Začetnost raka se sreča z imunostjo: od mehanizma do terapije (2. del)

Če želite izvedeti več informacij, kontaktirajtedavid.wan@wecistanche.com

Pri več vrstah raka so vpletene poti makrofagov in mikroglije in/ali dejavnikipro-tumorpolarizacija vključuje STAT3, jedrski faktor (NF)-kB in poti PI3Ky (Kaneda et al., 2016; Qian in Pollard, 2010). Med temi ima pomembno vlogo transkripcijski faktor STAT3. Makrofag STAT3 aktivirajo IL-6, L-10, ki izvirajo iz CSC, in/ali eksosomski tovor, kar povzroči uravnavanje genovspodbujanje tumorjaprogramiranje in inhibicija genov, ki kodirajo protitumorske citokine (Malyshev in Malyshev, 2015). Poleg tega inhibicija STAT3 odpravi polarizacijo protumorskih makrofagov, ki jo povzroči CSC, pri GBM (Gabru-siewicz et al., 2018; Wu et al., 2010; Yao et al. 2016), raku mehurja (Kobatake et al. 2020) in rak dojke (Weng et al., 2019). Pot NF-kB je bistvena za polarizacijo pro-tumorskih makrofagov, ki jo povzroči CSC, pri raku jajčnikov (Deng et al. 2015). Če povzamemo, študija polarizacije makrofagov, ki jo povzroči CSC, je identificirala vidne in terapevtsko uporabne poti makrofagov pri specifičnih vrstah raka (tabela 1).

Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o Cistanche

TAM-ji spodbujajo matičnost rakavih celic in nišo CSC Zrcaljenje dejanj CSC lahko TAM-ji podpirajo izvornost celic CSC in nišo CSC (slika 3). Niša je še posebej pomembna pri vzdrževanju samoobnove CSC, potencialu repopulacije in začetku tumorja. To podporno mikrookolje je sestavljeno iz rakavih celic, imunskih celic, mezenhimskih matičnih celic (MSC), fibroblastov, endotelijskih celic in komponent zunajceličnega matriksa (ECM) (slika 3; Plaks et al, 2015). Parakrini faktorji, pridobljeni iz teh različnih vrst stromalnih celic, igrajo vidno vlogo pri spodbujanju CSC matičnosti v niši. Natančneje, pri raku dojke in debelega črevesa MSC prispevajo k tvorbi niš CSC z izločanjem prostaglandina E2 (PGE2), IL-6, IL-8 in CXCL1 (Liet al.2012). Fibroblasti lahko inducirajo metastatsko nišo za CSC raka dojke prek izločanja POSTN (Malanchi et al, 2011). TAM proizvajajo dejavnike, ki omogočajo "diferenciranim" rakavim celicam, da pridobijo lastnosti, podobne CSC, in ohranijo matičnost CSC pri raku dojke (Lu et al, 2014),peroralni ploščatocelični karcinom(Li et al., 2019), karcinom ledvičnih celic (Yang et al., 2016), hepatocelularni karcinom (HCC) (Wang et al., 2016) in rak trebušne slinavke (Mitchem et al, 2013). Ustrezno temu izčrpavanje TAM-jev z inhibicijo receptorja faktorja 1, ki stimulira kolonije (CSF1R) in CC-motiva kemokinskega receptorja 2 (CCR2), zmanjša lastnosti CSC-jev, ki sprožijo tumor, v mišjih modelih (Mitchem et al, 2013). V GBM je podpora TAM niše CSC je odvisno od njegovega protumorskega fenotipa in reprogramiranje na protitumorski fenotip (z uporabo amfotericina Bor vitamina B3) oslabi izvor rakavih celic in tumorigenost in vitro in in vivo ter senzibilizira te tumorje za kemoterapijo (Sarkar et al, 2014). ,2020). Te ugotovitve poudarjajo terapevtski potencial prekinitve niše CSC z reprogramiranjem TAM proti protitumorskemu fenotipu.

