Na aptamerju temelječe strategije za krepitev imunoterapije pri TNBC 1. del

Preprost povzetek:

Trojni negativni rak dojke (TNBC) je agresiven podtip raka dojke s slabimi rezultati in omejenimi terapevtskimi možnostmi. Zanj je značilna izrazitejša imunogenost v primerjavi z drugimi podtipi raka dojke, kar nakazuje, da je imunoterapija uspešna strategija. Aptameri so kratki oligonukleotidi, ki podobno kot protitelesa prepoznajo svoj proteinski cilj z visoko specifičnostjo in afiniteto. Vendar pa imajo v primerjavi s protitelesi številne prednosti v smislu velikosti, proizvodnje, modifikacije in stabilnosti, zaradi česar so odlični kandidati za razvoj novih ciljnih terapij proti raku. Nedavno so bile za obnovitev imunoreaktivnega in protirakavega tumorskega mikrookolja razvite učinkovite strategije, ki temeljijo na aptamerju. Tukaj razpravljamo o najnovejših pristopih, katerih cilj je uporaba aptamerjev za izboljšanje ali obnovitev imunskega odziva proti raku pri TNBC.

Trojni negativni rak dojke je podtip raka dojke, ki ga je težko zdraviti in je nagnjen k ponovitvi in ​​metastazam ter je tesno povezan z imunostjo.

Študije so pokazale, da se trojno negativni rak dojke bistveno razlikuje od drugih vrst raka dojke na imunološki ravni. Trojni negativni rak dojke ima visoko stopnjo infiltracije imunskih celic in močan vnetni odziv, kar lahko povzroči večje težave pri zdravljenju in povečano stopnjo ponovitve. Poleg tega lahko nekatere beljakovinske molekule na površini trojno negativnega raka dojke inducirajo predstavitev antigena s strani imunskega sistema, kar dodatno stimulira imunski odziv.

Zato trenutno potekajo trikrat negativne raziskave raka dojke z imunoterapijo kot glavnim pristopom. Ena od raziskovalnih usmeritev je uporaba imunskega monitoringa za spremljanje učinkovitosti imunoterapije in imunskega stanja bolnikov; druga raziskovalna usmeritev je razvoj specifičnih imunskih celic, cepiv in imunomodulatornih zdravil za trojno negativni rak dojke za spodbujanje vloge imunskega sistema. Iz tega vemo, da je imuniteta zelo pomembna. Cistanche lahko bistveno izboljša imuniteto. Polisaharidi v mesu lahko uravnavajo imunski odziv človeškega imunskega sistema, izboljšajo stresno sposobnost imunskih celic in povečajo baktericidni učinek imunskih celic.

Kliknite dodatek cistanche deserticola

Povzetek:

Imunski sistem (IS) ima lahko ključno vlogo pri preprečevanju razvoja in napredovanja tumorja, kar je v zadnjih letih privedlo do razvoja učinkovitih imunoterapij raka. Kljub temu ostaja imunska utaja, zmožnost tumorjev, da se izognejo uničujoči imunosti gostitelja, ena od glavnih ovir, ki jih je treba premagati za čim večji uspeh zdravljenja. V tem kontekstu se hitro pojavljajo obetavne strategije, namenjene preoblikovanju tumorskega imunskega mikrookolja in spodbujanju protitumorske imunosti. Trojni negativni rak dojke (TNBC), agresiven podtip raka dojke s slabimi rezultati, je zelo imunogen, kar kaže, da je imunoterapija izvedljiva strategija.

Kot dokaz za to sta v zadnjem času že dve imunoterapiji postali standard oskrbe bolnikov s tumorji, ki izražajo PD-L1, ki pa predstavljata nizek odstotek bolnikov, zaradi česar so potrebni aktivnejši imunoterapevtski pristopi. Aptameri so kratki, visoko strukturirani enoverižni oligonukleotidi, ki se vežejo na svoje proteinske tarče z visoko afiniteto in specifičnostjo. V terapevtske namene jih uporabljamo na enak način kot monoklonska protitelesa; tako se aktivno raziskujejo različne strategije, ki temeljijo na aptamerju, da bi spodbudili odziv IS proti rakavim celicam. Namen tega pregleda je razpravljati o potencialu nedavno prijavljenih pristopov, ki temeljijo na aptamerju, za spodbujanje IS v boju proti TNBC.

