto "ferito" o rigenerante, è stata riconosciuta fin dalla fine del 1800. L'interazione tra il tumore e il suo microambiente faceva parte della teoria "seme e suolo" di Stephen Paget del 1889, in cui postulava che le metastasi di un particolare tipo di cancro ("il seme") spesso metastatizzano in determinati siti ("il suolo ") in base alla somiglianza dei siti tumorali originali e secondari.
Il suo ruolo nell'attenuare un attacco immunitario attendeva la scoperta dell'immunità cellulare adattativa. Nel 1960, Klein e colleghi hanno scoperto che nei topi, primaria metilcolantrene indotta sarcomi esposte una risposta antitumorale immunitaria mediata da linfonodi le cellule a cellule tumorali derivate dal tumore primario. Questa risposta immunitaria non ha tuttavia interessato il tumore primario. Il tumore primitivo ha invece instaurato un microambiente funzionalmente analogo a quello di alcuni tessuti normali, come l'occhio.
Successivamente, esperimenti sui topi di Halachmi e Witz hanno mostrato che per la stessa linea cellulare tumorale era evidente una maggiore tumorigenicità in vivo rispetto allo stesso ceppo inoculato in vitro .
Prove inequivocabili per l'incapacità negli esseri umani di una risposta immunitaria sistemica per eliminare le cellule tumorali immunogeniche sono state fornite dagli studi di Boon del 1991 sugli antigeni che suscitano risposte specifiche delle cellule CD8 + T nei pazienti con melanoma . Uno di questi antigeni era MAGE-A1 . La coesistenza di un melanoma in progressione con cellule T melanoma-specifiche implicitamente non implica l' immunoediting , ma non esclude la possibilità di immunosoppressione TME.
La scoperta di cellule T specifiche per il melanoma nei pazienti ha portato alla strategia del trasferimento adottivo di un gran numero di linfociti infiltranti il tumore ( TIL) espansi in vitro, che ha dimostrato che il sistema immunitario ha il potenziale per controllare il cancro. Tuttavia, la terapia cellulare T adottiva (ACT) con TIL non ha avuto il drammatico successo di ACT con cellule T CD8 + virus-specifiche . La TME dei tumori solidi sembra essere fondamentalmente diversa da quella delle leucemie , in cui gli studi clinici ACT con cellule T del recettore dell'antigene chimerico hanno dimostrato efficacia.
vascolare
L'80-90% dei tumori sono carcinomi o tumori che si formano dal tessuto epiteliale. Questo tessuto non è vascolarizzato, il che impedisce ai tumori di crescere di diametro superiore a 2 mm senza indurre nuovi vasi sanguigni. L'angiogenesi è sovraregolata per nutrire le cellule cancerose e, di conseguenza, il sistema vascolare formato differisce da quello del tessuto normale.
Maggiore permeabilità ed effetto di ritenzione
L' aumento della permeabilità e dell'effetto di ritenzione (EPR) è l'osservazione che il sistema vascolare dei tumori è spesso permeabile e accumula molecole nel flusso sanguigno in misura maggiore rispetto al tessuto normale. Questo effetto infiammatorio non si osserva solo nei tumori, ma nelle aree ipossiche dei muscoli cardiaci a seguito di un infarto del miocardio . Si pensa che questa vascolarizzazione permeabile abbia diverse cause, tra cui periciti insufficienti e una membrana basale malformata .
ipossia
Il microambiente tumorale è spesso ipossico . All'aumentare della massa tumorale, l'interno del tumore si allontana dall'afflusso di sangue esistente. Mentre l'angiogenesi può ridurre questo effetto, la pressione parziale di ossigeno è inferiore a 5 mm Hg (il sangue venoso ha una pressione parziale di ossigeno a 40 mm Hg) in oltre il 50% dei tumori solidi localmente avanzati. L'ambiente ipossico porta all'instabilità genetica , che è associata alla progressione del cancro, attraverso la sottoregolazione dei meccanismi di riparazione del DNA come i percorsi di riparazione dell'escissione dei nucleotidi (NER) e di riparazione del disadattamento (MMR). L'ipossia provoca anche la sovraregolazione del fattore 1 alfa inducibile dall'ipossia (HIF1-α), che induce l'angiogenesi ed è associato a una prognosi peggiore e all'attivazione di geni associati alle metastasi, portando, ad esempio, ad un aumento della migrazione cellulare e anche al rimodellamento della ECM.