Pomen TAM-jev v biologiji CSC je okrepljen z naraščajočim seznamom dejavnikov, ki izhajajo iz TAM-a in so vpleteni v vzdrževanje izvornosti CSC. Tabela 2 povzema te dejavnike in njihove domnevne mehanizme pri različnih modelih raka. EMT je pomemben proces, ki omogoča rakavim celicam, da pridobijo lastnosti, podobne CSC, in ohranijo izvor CSC (Biddle in Mackenzie, 2012). V celicah raka dojke je EMT povezan z uravnavanjem CD90 in EphA4, ki posredujeta fizične interakcije med CSC in TAM (Lu et al, 2014). Posledično lahko TAM dodatno pospešijo EMT celic raka dojke, s čimer inducirajo pozitivno povratno zanko za krepitev izvornosti CSC prek izločanja skupine citokinov, ki podpirajo CSC, kot so IL-6, IL-8 in IL-1 (Guo et al., 2019a; Let al., 2014; Valeta-Magara et al., 2019). Podobno kopičenje dokazov kaže, da TAM pri GBM (Hide et al, 2018), HCC (Fan et al, 2014; Wan et al, 2014), raku trebušne slinavke (Nomura et al, 2018; Saint al., 2015; Zhang et al. .,2019a) in rak jajčnikov (Raghavan et al.,2019) lahko spodbujajo EMT rakavih celic in/ali izločajo različne citokine, ki podpirajo CSC (vključno z IL-1, IL-6 in TGF -), s čimer spodbujajo matičnost CSC, napredovanje tumorja in odpornost na terapijo. Poleg citokinov lahko TAM posebej proizvedejo edinstvene dejavnike za podporo izvornosti CSC. Na primer, CCL5, pleiotrofin (PTN), globule-epidermalni rastni faktor-Val (MFG-E8) in CCL8 se prednostno izražajo in izločajo s TAM pri raku prostate (Huang et al, 2020), limfomu (Wei et al, 2019b). ), rak debelega črevesa in danke (CRC) (Jinushi et al, 2011) oziroma GBM (Zhang et al, 2020), kjer spodbujajo izvor CSC in napredovanje tumorja. Nazadnje, poleg topnih dejavnikov lahko TAM-ji spodbujajo CSC matičnost z neposrednimi interakcijami. Natančneje, pri raku dojke, jetrih in sinusoidnih endotelijskih celicah C tipa lektin je transmembranski protein, ki je močno izražen na TAM, ki sodeluje s hidrofilnim 3-členskim receptorjem A3 poddružine na rakavih celicah, da poveča izvornost (Liu et al., 2019). . Faktorji, ki izvirajo iz TAM, in fizične interakcije TAM-rakavih celic aktivirajo več poti v rakavih celicah, ki so ključnega pomena za vzdrževanje izvornosti. Te ključne poti CSC vključujejo STAT3, SHH in NOTCH (Han et al., 2015; Hirata et al., 2014; Zhang et al., 2019b), kot tudi PI3K/AKT, WNT/-catenin in NANOG (Morgan et al.). al, 2018; Wang et al, 2010b, 2019a; Wei et al, 2013; Zhang et al, 2019c). Razpoložljivi dokazi podpirajo stališče, da dejavniki, ki izhajajo iz TAM, aktivirajo te poti za izboljšanje ali ohranjanje izvornosti CSC (tabela 2). Med njimi se zdi, da je STAT3 najpomembnejši zaradi njegove močne regulacije genov, povezanih s steblom, in aktivacije poti, ki spodbujajo steblo, kot je NF-kB (Galoczova et al. 2018). Skladno s tem inhibicija STAT3/NF-kB odpravi izvornost, ki jo spodbuja TAM, pri raku dojke (Lu et al., 2014; Val-eta-Magara et al, 2019; Yang et al, 2013), HCC (Li et al, 2017; Wan et al, 2014), rak prostate (Huang et al, 2020), rak trebušne slinavke (Mitchem et al, 2013; Nomura et al., 2018) in CRC (Jinushi et al, 2011). Poti WNT/-katenin in SHH lahko v nekaterih okoljih spodbujajo tudi izvor CSC. Aberantna aktivacija signalizacije WNT, ki je pogosta pri številnih vrstah tumorjev, pogosto opredeljuje stanje CSC in vzdrževanje biologije CSC (de Sousa E Melo in Vermeulen, 2016). Sistemi celičnih kultur in mišjih modelov dokazujejo, da TAM aktivirajo pot WNT/-katenin v CSC in inhibicija te poti poslabša s TAM povzročeno regulacijo izvornosti CSC pri HCC (Chen et al., 2019b), raku prostate (Huang et al., 2020) in limfom (Wei et al, 2019b). Podobno je bila pot SHH vpletena v uravnavanje izvornosti CSC neposredno ali prek interakcije z drugimi potmi, povezanimi z izvornostjo, kot je TGF- (Takebe et al., 2015). V zvezi s TAM podprto CSC matičnostjo se CRC opira na pot SHH (Jinushi et al, 2011), rak trebušne slinavke na pot TGF- 1/SMAD2/3/NANOG (Zhang et al, 2019a), HCC na pot pot NOTCH (Wang et al. 2016), rak dojke na poti sarkoma v-src (Schmidt-Ruppin A-2) homologa virusnega onkogena (aviar) (SRC) (Lu et al, 2014) in glioma na zunajcelično regulirani poti kinaze 1/2 (ERK1/2) (Zhang et al. 2020). Skupaj te ugotovitve poudarjajo STAT3/NF-kB in WNT/-katenin kot ključni poti, odgovorni za TAM-inducirano CSC matičnost. Vendar pa raznolikost poti med številnimi vrstami raka poudarja potrebo po razvoju strategij, specifičnih za kontekst, za njihovo usmerjanje.