Ključne besede:

imunski sistem; imunoterapija; aptamer; TNBC; aktivno ciljanje na raka.

1. Uvod

Trojni negativni rak dojke (TNBC) je podtip agresivnega raka dojke (BC), ki predstavlja približno 10–20 odstotkov vseh diagnosticiranih BC. Običajno prizadene mlajše ženske, obstaja večja verjetnost ponovitve in je povezana s slabšo splošno stopnjo preživetja v primerjavi z drugimi podtipi BC [1,2]. Izraz TNBC se nanaša na heterogeno skupino tumorjev z različnimi histološkimi, genomskimi in imunološkimi značilnostmi ter odzivom na terapijo, ki jim je skupno pomanjkanje estrogenskega receptorja, progesteronskega receptorja in receptorja epidermalnega rastnega faktorja 2 (HER2); tako bolniki s TNBC niso primerni za hormonsko ali anti-HER2 terapijo [2,3].

Na podlagi profiliranja izražanja genov so Lehman et al. [4] je prvotno razvrstil TNBC v šest različnih molekularnih podtipov, in sicer bazalnemu 1 (BL1), bazalnemu 2 (BL2), imunomodulatornemu (IM), mezenhimskemu (M), mezenhimskemu steblu (MSL) in luminalnemu androgenu. receptor (LAR). Kasneje sta bila podtipa IM in MSL odstranjena iz začetne klasifikacije, ker je bilo ugotovljeno, da njune transkriptomske lastnosti niso izpeljane iz tumorskih celic, temveč iz tumorsko infiltriranih limfocitov (TIL) oziroma s tumorjem povezanih stromalnih celic, ki so obilno prisotne v TNBC. tumorsko mikrookolje (TME) [5].

Drugo klasifikacijo TNBC so predlagali Burstein et al. [6], ki je potrdil štiri podtipe, o katerih poroča Lehman: LAR, M in dva BL. Bazalni podtipi, ki jih je opisal Burstein na podlagi imunskega signaliziranja, so razdeljeni na bazalno podobne imunsko zatrte, ki kažejo znižano regulacijo imunsko regulacijskih poti in citokinskih poti celic B celic, celic T in celic naravnih ubijalk (NK), ter bazalno podobne imunsko aktiviran, za katerega je značilna regulacija genov, ki nadzorujejo funkcije celic B, T celic in NK celic. Burstein in sodelavci so dokazali, da imajo imunosupresirani in imunoaktivirani tumorji najslabše oziroma najboljše prognoze. Obe klasifikaciji poudarjata podpis imunskega sistema (IS) kot pomemben prognostični dejavnik pri TNBC in potencialno tarčo pri zdravljenju nekaterih podtipov TNBC.

Zaradi omejenih možnosti molekularnih terapij in zelo heterogene narave teh tumorjev je TNBC najzahtevnejši BC za zdravljenje. Do danes standard oskrbe tako za zgodnjo kot za napredovalo TNBC ostaja kemoterapija, na splošno z uporabo kombiniranih režimov taksana, antraciklina, ciklofosfamida, cisplatina in fluorouracila [7,8]. Na žalost je učinkovitost kemoterapije omejena z visoko toksičnostjo za normalne celice [9]. Poleg tega se po kratkem začetnem odzivu na zdravljenje TNBC nagiba k ponovnemu pojavu v bolj agresivni in kemorezistentni obliki, ki kaže znatno visoko stopnjo patološke remisije [10]. Zato je vedno bolj potrebno identificirati specifične molekularne podpise, ki jih je mogoče usmeriti za vzpostavitev novih učinkovitih zdravljenj za TNBC. Leta intenzivnih raziskav TNBC so pripeljala do identifikacije prvih molekularnih terapij.