Mentre una mancanza di ossigeno può causare un comportamento glicolitico nelle cellule, alcune cellule tumorali subiscono anche la glicolisi aerobica , in cui producono preferibilmente lattato dal glucosio anche in presenza di abbondante ossigeno, chiamato effetto Warburg . Indipendentemente dalla causa, questo lascia il microambiente extracellulare acido (pH 6,5–6,9), mentre le cellule tumorali stesse sono in grado di rimanere neutre (pH 7,2–7,4). È stato dimostrato che ciò induce una maggiore migrazione cellulare in vivo e in vitro , possibilmente promuovendo la degradazione dell'ECM.
Cellule stromali
Nella biologia del cancro, lo stroma è definito come le cellule non maligne presenti nel microambiente tumorale. Lo stroma comprende una porzione variabile dell'intero tumore; fino al 90% di un tumore può essere stroma, con il restante 10% come cellule cancerose. Nello stroma sono presenti molti tipi di cellule, ma quattro tipi abbondanti sono i fibroblasti , le cellule T , i macrofagi e le cellule endoteliali . Lo stroma che circonda un tumore spesso reagisce all'intrusione tramite infiammazione, in modo simile a come potrebbe rispondere a una ferita . L'infiammazione può incoraggiare l'angiogenesi, accelerare il ciclo cellulare e prevenire la morte cellulare, il che aumenta la crescita del tumore.
Fibroblasti associati al carcinoma
I fibroblasti associati al carcinoma (CAF) sono un gruppo eterogeneo di fibroblasti la cui funzione è piratata dalle cellule tumorali e reindirizzata verso la carcinogenesi. Queste cellule sono solitamente derivate dai normali fibroblasti nello stroma circostante, ma possono anche provenire da periciti , cellule muscolari lisce, fibrociti , cellule staminali mesenchimali (MSC, spesso derivate dal midollo osseo), o tramite transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) o endoteliale -transizione mesenchimale (EndMT). A differenza delle loro controparti normali, i CAF non ritardano la crescita del cancro in vitro . I CAF svolgono diverse funzioni che supportano la crescita del tumore, come la secrezione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), i fattori di crescita dei fibroblasti (FGF), il fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF) e altri segnali pro-angiogenici per indurre l'angiogenesi. I CAF possono anche secernere il fattore di crescita trasformante beta (TGF-β), che è associato all'EMT, un processo mediante il quale le cellule tumorali possono metastatizzare ed è associato all'inibizione delle cellule T citotossiche e delle cellule T natural killer . Come fibroblasti, i CAF sono in grado di rielaborare l'ECM per includere più segnali di sopravvivenza paracrini come IGF-1 e IGF-2, promuovendo così la sopravvivenza delle cellule tumorali circostanti. I CAF sono anche associati all'effetto Warburg inverso in cui i CAF eseguono la glicolisi aerobica e alimentano il lattato alle cellule tumorali.
Diversi marcatori identificano i CAF, inclusa l'espressione di α actina muscolare liscia (αSMA), vimentina , recettore del fattore di crescita derivato dalle piastrine α (PDGFR-α), recettore del fattore di crescita derivato dalle piastrine β (PDGFR-β), proteina 1 specifica dei fibroblasti (FSP -1) e proteina di attivazione dei fibroblasti (FAP). Nessuno di questi fattori può essere utilizzato da solo per differenziare i CAF da tutte le altre cellule.