Preslušavanje CSC-MDSC

Vpliv CSC na biologijo MDSC

MDSC so heterogena populacija mieloidnih celic, ki vključujejo granulocitne ali polimorfonuklearne (PMN-MDSC) in monocitne (M-MDSC) podskupine (Gabrilovich in Nagaraj 2009). PMN-MDSC predstavljajo več kot 80 odstotkov vseh MDSC in M-MDSC. se lahko diferencirajo v TAM (Gabrilovich, 2017; Kumar et al., 2016). MDSC nastajajo v kostnem mozgu in jih rekrutirajo v tumorjetumorsko pridobljeni kemokini, kot sta CCL2 in CCL5. Podobno kot TAM imajo MDSC pomembno vlogo pri uravnavanju tumorske angiogeneze, rasti, metastaz in imunske supresije (Gabrilovich, 2017; Kumar et al 2016). Vse več dokazov je razkrilo tudi simbiotske interakcije med CSC in MDSC v TME, kjer CSC prispevajo k infiltraciji, širjenju in aktivaciji MDSC z izločanjem topnih faktorjev in eksosomov pri različnih vrstah raka (slika 4; tabela 3). V SCCHN v primerjavi s celicami CD44 CSC CD44* izločajo višje ravni IL-8, granulocitno-makrofagnega kolonijsko stimulirajočega faktorja (GM-CSF) in TGF- ter inducirajo večje populacije MDSC, ko so gojene skupaj z mononuklearne celice periferne krvi (PBMC) (Chika-matsu et al., 2011). V GBM GSC ne samo spodbuja diferenciacijo PBMC v M-MDSC prek izločanja eksosomov (Do-menis et al., 2017), ampak tudi aktivira MDSC za zaviranje imunskih odzivov prek izločanja faktorja zaviranja migracije makrofagov (MIF) (Otvos et al, 2016). Pri melanomu je izražanje miR-92 v celicah CD133 plus CSC zmanjšano v primerjavi s celicami CD133-, kar poveča izražanje TGF- preko poti x5 integrin/SMAD2, kar povzroči več PMN-MDSC v TME (Shidal et al, 2019). MDSCs spodbujajo CSC Stemness

Ko se MDSC infiltrirajo v TME, lahko recipročno spodbujajo izvornost CSC prek različnih mehanizmov pri številnih vrstah raka (slika 4; tabela 3). Pri raku jajčnikov MDSC inducirajo ekspresijo miR-101 in GM-CSF v rakavih celicah, kar poveča izvornost prek regulacije C-terminalnega vezavnega proteina corepressor gena-2 (CtBP2) (Quiet al, 2013) in aktivacijo poti STAT3 (Li et al., 2020). Pri multiplom mielomu PMN-MDSC sprožijo ekspresijo piwi-delujoče RNA piRNA-823 v rakavih celicah, ki spodbuja izvornost z aktivacijo DNA metiltransferaze 3B (DNMT3B), da olajša metilacijo DNA (Ai et al., 2019). ). Čeprav ti podatki poudarjajo bistveno vlogo MDSC pri spodbujanju izvornosti rakavih celic, se identitete dejavnikov, ki izhajajo iz MDSC, pri teh vrstah raka še vedno pojavljajo. Opozoriti je treba, da se spet zdi, da je STAT3 ena od ključnih poti, odgovornih za steblo. Pri raku dojke in trebušne slinavke MDSC izločajo IL-6 (pri obeh vrstah raka) in dušikov oksid (pri raku dojke), da aktivirajo poti STAT3 in NOTCH za spodbujanje stebla (Panini et al, 2014; Peng et al, 2016). . Pri raku dojke aktivirani STAT3 spodbuja aktivacijo NOTCH, kar posledično olajša vztrajno aktivacijo STAT3 in tako ustvari povratno zanko za krepitev izvornosti (Peng et al., 2016). Poleg stebla lahko NOS2, pridobljen iz M-MDSC, spodbuja tudi EMT z aktivacijo poti STAT3, ki poganja širjenje rakavih celic in metastaze (Ouzounova et al, 2017). V CRC lahko PMN-MDSC izločajo eksosomski S100A9 za spodbujanje raka matične celice z aktivacijo poti STAT3 in NF-kB, ki se še dodatno poveča v hipoksičnih pogojih (Wang et al., 2019b),

vzpostavljanje NF-kB pri MDSC-induciranem steblu. Dejansko so MDSC glavni vir PGE pri več vrstah raka (npr. rak jajčnikov, materničnega vratu in endometrija; Komura et al., 2020; Kuroda et al., 2018; Yokoi et al., 2019), ki lahko spodbuja izvornost rakavih celic z aktiviranjem NF-B prek poti prostanoidnega receptorja 4 tipa E (EP4)-Pl3K in EP4-mitogen-aktivirane proteinske kinaze (MAPK) (Wang et al, 2015). Tako so številni dejavniki in poti podlaga za interakcije MDSC-CSC, STAT3 in NF-kB pa sta spet zelo vidna.

Preslušavanje celic CSC-T

Vpliv CSC na biologijo celic T

Računalniške analize so pokazale tudi korelacije med izvorom rakavih celic inT celice CD8tpri širokem razponu vrst raka (Miranda et al., 2019). Pri SCCHN, GBM in melanomu je visoka stopnja stebla povezana z nizko izraženostjo antigenov, povezanih z rakom, in imunostimulirajočih molekul (npr. CD86, CD40, glavni histokompatibilni kompleks [MHC] Il, prenašalec, povezan z obdelavo antigena, histokompatibilni levkocitni antigen [HLA]-A2, melanomski antigen, ki ga prepoznajo T-celice 1, melanomski zaviralec apoptoze, ploščatocelični karcinom požiralnika New York 1 in melanom- povezani antigen-A) in visoko izraženost zaviralcev imunske kontrolne točke (npr. PD-L1; Chikamatsu et al., 2011; Schatton et al., 2010; Wei et al., 2010). V skladu s temi korelacijami CSC uravnavajo sestavo in delovanje celic T prek več eksperimentalno potrjenih mehanizmov (slika 4; tabela 4). Prvič, pri GBM GSC proizvajajo TGF-, CCL2 in galektin -3, ki zavirajo aktivacijo in proliferacijo CD8 plus in CD4 plus celic T (Wei et al, 2010). Drugič, eksosom GSC tenascin-C (TNC) vključi x5 1 in a5 6 integrine na celicah T, da zniža signalizacijo AKT/mTOR in zavira aktivacijo in proliferacijo celic T (Domenis et al, 2017; Mizaei et al. al, 2018). Nazadnje, pri raku prostate CSC izločajo TNC, da zavirajo aktivacijo in proliferacijo CD8 plus in CD4 plus T celic prek interakcije z x5 1 integrinom na T celicah (Ja-chetti et al., 2015).