Prvi klinično validiran biomarker za zdravljenje TNBC je bil mutacijski status BRCA. Do 19 odstotkov bolnikov s TNBC nosi mutacije v genih, ki kodirajo BRCA1 in BRCA2, proteina, ki sodelujeta pri popravljanju prekinitve dvojne verige DNA, kar povzroči občutljivost na zaviralce poli-ADP-riboze polimeraze (PARP) [2,11]. Leta 2018 je Uprava za hrano in zdravila (FDA) odobrila dva zaviralca PARP, olaparib [12,13] in talazoparib [14], kot monoterapijo za zdravljenje bolnikov s tumorji z mutacijo BRCA. Trenutno se učinkovitost zaviralcev PARP raziskuje tudi pri TNBC divjega tipa BRCA [15].

TNBC je bolj imunogen kot drugi podtipi BC zaradi svoje velike nagnjenosti k ustvarjanju neoantigenov, ki jih lahko adaptivni IS prepozna kot "nesamostalne" [16], in prisotnosti infiltratov imunskih celic, ki so odgovorni za razvoj protitumorskih imunskih odzivov [17, 18]. Poleg tega približno 20 odstotkov TNBC izraža anti-programiran ligand celične smrti 1 (PD-L1) [19], površinski protein, ki veže receptorje proteina programirane celične smrti 1 (PD-1) na TIL-jih in izklopi njihovo dejavnost. Na ta način os PD-1/PD-L1 inducira imunosupresivni TME, ki je odgovoren za imunsko izogibanje tumorju. Vse te lastnosti so temeljni predpogoji za koristi imunoterapije. FDA je leta 2019 dejansko odobrila prvo imunoterapijo z monoklonskim protitelesom proti PDL1 atezolizumabu (mAb) za zdravljenje PD-L1-pozitivnih neoperabilnih, lokalno napredovalih in metastatskih TNBC v kombinaciji z nab-paklitakselom [20,21 ].

V naslednjih 2 letih je Pembrolizumab, anti-PD{2}} mAb, odobrila tudi FDA v kombinaciji s standardno kemoterapijo: najprej leta 2020 za bolnike z lokalno ponavljajočimi se neoperabilnimi ali metastatskimi TNBC in pozneje, leta 2021, za na novo diagnosticiran in operabilen TNBC v zgodnji fazi z dodajanjem protitelesa neoadjuvantni in adjuvantni kemoterapiji [22]. Vendar so omenjene terapije odobrene samo za TNBC, ki izražajo visoke ravni PD-L1, zaradi česar je treba najti nove strategije za razširitev uporabe imunoterapije za TNBC.

Nedavno je FDA odobrila prvi konjugat protitelesa in zdravila (ADC) kot drugo linijo zdravljenja za bolnike z neoperabilnim lokalno napredovalim ali metastatskim TNBC, ki so prejeli dve ali več predhodnih sistemskih terapij, vsaj eno od njih za metastatsko bolezen.

Ime tega ADC je sacituzumab govitekan, ki je sestavljen iz protitelesa humaniziranega trofoblastnega celičnega površinskega antigena -2, povezanega preko povezovalca s koristnim tovorom SN-38, aktivnega presnovka zaviralca topoizomeraze 1 irinotekana [23]. ].

Oligonukleotidni aptameri so zelo selektivne spojine, ki se pojavljajo kot alternativa ali dopolnilo mAbs za aktivno ciljanje na raka, in uporaba aptamerjev kot inovativnih terapevtskih sredstev pri različnih oblikah raka pri ljudeh, vključno s TNBC, hitro narašča [24]. V tem pregledu bomo najprej razpravljali o značilnostih aptamerjev proti biomarkerjem, povezanim z rakom, kot inovativnih terapevtikih. Nato se bomo osredotočili na nedavno nastale strategije na osnovi aptamerja, ki lahko preprečijo izogibanje imunosti in spodbudijo imunski odziv proti raku, pri čemer bomo razpravljali o njihovem potencialu za obvladovanje TNBC v prihodnji prihodnosti.