Rimodellamento della matrice extracellulare
I fibroblasti sono responsabili della deposizione della maggior parte dei collageni , elastina , glicosaminoglicani , proteoglicani (ad esempio perlecan ) e glicoproteine nell'ECM. Poiché molti fibroblasti vengono trasformati in CAF durante la carcinogenesi, ciò riduce la quantità di ECM prodotta e l'ECM prodotto può essere malformato, come il collagene che è a trama larga e non planare, forse anche curvo. Inoltre, i CAF producono metalloproteinasi di matrice (MMP) che scindono le proteine all'interno dell'ECM. I CAF sono anche in grado di interrompere l'ECM con la forza, generando una traccia che una cellula di carcinoma può seguire. In entrambi i casi, la distruzione dell'ECM consente alle cellule tumorali di fuoriuscire dalla loro posizione in situ e di entrare nel flusso sanguigno per via intravasata dove possono metastatizzare sistematicamente. Può anche fornire il passaggio per le cellule endoteliali per completare l'angiogenesi nel sito del tumore.
La distruzione dell'ECM modula anche le cascate di segnalazione controllate dall'interazione dei recettori della superficie cellulare e dell'ECM, e rivela anche siti di legame precedentemente nascosti, come l'integrina alfa-v beta-3 (αVβ3) sulla superficie delle cellule di melanoma può essere ligati per salvare le cellule dall'apoptosi dopo la degradazione del collagene. Inoltre, i prodotti di degradazione possono avere anche effetti a valle che possono aumentare la tumorigenicità delle cellule cancerose e possono fungere da potenziali biomarcatori. La distruzione dell'ECM rilascia anche le citochine e i fattori di crescita ivi immagazzinati (ad esempio, VEGF, fattore di crescita dei fibroblasti di base (bFGF), fattori di crescita simili all'insulina (IGF1 e IGF2), TGF-β, EGF, fattore di crescita simile all'EGF legante l'eparina (HB-EGF) e fattore di necrosi tumorale (TNF), che può aumentare la crescita del tumore.La scissione dei componenti dell'ECM può anche rilasciare citochine che inibiscono la tumorigenesi, come la degradazione di alcuni tipi di collagene può formare endostatina , restina, canstatina e tumstatina , che hanno funzioni antiangiogeniche.
L'irrigidimento della ECM è associato alla progressione del tumore. Questo irrigidimento può essere parzialmente attribuito ai CAF che secernono la lisil ossidasi (LOX), un enzima che reticola il collagene IV trovato nell'ECM.
Cellule immunitarie
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Cellule soppressorie di derivazione mieloide e macrofagi associati al tumore
Le cellule soppressorie di derivazione mieloide (MDSC) sono una popolazione eterogenea di cellule di origine mieloide con il potenziale di reprimere le risposte delle cellule T. Regolano la riparazione e l'infiammazione delle ferite e si espandono rapidamente nel cancro, in correlazione con il fatto che i segni di infiammazione si vedono nella maggior parte se non in tutti i siti tumorali. I tumori possono produrre esosomi che stimolano l'infiammazione tramite MDSC. Questo gruppo di cellule include alcuni macrofagi associati al tumore (TAM). I TAM sono una componente centrale nel forte legame tra infiammazione cronica e cancro . I TAM vengono reclutati nel tumore come risposta all'infiammazione associata al cancro. A differenza dei normali macrofagi, i TAM mancano di attività citotossica. I TAM sono stati indotti in vitro esponendo i progenitori dei macrofagi a diverse citochine immunoregolatrici, come l' interleuchina 4 (IL-4) e l' interleuchina 13 (IL-13). I TAM si riuniscono nelle regioni necrotiche dei tumori dove sono associati a nascondere le cellule tumorali dalle normali cellule immunitarie secernendo interleuchina 10 (IL-10), favorendo l'angiogenesi secernendo il fattore di crescita dell'endotelio vascolare (VEGF) e l'ossido nitrico sintasi (NOS), sostenendo il tumore crescita secernendo il fattore di crescita epidermico (EGF) e rimodellando l' ECM . I TAM mostrano un'attivazione lenta di NF-κB , che consente l'infiammazione senza fiamma osservata nel cancro. Una maggiore quantità di TAM è associata a una prognosi peggiore. I TAM rappresentano un potenziale bersaglio per nuove terapie contro il cancro.