Celice T-reg so imunosupresivna podskupinaCD4 plus T celiceznačilna je ekspresija forkhead box P3 (FoxP3) in promocija tumorja prek inhibicije efektorskih celic T (Togashi et al, 2019). CSC pritegnejo in aktivirajo celice T-reg prek različnih topnih faktorjev (slika 4; tabela 4), vključno z predvsem TGF-, ki nadzoruje pridobivanje in širjenje celic T-reg. Na primer, CSC lahko proizvedejo visoke ravni TGF- pri SCCHN (Chikamatsu et al., 2011), GBM (Wei et al., 2010) in melanomu (Shidal et al, 2019), kar posledično spodbuja celice T-reg. rekrutiranje in širjenje z aktivacijo poti integrina/mate a5 proti dekapentaplegičnemu homologu 2 (SMAD2), s čimer inducira apoptozo celic T in zavira proliferacijo in aktivacijo celic T. Poleg tega se je izkazalo, da več članov družine kemokinov CC, kot so CCL1 (Xu et al, 2017a), CCL2 (Wei et al, 2010) in CCL5 (You et al., 2018), močno proizvajajo CSC v različne vrste raka, kjer lahko spodbudijo infiltracijo T-reg celic v TME. TGF- in specifični kemokini, ki jih izloča CSC, skupaj igrajo ključno vlogo pri pridobivanju in širjenju celic T-reg v TME. T celice uravnavajo izvornost CSC

Pojavljajoči se dokazi kažejo, da lahko različne podskupine celic T uravnavajo izvornost CSC (slika 4; tabela 4). Pri GBM medij, kondicioniran s T-celicami, zavira samoobnovo GSC prek izločanja TNF- in interferona (IFN)-r (Mirzaeiet al, 2018). Pri NSCLC so CD8 in celice T glavni vir IFN-Y, kjer je nizek ravni IFN- spodbujajo izvornost CSC prek aktivacije poti PI3K/AKT/NOTCH1, visoke ravni IFN-y pa inducirajo apoptozo rakavih celic prek aktivacije poti Janus kinaze 1 (JAK1)/STAT1/kaspaze (Song et al., 2019). ).Pri raku trebušne slinavke infiltrirane celice Th2 proizvajajo citokine-4 in IL-13 za aktiviranje poti JAK1/STAT6 v rakavih celicah, kar posledično poveča glikolizo, ki jo poganja MYC (Dey et al, 2020), anabolični proces, ki podpira izvornost CSC (Chen et al, 2020b; Sancho et al., 2015). Poleg izločanja topnih faktorjev lahko celice T uravnavajo izvornost CSC prek mehanizma neposrednega stika med celicami pri raku dojke, kjer lahko sorodne nelitične interakcije med celicami CD8 plus T in rakavimi celicami spodbujajo izvornost rakavih celic (Stein et. al., 2019).

Poleg efektorskih T celic lahko tudi T-reg celice in Th17 celice uravnavajo matičnost. Na primer, pri AML celice T-reg izločajo IL-10 za spodbujanje matičnih celic levkemičnih matičnih celic prek aktivacije poti PI3K/AKT/OCT4/NANOG (Xu et al., 2017b). Učinek celic T-reg na spodbujanje matične celice je opažen tudi pri raku dojke, kjer topni faktorji neznanih celic reg uravnavajo poti, povezane z matično celico: SOX2; NANOG; in OCT4 (Xu et al, 2017a). Pri HCC celice T-reg izločajo TGF- za podporo izvornosti CSC s spodbujanjem EMT (Shi et al, 2018a; Xu et al, 2009), medtem ko pri CRC T-reg- celično pridobljeni TGF- poganja dediferenciacijo rakavih celic (Nakano et al, 2019), kar kaže na kontekstno specifična dejanja TGF- v CSC. Ta opažanja so skladna z znanimi zelo kontekstualnimi funkcijami TGF- pri raku (Massagué, 2008). Čeprav je Th17 podmnožica celic T pomočnic, ki posredujejo pri protitumorskih imunskih odzivih (Guery in Hugues, 2015), IL-17 iz celic Th17 ali celic CD4 plus T prav tako spodbuja izvornost CSC z aktivacijo NF-kB in poti p38 MAPK pri raku jajčnikov in trebušne slinavke (Kiang et al., 2015; Zhang et al., 2018) in pot STAT3 pri raku želodca (Jiang et al., 2017). Poleg tega se lahko IL-17 regulira navzgor v celicah T-reg v hipoksičnih pogojih, kar posledično spodbuja izvor CSC v CRC (Yang et al., 2011). Tako različne podskupine celic T prispevajo k vzdrževanju CSC prek različnih mehanizmov, ki vključujejo topne faktorje in stik med celicami.