2. Aptameri za ciljno zdravljenje raka

Aptameri so sintetični, kratki, enoverižni oligonukleotidi DNA ali RNA, ki se zvijejo v edinstvene tridimenzionalne (3D) strukture, ki medsebojno delujejo z visoko afiniteto in specifičnostjo s tarčami različnih narav. Aptamerje so prvič odkrili leta 1990, ko sta dva dokumenta [25, 26] opisala in vitro tehnologijo SELEX (sistematična evolucija ligandov z eksponentno obogatitvijo) za ustvarjanje aptamerjev in uvedla izraz aptamer, ki izhaja iz latinske besede "Aptus" (prilegati se ) in starogrška beseda "meros" (del), kar pomeni "prilegajoči se deli" (slika 1).

Slika 1. Shematski prikaz vezave aptamerja na njegovo tarčo in ključni koraki metode SELEX. (a) Aptamer sprejme 3D strukturo, da se veže na svojo tarčo; (b) SELEX se začne z naključnimi knjižnicami zaporedij ssDNA ali RNA in obsega ponovljene kroge vezave na tarčo, ločevanje ciljno vezanih zaporedij od nevezanih in pomnoževanje vezanih zaporedij. Končno se obogatena knjižnica analizira s kloniranjem in sekvenciranjem ali, v najnovejših pristopih, se ligandi z visoko afiniteto identificirajo s sekvenciranjem naslednje generacije (NGS) in bioinformatiko. Ustvarjeno z BioRender.com (dostopano 2. marca 2023).

Selekcija in vitro se začne z ustvarjanjem kombinatorične knjižnice oligonukleotidov, od katerih vsak vsebuje osrednje naključno zaporedje, dolgo približno 20–100 nukleotidov, obdano z dvema fiksnima regijama, potrebnima za žarjenje primerjev med pomnoževanjem in transkripcijo in vitro (za izbiro aptamerjev RNA ). Knjižnica se inkubira s tarčno molekulo in izvede se korak razdelitve, da se oligonukleotidi, vezani na tarčo, ločijo od nevezanih nespecifičnih zaporedij. Tarče za SELEX lahko vključujejo peptide, beljakovine, presnovke, ogljikove hidrate, majhne organske molekule, druge strukturirane RNA in celo cele celice ali organizme ter različne izbirne sheme, ki so bile do sedaj opisane in prilagojene naravi tarče [27–29]. . Ko so eluirane s tarče, se zaporedja neposredno pomnožijo s PCR v primeru DNA-SELEX ali najprej reverzno prepišejo in nato pomnožijo v primeru RNA-SELEX. Pomnožene sekvence se uporabijo za ustvarjanje nove oligonukleotidne knjižnice, ki je podvržena nadaljnjemu krogu selekcije. S ponavljanjem več krogov inkubacije, delitve in pomnoževanja ta proces vodi do generiranja zaporedij z visoko afiniteto in specifičnostjo za tarčo (slika 1).

Aptamerje lahko štejemo za nukleinsko kislinsko različico proteinskih protiteles, ker imajo z njimi visoko vezavno afiniteto in specifičnost za tarčo (vrednosti Kd, 10-8-10-12 M) in imajo, podobno kot protitelesa, različne aplikacije, kot so elementi za prepoznavanje, vključno s terapevtiki, biosenzorji in diagnostiko [30].

Aptameri razlikujejo med zelo podobnimi člani iste družine beljakovin, izooblikami beljakovin in tudi beljakovinami, ki se razlikujejo v eni sami aminokislini [27]. Na primer, s kontrastnim presejanjem SELEX z agaroznimi kroglicami in magnetnimi kroglicami, povezanimi z divjim tipom oziroma mutantnimi proteini, so bili ustvarjeni aptamerji RNA, ki se lahko vežejo na p53R175, eno od žarišč mutacije p53, kar razlikuje mutantnega proteina od divji tip p53 [31].