I TAM sono associati all'utilizzo di esosomi (vescicole utilizzate dalle cellule di mammifero per secernere contenuti intracellulari) per fornire microRNA (miRNA) che potenziano l'invasione nelle cellule cancerose, in particolare nelle cellule del cancro al seno.
Neutrofili
I neutrofili sono cellule immunitarie polimorfonucleate che sono componenti fondamentali del sistema immunitario innato . I neutrofili possono accumularsi nei tumori e in alcuni tipi di cancro, come l'adenocarcinoma polmonare, la loro abbondanza nel sito del tumore è associata a un peggioramento della prognosi della malattia. Se confrontati tra 22 diversi sottogruppi di leucociti infiltranti il tumore (TIL), i neutrofili sono particolarmente importanti in diversi tipi di cancro, come illustrato da una meta analisi di migliaia di tumori umani di varie istologie (denominata PRECOG ) guidata da Ash Alizadeh e colleghi a Stanford . Il numero di neutrofili (e precursori delle cellule mieloidi) nel sangue può essere aumentato in alcuni pazienti con tumori solidi. Esperimenti sui topi hanno principalmente dimostrato che i neutrofili associati al tumore mostrano funzioni di promozione del tumore, ma un numero minore di studi mostra che i neutrofili possono anche inibire la crescita del tumore. I fenotipi dei neutrofili sono diversi e sono stati identificati fenotipi dei neutrofili distinti nei tumori. Nei topi, i neutrofili e le "cellule soppressorie derivate dal mieloide granulocitario" sono spesso identificati dagli stessi anticorpi di superficie cellulare utilizzando la citometria a flusso e non è chiaro se si tratti di popolazioni sovrapposte o distinte.
Linfociti infiltranti il tumore
I linfociti infiltranti il tumore (TIL) sono linfociti che penetrano in un tumore. I TIL hanno un'origine comune con le cellule mieloidi della cellula staminale ematopoietica , ma divergono nello sviluppo. La concentrazione è generalmente correlata positivamente. Tuttavia, solo nel melanoma il trapianto autologo di TIL ha avuto successo come trattamento. Le cellule tumorali inducono l'apoptosi delle cellule T attivate (una classe di linfociti) secernendo esosomi contenenti ligandi della morte come FasL e TRAIL e, con lo stesso metodo, disattivano la normale risposta citotossica delle cellule natural killer (cellule NK). Ciò suggerisce che le cellule tumorali lavorano attivamente per limitare i TIL.
cellule T
Gli studi preclinici sui topi implicano CAF, TAM e cellule mielomonocitiche (comprese diverse cellule soppressorie derivate da mieloidi (MDSC)) nel limitare l'accumulo di cellule T vicino alle cellule tumorali. Il superamento di questa restrizione, combinato con un antagonista del checkpoint delle cellule T , ha rivelato effetti antitumorali potenziati. La vascolarizzazione del tumore svolge anche un ruolo attivo nel limitare l'ingresso delle cellule T nella TME.
Le cellule T raggiungono i siti tumorali attraverso il sistema circolatorio. Il TME sembra reclutare preferenzialmente altre cellule immunitarie rispetto alle cellule T di quel sistema. Uno di questi meccanismi è il rilascio di chemochine specifiche del tipo cellulare . Un altro è la capacità della TME di alterare le chemochine in modo post-traduzionale. Ad esempio, la produzione di specie reattive di azoto da parte delle MDSC all'interno del TME induce la nitrazione di CCL2 (N-CCL2), che intrappola le cellule T nello stroma dei tumori del colon e della prostata. N-CCL2 attira i monociti. Gli inibitori della nitrazione CCL2 hanno potenziato l'accumulo di TIL nei corrispondenti modelli animali e hanno portato a una migliore efficacia dell'ACT.