Terapevtski potencial prestrezanjaCSC-imunskiPreslušavanje celic

Ciljanje na preslušavanje CSC-TAM

Glavna predklinična in klinična prizadevanja so bila namenjena usmerjanju različnih bioloških značilnosti in ključnih signalnih poti CSC in TAM, kot je bilo predhodno pregledano (Agliano et al., 2017; Pathria et al., 2019; Zhao et al., 2018). Kot je povzeto na sliki 5, klinična preskušanja, ki lahko ciljajo na biologijo CSC, vključujejo zaviralce poti SHH, NOTCH, WNT/-catenin, STAT3 in NANOG (Agliano et al., 2017; Zhao et al., 2018) in anti-CD44 protitelesa (Menke-van der Houven van Oordt et al., 2016). Do danes je bil zaviralec SHH, vismodegib, odobren za metastatski ali lokalno napredovali karcinom bazalnih celic (Sekulic et al., 2012), potekajo pa tudi klinična preskušanja učinkovin, ki ciljajo na pridobivanje makrofagov (CR2, CXCR4, integrinska podenota alfa 4 [ITGA4). ] in zaviralci ITGA5), polarizacija (toll-like receptor 4 [TLR4], aktivatorji TLR7, TLR9 in CD40 ter zaviralec PI3Ky) in preživetje (zaviralci CSF1R; Gregoire et al., 2020; Pathria et al., 2019). Vendar pa kljub privlačnosti učinkovin, ki ciljajo na CSC, niso opazili dramatičnih odzivov, morda zaradi pomanjkanja resnično specifičnih tarč CSC (Agliano et al., 2017; Turdo et al., 2019) kot tudi zaradi visoke plastičnosti CSC, ki omogoča izgubo in ponovno pridobitev stebla

pod različnimi pogoji TME (Agliano in sod., 2017; Müller in sod., 2020; Plakset sod., 2015). Podobno so terapije, usmerjene na TAM, kot je inhibicija CSF1R, pokazale skromne protitumorske odzive pri GBM, deloma zaradi odpornost, ki jo daje aktivirano signaliziranje Pl3K v celicah glioma (Quail et al, 2016).

Mamljivo je špekulirati, da bi lahko bolj namerno ciljanje na prepletene soodvisnosti CSC in TAM ter njihove plastičnosti v posebnih kontekstih prineslo močnejše odzive. Na primer, IL-6/STAT3 in Pl3K sta bistvenega pomena za regulacijo CSC-debla in makrofagne pro-tumorske polarizacije pri mnogih tipih tumorjev; zaviranje teh poti je pokazalo protitumorsko delovanje (Agliano et al., 2017; Kobatake et al., 2020; Pathria et al. 2019; Weng et al. 2019). Poleg tega bi lahko izbira bolnikov z visokimi podpisi CSC in TAM izboljšala odzive na dejavnike, ki ciljajo na te poti (Agliano et al, 2017; Pathria et al, 2019). Takšna preskušanja bi lahko dodatno koristila farmakodinamični oceni, ali lahko ta sredstva modulirajo te poti in z njimi povezano tumorsko biologijo (slika 5). Nazadnje, glede na plastičnost tega sistema je treba te farmakodinamične študije dopolniti z integriranimi omičnimi analizami prilagoditvenih odzivov na te terapevtske posege, ki lahko dodatno informirajo kombinirana preskušanja sinergističnih učinkovin.

Privlačna strategija za prekinitev preslušavanja CSC-TAM lahko vključuje blokado poti CD47-signalne regulativne beljakovine alfa (SIRPa). CD47 je transmembranski protein, izražen na CSC in rakavih celicah, ki deluje kot signal "ne jej me" (Cioffi et al. 2015); interakcija CD47 s SIRPa na makrofagih povzroči zaviranje fagocitoze s TAM (Matozaki et al, 2009). Terapija proti CD47 poveča fagocitozo CSC in vitro in zmanjša obremenitev tumorja in vivo (Chan et al, 2009; Cioffi et al., 2015; Majeti et al., 2009), ki se še poveča, če to terapijo kombiniramo s kemoterapijo (Cioffi et al, 2015). Poteka več kliničnih preskušanj monoklonskih protiteles proti CD47 (Hu5F9-G4, SFR231, CC-90002 in IBlI188) in zaviralcev majhnih molekul (TTI-621 in ALX148) (slika 5 ; Gregoire et al., 2020; Pathria et al., 2019). Še ena priložnost za motenje središč preslušavanja CSC-TAM pri ciljanju na topne dejavnike, ki vzajemno podpirajo vsak tip celice. Na primer, dokazano je, da zaviranje za CSC specifičnega POSTN in z njim povezane poti (Zhou et al, 2015) ali CCL5, ki izhaja iz TAM (Huang et al, 2020), prekine preslušavanje CSC-TAM, zavira rast tumorja in podaljša preživetje. pri mišjih modelih GBM in raka prostate.