Aptamerji lahko delujejo kot terapevtiki proti raku na različne načine (slika 2).

Slika 2. Zdravljenje proti raku na osnovi aptamerja. (a) Antagonistična terapija: aptamerji se vežejo na površinske tarče rakavih celic in zavirajo protumoralne poti. (b) Ciljna dostava zdravil: aptamerji, konjugirani z nanodelci, polnjenimi z zdravili, ali povezani z zdravili, se vežejo na celične površinske tarče in internalizirajo v rakave celice, kar povzroči selektivno znotrajcelično dostavo zdravil. (c) Genska terapija: aptameri, ki okrasijo majhne nanodelce z motečo RNA (siRNA) ali konjugirani neposredno na siRNA, se vežejo na tarče celične površine in internalizirajo v rakave celice, kar povzroči selektivno utišanje genov. (d) Imunoterapija: aptameri stimulirajo imunske celice proti rakavim celicam (za podrobnosti glejte besedilo). Ustvarjeno z BioRender. com (dostopano 2. marca 2023).

Kot se zgodi pri protitelesih, je delovanje aptamerja kot zdravila za zdravljenje raka odvisno od njegove sposobnosti, da se veže na z rakom povezano beljakovinsko tarčo in moti njegovo pravilno delovanje, s čimer končno zavira razvoj in napredovanje tumorja [27,32]. Druga možnost je, podobno kot mAbs, povezana s koristnimi obremenitvami v ADC [33], aptamerje proti edinstvenim biomarkerjem raka uporabiti kot orodje proti raku, tako da jih izkoristimo kot ciljna sredstva za transport terapevtskih molekul posebej na mesta tumorja [28, 34]. V zvezi s tem je zmožnost podmnožice celično usmerjenih aptamerjev, da se aktivno internalizirajo v ciljne celice prek receptorsko posredovane endocitoze ali mikropinocitoze [35,36] spodbudila področje intenzivnih raziskav, katerih cilj je razvoj modalitet, ki temeljijo na pametnih aptamerjih, za ciljno TNBC. zdravljenje s konjugacijskimi aptamerji s kemoterapevtiki [37], terapevtskimi RNA [38], majhnimi zaviralci [39] ali nanosistemi, obremenjenimi z zdravili [40,41], ki morajo vstopiti v celico, da izvajajo svojo protirakavo funkcijo.

Poleg tega nedavni pristopi prav tako poskušajo aptamerjem podeliti efektorske funkcije, značilne za protitelesa, aktivacije sistema komplementa [42]. Poleg tega je mogoče metode radioaktivnega označevanja, ki se uporabljajo za protitelesa, zlahka uporabiti za konjugacijo aptamerjev z radionuklidi, dobljeni konjugati pa imajo velik potencial v inovativnih teranostičnih aplikacijah [43]. Tudi če lahko aptamerje primerjamo s protitelesi glede na njihov način delovanja, ni dvoma, da imajo številne prednosti pri uspešni zamenjavi ali dopolnitvi tradicionalnih protiteles za aktivno ciljanje na raka (tabela 1) [44,45].

Prvič, imajo manjše velikosti (5–15 kDa) in bolj prilagodljive strukture v primerjavi s klasičnimi protitelesi, ki jim omogočajo, da lažje prodrejo v solidne tumorje in se vežejo na majhne in skrite tarče, ki so sicer nedostopne protitelesom [46]. Pomembno je, da proizvodnja identificiranih aptamerjev s kemično sintezo omogoča izogibanje variabilnosti od serije do serije in premaga drage in delovno intenzivne korake, ki so potrebni za proizvodnjo protiteles.

For more information:1950477648nn@gmail.com