Un altro inibitore delle cellule T sembra essere l' induttore di apoptosi Fas ligand (FasL) che si trova nel sistema vascolare tumorale di tipi di tumore tra cui il cancro dell'ovaio, del colon, della prostata, della mammella, della vescica e del rene. Alti livelli di FasL endoteliale sono accompagnati da poche cellule T CD8 + , ma da abbondanti cellule T regolatorie (T regs ). Nei modelli preclinici, l'inibizione di FasL ha aumentato il rapporto tra cellule T che rigettano il tumore e cellule T reg e la soppressione del tumore dipendente dalle cellule T. L'inibizione di FasL migliora anche l'efficacia dell'ACT. Per molti tumori, una maggiore frequenza nel microambiente tumorale è associata a esiti peggiori per l'individuo. Questo non è il caso del cancro del colon-retto; una maggiore frequenza di cellule T reg può sopprimere l'infiammazione mediata dalla flora intestinale , che favorisce la crescita del tumore.
Nel cancro ovarico livelli elevati di VEGF e l'espressione del ligando immunoregolatore B7H3 ( CD276 ), o del recettore dell'endotelina B (ET B R) sui vasi tumorali sono correlati con una ridotta infiltrazione delle cellule T e un esito clinico peggiore. L'inibizione farmacologica di ET B R ha aumentato l'adesione delle cellule T alle cellule endoteliali in modo dipendente dalla molecola di adesione intercellulare-1 (ICAM-1), aumentando il numero di TIL nei topi e una corrispondente risposta del tumore. Gli inibitori anti-angiogenici che prendono di mira il VEGF e il suo recettore VEGFR2 (approvato per il trattamento di tumori multipli) inducono la normalizzazione vascolare. Questo, a sua volta, aumenta i TIL e migliora l'ACT e l'efficacia del vaccino nei modelli preclinici. Il VEGF compromette la maturazione delle DC, offrendo un altro mezzo per migliorare le risposte immunitarie intratumorali. Eliminando il regolatore della segnalazione della proteina G, Rgs5 ha ridotto la perdita di vasi sanguigni e l'ipossia, ha migliorato l'infiltrazione di cellule T nei tumori neuroendocrini pancreatici del topo e ha prolungato la sopravvivenza degli animali. La normalizzazione vascolare è quindi probabilmente più efficace della distruzione dei vasi. È stato riportato che la somministrazione mirata del fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α) normalizza i vasi sanguigni tumorali, aumenta l'infiltrazione di cellule T CD8 + e migliora le terapie vaccinali e ACT, a differenza delle citochine infiammatorie interferone-γ (IFN-γ).
Riproduzione
Le cellule T devono riprodursi dopo essere arrivate al sito del tumore per aumentare ulteriormente il loro numero, sopravvivere agli elementi ostili della TME e migrare attraverso lo stroma verso le cellule tumorali. La TME ostacola tutte e tre le attività. I linfonodi drenanti sono la probabile sede per la riproduzione clonale delle cellule T, sebbene ciò avvenga anche all'interno del tumore. I modelli preclinici suggeriscono che la TME è il principale sito di clonazione delle cellule T cancro-specifiche e che la risposta replicativa delle cellule T CD8 + è orchestrata dal CD103 + , DC Baft3-dipendente, che può incrociare efficacemente gli antigeni delle cellule tumorali, suggerendo che gli interventi terapeutici che potenziano il CD103 + contribuiscono al controllo del tumore. Tra queste strategie ci sono gli anticorpi contro il recettore dell'interleuchina-10 (IL10R). In un modello di carcinoma mammario topo neutralizzato gli effetti di TAM prodotte IL10 , sollevato la soppressione di IL12 produzione dalle DC intratumorale e migliorato le CD8 + dipendente dalle cellule T effetti antitumorali della chemioterapia. Un risultato simile è stato ottenuto neutralizzando il fattore 1 stimolante le colonie di macrofagi , che ha compromesso l'accumulo intratumorale di TAM. Un'altra strategia è la somministrazione di complessi anticorpo-interferone-β (IFN-β) che attivano le DC intratumorali per cross-presentare l'antigene alle cellule T CD8 + . Sono mirati contro i recettori oncogeni come il recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR).