Če pogledamo bolj običajno, so kemoterapije standardne oskrbe pokazale omejeno obljubo za napredovalo metastatsko bolezen zaradi hude toksičnosti in hitrega razvoja odpornosti. Ker imajo CSC in TAM ključno vlogo pri razvoju odpornosti na zdravila (Agliano et al., 2017; De Palma in Lewis, 2013), bi lahko motnja preslušavanja CSC-TAM izboljšala njegov odziv na kemoterapijo. V tem smislu CSC v kemorezistentnih tumorjih izločajo citokine, da ustvarijo pro-tumorogeno mikrookolje z zasukanjem makrofagov proti fenotipu tumorja predpasnika (Yama-shiniest al., 2014). Dejansko izčrpavanje TAMsreduje CSCstem-ness zavira metastaze in izboljša kemoterapevtsko odzivnost pri raku trebušne slinavke (Mitchem et al, 2013). Mehansko gledano TAM spodbujajo CSC matičnost in kemorezistenco s sproščanjem MFG-E8, ki lahko sproži aktivacijo poti STAT3 in SHH v CSC CRC (Jinushi et al, 2011). Tako vse več dokazov kaže na potencial ciljanja na vezja CSC-TAM za nova zdravljenja raka kot tudi za izboljšanje učinkovitosti kemoterapije.

CiljanjeCSC-MDSCPreslušavanje

Pomen MDSC pri spodbujanju rasti tumorja, metastaz, angiogeneze, matičnih celic CSC in imunske supresije je motiviral testna sredstva, ki zavirajo MDSC (Fleming et al, 2018). Strategije inhibicije MDSC ciljajo na novačenje (npr. inhibicija CCR5 in CXCR2), spodbujajo izčrpavanje (npr. zaviralci tirozin-kinaze in kemoterapevtiki) in blokirajo imunosupresivno aktivnost (npr. inhibicija STAT3, fosfodiesteraze-5 in razreda I histonske deacetilaze; Fleming et al., 2018). Vendar pa razvoj terapij, usmerjenih na MDSC, ovirata heterogenost MDSC in pomanjkanje celičnih markerjev (Lu et al., 2019). To pomeni, da so MDSC heterogene nezrele mieloidne celice, sestavljene iz PMN-MDSC in M-MDSC, ki imajo različne biološke funkcije. Trenutna sredstva, usmerjena na MDSC, lahko ciljajo na podskupine MDSC in druge tipe celic v TME. Poleg tega je pomanjkanje specifičnih markerjev za človeške MDSC in identifikacija enakovrednih mišjih MDSC oviralo translacijske raziskave. Končno se lahko gostota MDSC in stanja aktivacije dinamično spreminjajo v TME.

Ne glede na te izzive je vredno razmisliti o več strategijah, ki ciljajo na preslušavanje CSC-MDSC. Ena od strategij bi bila ciljati na STAT3, ki je dvojno bistven za vzdrževanje CSC in infiltracijo/aktivacijo MDSC, inhibicija STAT3 pa je pokazala močno protitumorsko delovanje, povezano z okvarjenim izvorom CSC in infiltracijo/aktivacijo MDSC v modelih miši z rakom (Fleming et al. ,2018; Peng et al, 2016). Druga strategija bi bila ciljanje na topne dejavnike, ki spodbujajo preslušavanje CSC-MDSC. Na primer, inhibicija MIF, ki izhaja iz CSC, ali IL-6, ki izhaja iz MDSC, podaljša preživetje pri mišjih modelih GBM (Otvos et al, 2016) in raka dojke (Peng et al., 2016). Tretja strategija bi vključevala nevtralizacijo simbioze CSC-MDSC, ki jo stimulira eksosom. Natančneje, knockdown S100A9 v eksosomih MDSC poslabša aktivacijo STAT3 in zavira rast tumorja v mišjih modelih CRC (Wang et al, 2019b). Ti različni mehanistični vpogledi skupaj kažejo na prekinitev poti IL-6/STAT3 kot strategijo za motenje preslušavanja CSC-MDSC in zaviranje rasti tumorja. CiljanjeCelica CSC-TPreslušavanje

Simbiotske interakcije med CSC in celicami T lahko ponudijo tudi več natančnih terapevtskih strategij. Prvič, pri raku dojke je bilo dokazano, da blokada podpornih faktorjev T-reg celic, pridobljenih iz CSC, kot je CCL1, znatno zavira rast tumorja in infiltracijo celic T-reg (Xu et al, 2017a). Podoben protitumorski učinek so opazili pri mišjem modelu raka trebušne slinavke z inhibicijo podpornih dejavnikov matičnih celic, ki izvirajo iz T-celic, kot je IL-17, ki izvira iz celic Th17, kar je močno oslabilo rast tumorja in CSC steblo (Xiang et al, 2015). Drugi pristop je izkoriščanje potenciala imunoterapije, ki temelji na T-celicah, zlasti zaviranja imunske kontrolne točke (ICI). Protitumorska učinkovitost ICl je povezana z izražanjem molekul imunske kontrolne točke, kot je PD-L1, v TME (Ravindran et al., 2019). Po aktivaciji poti STAT3 in NOTCH3/mTOR (Lee et al, 2016; Mansour et al., 2020) CSC izražajo višje ravni PD-L1 v primerjavi z ne-CSC pri številnih vrstah raka, vključno z GBM, melanomom, SCCHN, CRC raka dojk, raka želodca in raka jajčnikov, pri katerih lahko PD-L1 dodatno spodbudi izvornost CSC in tako povzroči pozitivno povratno zanko (Gao et al, 2019; Gupta et al., 2016; Ravindran et al., 2019; Wei et al., 2019a). Poleg tega se lahko ravni PD-L1 pomnožijo po simbiotičnih interakcijah CSC-imunskih celic. Na primer, MDSC lahko spodbujajo steblo in povečajo PD-L1 v CSC z aktivacijo poti PI3K/AKT/mTOR (Komura et al, 2020). Posledično CSC izločajo eksosome za uravnavanje PD-L1 v makrofagih preko aktivacije poti STAT3 (Gabrusie-wicket al, 2018). Te ugotovitve skupaj kažejo na potencialno uporabnost IClagentov, koncepta, ki ga podpira anti-PD1 terapevtska izboljšava protitumorske aktivnosti cepiva CSC v mišjem modelu raka mehurja (Shi et al., 2018b). Tretji pristop bi bil razvoj kombiniranih terapij, ki bi ciljale na preslušavanje CSC-imunskih celic in imunske kontrolne točke. ICU dajejo izjemne odzive pri nekaterih bolnikih z rakom; vendar večina bolnikov nima odgovorov. Mehanske študije so pokazale, da je učinkovitost ICU močno odvisna od TME (Murciano-Goroff et al., 2020). TAM, MDSC in celice T-reg so najpomembnejše imunske celice v TME, kjer tvorijo simbiotske interakcije s CSC, medsebojno delujejo in zavirajo delovanje celic T (slika 4). Mehansko gledano lahko TAM in MDSC zavirajo protitumorske imunske odzive, posredovane s celicami T, z visoko izraženostjo molekul imunske kontrolne točke (npr. PD-L1, PD-L2, CD80 in CD86), proizvodnjo imunosupresivnih citokinov (npr. IL-10 in TGF-) in rekrutiranje imunosupresivnih T-reg celic v TME (Engblom et al., 2016; Kumar et al., 2016; Manto-vani et al, 2017). Te študije poudarjajo obljubo terapij, usmerjenih na TAM ali MDSC, za izboljšano učinkovitost ICl. Vse več dokazov namreč dokazuje, da so terapije, usmerjene v makrofage, kot je aktivacija fagocitoze makrofagov (Lian et al., 2019; Liu et al., 2018) ali reprogramiranje TAM iz pro- v protitumorske fenotipa (Baer in sod., 2016; Guerriero in sod., 2017; Kaneda in sod., 2016; Zhu in sod., 2014), sinergirajo z ICl v več modelih raka miši. Podobno ciljane terapije na MDSC z zaviranjem infiltracije MDSC (Flores-Toro et al., 2020; Highfillet sod., 2014; Liao et al., 2019; Zhao et al., 2020) ali blokiranjem aktivacije MDSC (Davis et al. 2017; Liu et al., 2020; Lu et al., 2017), kažejo močno sinergijo z ICU v modelih miši. Te predklinične študije so spodbudile poskuse kombinirane terapije za številne vrste raka (Hou et al., 2020; Pathria et al., 2019).

Zaključne opombe in perspektive v prihodnosti

Genetska paradigma je prevladovala v našem pristopu k zdravljenju raka, kar je ustvarilo veliko učinkovin, ki ciljajo na onkogene dogodke v rakavih celicah. V zadnjih letih je uspeh ciljanja na imunost in angiogenezo povečal zanimanje za tarče, ki delujejo v ekosistemu TME. Ta pregled je posebej katalogiziral molekularna vezja, na katerih temeljijo vzajemne interakcije med CSC in imunskimi celicami, vključno s TAM, MDSC in celicami T, pri vzdrževanju tumorja. Ta dvosmerni presluh se kaže na več ravneh, vključno z rekrutacijo in aktivacijo imunskih celic, ki jih usmerja CSC, ter vlogo teh imunskih celic pri spodbujanju izvornosti rakavih celic in vzpostavljanju podporne niše CSC. Molekularna karakterizacija simbioze CSC-imunskih celic je odkrila potencialne terapevtske strategije, vključno z dvojnim usmerjanjem vitalnih poti, aktiviranih tako v CSC-jih kot v imunskih celicah (npr. STAT3 in PI3K, ki motijo ​​molekule, odgovorne za fizične interakcije CSC-imunskih celic (npr. CD 47-SIRPa) in nevtralizirajočih topnih faktorjev, ki vzajemno podpirajo tako CSC kot imunske celice (npr. IL-6). Skupaj pojasnitev teh simbiotskihCSC-imunoceličnih interakcij je tudi razkrilo osrednjo vlogo teh novih molekularnih mehanizmov pri spodbujanju tumorigeneze, metastaz in odpornosti na kemoterapijo. Tako lahko ciljanje na to molekularno vezje prekine soodvisnost CSC-imunskih celic in poveča učinkovitost običajnih terapij.