L'eradicazione del tumore si è verificata quando PD-L1 (indotto anche da IFN-β che agisce sulle DC) è stato neutralizzato. La funzione delle DC può anche essere influenzata negativamente dalle condizioni ipossiche della TME, che induce l'espressione di PD-L1 sulle DC e su altre cellule mielomonocitiche come risultato di fattori inducibili dall'ipossia -1α (HIF-1α) che si legano direttamente a un elemento sensibile all'ipossia nel Promotore PD-L1. Anche la glicolisi aerobica delle cellule cancerose può antagonizzare le reazioni immunitarie locali attraverso l'aumento della produzione di lattato, che induce la polarizzazione M2 TAM. Una transizione fenotipica da M1 a M2 dei macrofagi intratumorali è stata segnalata dopo l'induzione dell'apoptosi delle cellule tumorali nei tumori stromali gastrointestinali umani e murini da parte dell'inibitore dell'oncoproteina KIT imatinib . La designazione degli stati di polarizzazione M1 e M2 semplifica eccessivamente la biologia dei macrofagi, poiché sono note almeno sei diverse sottopopolazioni TAM. Pertanto, i descrittori del fenotipo TME TAM sono probabilmente importanti.
La TME può anche compromettere direttamente la proliferazione delle cellule T intratumorali. L'indolo 2,3-diossigenasi (IDO), che può essere espresso da DC, MDSC e cellule tumorali, catabolizza il triptofano e genera chinurenina . Sia la privazione del triptofano che la generazione del suo prodotto metabolico inibiscono l'espansione delle cellule T clonali. IDO promuove anche la conversione delle cellule T in cellule T reg e aumenta l' espressione di IL-6 , che aumenta le funzioni MDSC. Di conseguenza, il deficit genetico di IDO1 è associato a una riduzione del carico tumorale e delle metastasi e a una maggiore sopravvivenza nei modelli murini di cancro al polmone e al seno. Il potenziale terapeutico dell'inibizione dell'IDO, in combinazione con l'anti-CTLA-4, è stato dimostrato nel modello di melanoma B16 ed è stato associato ad un aumento delle cellule T intratumorali. La capacità di IDO di bloccare la riprogrammazione delle cellule T reg per aiutare la riprogrammazione cellulare sostenendo il fattore di trascrizione Eos e il programma trascrizionale che regola, sopprime anche la risposta immunitaria.
apoptosi
Il TME può limitare la vitalità delle cellule T. Sia IDO che PD-L1 possono indurre l'apoptosi delle cellule T. I prodotti cellulari mielomonocitici che causano l'apoptosi includono FasL, TNF-α e il ligando che induce l'apoptosi correlato al TNF (TRAIL). Ppp2r2d è un regolatore chiave che promuove l'apoptosi delle cellule T e sopprime la proliferazione delle cellule T.
TAM e MDSC
Il targeting di TAM e MDSC intratumorali può anche ridurre il carico tumorale nei modelli preclinici, sia in modo dipendente dalle cellule T che indipendente dalle cellule T. Ad esempio, l'inibizione del recettore delle chemochine di tipo 2 (CCR2), del recettore del fattore 1 stimolante le colonie (CSF-1R) e del fattore stimolante le colonie dei macrofagi granulociti (GM-CSF) nei modelli preclinici di melanoma, carcinoma pancreatico, mammario e prostatico è aumentato Cellule T e crescita tumorale limitata. L'effetto è stato potenziato da anti-CTLA-4 o anti-PD-1/PD-L1. Questi studi non hanno determinato se gli aumenti delle cellule T fossero una conseguenza della vitalità o della replicazione.