Čeprav naše znanje o preslušavanju CSC-imunskih celic dozoreva, bo treba odgovoriti na več vprašanj, da bi učinkovito in sistematično pretvorili mehanistične vpoglede v nove terapevtske posege. Prvič, številne študije, ki preučujejo preslušavanje CSC-imunskih celic, so se zanašale na modele sokulture celičnih linij ali izolirane celice iz tumorskih tkiv, kar poudarja potrebo po dopolnilnih študijah z uporabo modelov in vivo, genetske validacije in dinamičnih analiz TME z uporabo sledenja rodu in tehnologije slikanja z mikro pozitronsko emisijsko tomografijo (microPET)/računalniško tomografijo (CT). Takšne in vivo modele bi lahko dopolnili z organoidnimi kulturami, za katere se zdi, da bolj zvesto povzemajo značilnosti svojih izvornih tkiv (Baker, 2018). To pomeni, da bi lahko organoidi rakavih celic in kokulture imunskih celic služili kot bolj robustni in zmogljivejši modelni sistemi za preučevanje dinamičnih in vzajemnih interakcij med CSC in imunskimi celicami ter za testiranje terapevtskih sredstev, ki ciljajo na preslušavanje CSC-imunskih celic. Drugič, izjemna plastičnost in heterogenost obeh CSC (prehajanje med matičnimi in ne-matičnimi stanji) in imunskih celic (vključno s prehodi znotraj in med vrstami celic, kot je prehod čez fenotipski spekter v TAMs, diferenciacija MDSC v PMN- Podskupine MDSC in M-MDSC ter diferenciacija M-MDSC in TAM) poudarjajo izzive pri prepoznavanju kontekstno specifične narave različnih kritičnih CSC-imunskih celičnih vezij na različnih stopnjah tumorja in pri različnih vrstah raka, kot tudi spremembe v CSC - interakcije imunskih celic, ki so posledica terapevtskih posegov. Tako bo izkoriščanje celotnega potenciala ciljanja na preslušavanje CSC-imunskih celic zahtevalo obsežno uporabo siRNA-seq za identifikacijo novih subpopulacij in opredelitev fizioloških stanj CSC-jev in imunskih celic, kot tudi njihovega preslušavanja v specifičnih tumorskih kontekstih in ob izpostavljenosti določenim terapije. Takšno revizijo ene celice je treba dopolniti s funkcionalnimi in genetskimi analizami z uporabo modelnih sistemov in vivo za identifikacijo in validacijo ciljev in mehanizmov, ki urejajo soodvisnost CSC-imunskih celic. Glede na število vključenih dejavnikov bispecifična protitelesa dvojno ciljajo na ključne dejavnike, ki delujejo usklajeno vCSC-imunska celicaje treba upoštevati vezje. Tretjič, pri mnogih vrstah tumorjev se zdi, da je pot IL-6/IL-6R/STAT3 najvidnejši in najpomembnejši dejavnik navzkrižnega pogovora med CSC in imunskimi celicami, kar dokazuje ugotovitev, da farmakološka inhibicija poti IL-6R/STAT3 poslabša napredovanje tumorja in zmanjša izvornost CSC, TAM in MDSC pri raku mehurja, raku dojke in mišjih modelih HCC (Kobatake et al., 2020; Peng et al. , 2016; Wan et al., 2014). Vendar je potrebna podrobnejša preiskava delovanja teh zdravil, saj ciljajo tudi na druge stromalne celice v TME. To pomeni, da protitumorska dejanja morda niso povezana s preslušavanjem CSC-imunskih celic in/ali lahko ciljajo na stromalne celice z nasprotnimi učinki na CSC, TAM in MDSC. V zvezi s tem bi bili gensko spremenjeni mišji modeli koristni za seciranje neštetih vlog poti IL-6/L-6R/STAT3 posebej v CSC, TAM, MDSC in/ali T-celicah v primerjavi z druge celice znotraj ekosistema TME. Nenazadnje so poleg TAM, MDSC in T celic nepristranske analize podatkovnih nizov TGGA pokazale, da je visoka izvornost rakavih celic povezana z zmanjšanimi NK celicami (Miranda et al, 2019), kar kaže na potencialno preslušavanje CSC-NKcelic. CSC so na splošno dovzetni za ubijanje z aktiviranimi NK celicami; vendar vedno več dokazov kaže, da so CSC lahko odporne na celice NK pri nekaterih vrstah raka, kot so GBM, AML in rak dojke (Sultan et al, 2017). Nastajajoči dokazi kažejo, da je aktivnost celic NK proti CSC v veliki meri odvisna od TME in da lahko aktivacijo celic NK zavrejo TAM, MDSC in T-reg celice (Bruno et al, 2019; Ghiringhel et al, 2006; Kmeta et al, 2017). Poleg celic NK zelo omejeni dokazi kažejo, da je matičnost rakavih celic povezana s prisotnostjo dendritičnih celic (DCS), B-celic (Hsuet al., 2018; Miranda et al., 2019) in nevtrofilcev (Hira et al. ,2015; Hwang et al.,2019). Vendar je narava preslušavanja med CSC in temi štirimi vrstami imunskih celic (NK celice, B celice, DC in nevtrofilci) večinoma neznana. Zato bodo nadaljnje študije, ki označujejo takšno preslušavanje, kot tudi odnos teh štirih vrst celic z drugimi imunskimi celicami, vključno s TAM, MDSC in celicami T, utrle pot razvoju novih in učinkovitejših imunoterapij.

Če povzamemo, smo predstavili vse več dokazov, ki nakazujejo interakcije med CSC in imunskimi celicami kot gonilo razvoja tumorja, ki vključuje številne znake raka, in kot modulatorje odziva na terapevtske posege. Izkoriščanje terapevtskega potenciala teh interakcij bo zahtevalo strogo validacijo tarč in mehanizmov, na katerih temelji ta simbiotski odnos, ter globlje razumevanje specifičnih bioloških kontekstov, v katerih igrajo bistveno vlogo pri omejevanju hitrosti pri vzdrževanju tumorja. Uspešno doseganje tega cilja bi zelo koristilo bolnikom z rakom.