L'inibizione di CSF-1R in un modello preclinico di glioblastoma multiforme proneurale e in xenotrapianti di glioma derivato dal paziente ha aumentato la sopravvivenza e ridotto i tumori stabiliti in un modo apparentemente indipendente dalle cellule T che è correlato con la riprogrammazione dei macrofagi lontano da un fenotipo M2. Allo stesso modo, un attivatore di TAM, un anticorpo agonistico contro CD40, quando somministrato in combinazione con il farmaco chemioterapico gemcitabina , ha soppresso la crescita del PDA del topo in modo indipendente dalle cellule T, suggerendo che i macrofagi stimolati possono avere funzioni antitumorali.
Le cellule B regolano i fenotipi TAM nel carcinoma a cellule squamose TME. Di conseguenza, l'esaurimento delle cellule B ha riprogrammato i TAM, riducendo così la loro soppressione delle cellule CD8 e migliorando la chemioterapia. Un modello murino di melanoma autoctono ha impoverito le cellule T reg e neutralizzato l'IL-10, rivelando proprietà antitumorali. I TAM mediano gli effetti degli anticorpi antitumorali e dei ligandi geneticamente modificati che interagiscono con il CD47 per impedire al sistema di segnalazione CD47/ proteina regolatrice del segnale-α (SIRPα) di sopprimere la fagocitosi delle cellule tumorali rivestite di anticorpi .
Distribuzione spaziale
I CAF limitano la distribuzione delle cellule T in due modi. Possono escluderli fisicamente, come mediato dalla loro matrice extracellulare. La motilità delle cellule T era maggiore nelle regioni di fibronectina e collagene lassi rispetto alle aree di matrice densa che circondano i nidi tumorali. La collagenasi aggiunta per ridurre la rigidità della matrice o la chemochina CCL5 prodotta sperimentalmente dalle cellule tumorali ha aumentato il movimento a contatto con le cellule tumorali.
Possono anche escluderli tramite la biosintesi di CXCL12 . L'esaurimento condizionale di queste cellule dallo stroma di un tumore ectopico trapiantato e di un adenocarcinoma duttale pancreatico autoctono (PDA) ha permesso alle cellule T di controllare rapidamente la crescita del tumore. Tuttavia, l'esaurimento deve essere limitato alla TME, poiché queste cellule svolgono funzioni essenziali in diversi tessuti normali. La "riprogrammazione" delle cellule FAP + nella TME con un analogo della vitamina D può neutralizzarle. Un altro approccio può bloccare il loro meccanismo immunosoppressivo. In un modello di topo PDA preclinico, FAP + CAF hanno prodotto la chemochina CXCL12, che è legata alle cellule tumorali PDA. Poiché le cellule FAP + stromali si accumulano anche nelle lesioni infiammatorie non trasformate, questo "rivestimento" delle cellule tumorali può riflettere un mezzo con cui le cellule epiteliali "ferite" si proteggono dall'attacco immunitario. La somministrazione di un inibitore del recettore CXCL12 CXCR4 ha causato la rapida diffusione delle cellule T tra le cellule tumorali, ha arrestato la crescita del tumore e ha stimolato la sensibilità del tumore all'anti-PD-L1.
Implicazioni cliniche
Sviluppo di farmaci
Gli schermi terapeutici contro il cancro ad alto rendimento vengono eseguiti in vitro senza il microambiente di accompagnamento. Tuttavia, gli studi studiano anche gli effetti delle cellule stromali di supporto e la loro resistenza alla terapia. Questi ultimi studi hanno rivelato interessanti bersagli terapeutici nel microambiente, comprese integrine e chemochine . Questi sono stati ignorati dagli screening iniziali per i farmaci antitumorali e potrebbero anche aiutare a spiegare perché così pochi farmaci sono molto potenti in vivo .
I veicoli nanocarrier (~20–200 nm di diametro) possono trasportare farmaci e altre molecole terapeutiche. Queste terapie possono essere mirate a stravasare selettivamente attraverso la vascolarizzazione del tumore tramite l'effetto EPR. I nanocarrier sono ora considerati il gold standard della terapia antitumorale mirata perché possono colpire i tumori ipovascolarizzati, come i tumori della prostata e del pancreas. Questi sforzi includono capsidi proteici e liposomi . Tuttavia, poiché alcuni importanti tessuti normali, come il fegato e i reni, hanno anche endotelio fenestrato, la dimensione del nanocarrier (10-100 nm, con una maggiore ritenzione nei tumori osservata nell'uso di nanocarrier più grandi) e la carica (anionica o neutra) devono essere considerato. I vasi linfatici di solito non si sviluppano con il tumore, portando ad un aumento della pressione del liquido interstiziale , che può bloccare l'accesso al tumore.
Terapie
Anticorpi
L'anticorpo monoclonale Bevacizumab è clinicamente approvato negli Stati Uniti per il trattamento di una varietà di tumori prendendo di mira il VEGF-A , prodotto sia da CAF che da TAM, rallentando così l' angiogenesi .
Il targeting dei recettori di membrana immunoregolatori è riuscito in alcuni pazienti con melanoma, carcinoma polmonare non a piccole cellule , carcinoma della vescica uroteliale e carcinoma delle cellule renali. Nei topi, la terapia anti -CTLA-4 porta alla clearance dal tumore delle cellule T regolatorie Foxp3 + ( cellule T reg ) la cui presenza può compromettere la funzione delle cellule T effettrici. Allo stesso modo la terapia anti-PD-1/anti-PD-L1 blocca il recettore inibitorio PD-1. Altre reazioni inibitorie della TME potenzialmente più fondamentali (come nel cancro del colon-retto stabile dei microsatelliti , nel cancro ovarico, nel cancro alla prostata e nel PDA devono ancora essere superate. La TME sembra aiutare a escludere le cellule T killer dalle vicinanze delle cellule tumorali.
Inibitori della chinasi
Molti altri inibitori della chinasi di piccole molecole bloccano i recettori per i fattori di crescita rilasciati, rendendo così la cellula cancerosa sorda a gran parte della segnalazione paracrina prodotta da CAF e TAM. Questi inibitori includono Sunitinib , Pazopanib , Sorafenib e Axitinib , che inibiscono tutti i recettori del fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF-R) e i recettori VEGF (VEGFR). È stato anche dimostrato che il cannabidiolo (un derivato della cannabis senza effetti psicoattivi) inibisce l'espressione di VEGF nel sarcoma di Kaposi . Natalizumab è un anticorpo monoclonale che prende di mira una molecola responsabile dell'adesione cellulare (integrina VLA-4) e ha una promettente attività in vitro nei linfomi a cellule B e nelle leucemie .
La trabectedina ha effetti immunomodulatori che inibiscono i TAM.
liposomi
Le formulazioni liposomiali che incapsulano farmaci antitumorali per l'assorbimento selettivo nei tumori tramite l'effetto EPR includono: Doxil e Myocet , che incapsulano entrambi la doxorubicina (un intercalante del DNA e un comune chemioterapico); DaunoXome, che incapsula la daunorubicina (un intercalante del DNA simile); e Onco-TCS, che incapsula la vincristina (una molecola che induce la formazione di microtubuli, disregolando la divisione cellulare). Un altro nuovo utilizzo dell'effetto EPR deriva dal paclitaxel legato alle proteine (commercializzato con il nome commerciale Abraxane) dove il paclitaxel (una molecola che disregola la divisione cellulare tramite la stabilizzazione dei microtubuli) è legato all'albumina per aggiungere volume e favorire la somministrazione.