Цялостен преглед на цикъла на имунитет срещу рак (CIC) при HPV-медииран рак на маточната шийка и перспективи за нововъзникващи терапевтични възможности Част 2
Jul 31, 2023
2.2. Улавяне и обработка на антиген (стъпка 2)
Антиген-представящите клетки (APC) се характеризират с наличие на рецептори за разпознаване на образи (PRRs) на външната повърхност на тяхната мембрана, която има способността да разпознава широк спектър от екзогенни (свързани с патогени молекулярни модели - PAMPs) и ендогенни антигени (увреждащи -свързани молекулярни модели — DAMPs) [68]. Свързването на антиген с PRRs задейства сигнални пътища, които позволяват интернализация, обработка и последващо представяне на адаптивни имунни клетки (CIC-стъпка 2) [68]. Промени в тези механизми също са наблюдавани по време на развитието на CC. Проучванията показват, че една от основните причини за персистирането на HPV инфекцията е способността на вируса да наруши рецептора и сензора на вродения имунитет и по този начин да избегне имунната система на гостоприемника.
В светлината на това беше установено, че Toll-like Receptor (TLR) 9 играе ключова роля в системата за имунен отговор срещу HPV инфекция и цервикални неоплазми [69]. Изследванията in vitro и in vivo показват, че променената експресия на TLR9 е свързана с туморната микросреда при рак на шийката на матката, свързан с HPV [69–73]. Други изследвания на генната експресия установяват само значително намаляване на TLR1 и увеличение на TLR3 от епителните клетки при цервикален карцином [74]. В допълнение, присъствието на рецептора TLR4 е положително свързано със състоянието на хипоксия на туморната микросреда и трябва да характеризира тези промени по начин, който съответства на различните етапи и подтипове на CC и по този начин да може да различи по-ясно техните функции в антитуморния имунен отговор.
В резултат на взаимодействието между APCs и туморната микросреда, броят на APCs може да бъде намален и функциите им да бъдат променени [76,77]. Спадът в броя на АПК се дължи както на намаляването на резидентните АПК, така и на мигриращите АПК. В началото трябва да се отбележи, че инфекциозният цикъл на HPV сам по себе си е механизъм за избягване на имунната система на гостоприемника, тъй като репликацията на вируса и освобождаването на нови вирусни частици не причиняват клетъчен лизис, тъй като смъртта на кератиноцитите е програмирана. По този начин има или намаляване, или пълна липса на провъзпалителни цитокини, които активират миграцията на APC [78]. Всъщност са открити промени в експресията на някои цитокини, които стимулират миграцията на APC към тумора. Например, в CC клетки, намалената миграция на APCs към цервикалния епител за усвояване на антиген се причинява от регулирането надолу на хемокин CC мотив лиганд (CCL) 2, CCL20 и хемокин (CXC мотив) лиганд (CXCL) 14 [79– 81]. В допълнение, in vitro и in vivo проучвания на CC откриха доказателства за понижена регулация на CD11b и CD207 маркери на LC, което повлия на улавянето на антигена и намали диференциацията и съзряването на дендритни клетки (DC) [79–81]. Има доказателства, които показват, че HPV мишената CCL20 е хемокин, привличащ клетките на Langerhans клетки (LC), който пречи на NF-κB пътя [79]. Този път регулира експресията на множество гени, участващи в про- и противовъзпалителните процеси, като хемокини, цитокини и адхезионни молекули [82]. Други стратегии за избягване на имунната система, прилагани от HPV за инхибиране на пътя на NF-κB, включват взаимодействието на вирусни онкопротеини с P300/CBP-асоциирания фактор (PCAF) и регулирането нагоре на UCHL1 [83–85].
Освен това, проучванията показват, че HPV онкопротеините пречат на взаимодействието между кератиноцитите и LC чрез адхезионните молекули. Ниски количества LC произтичат от намалената експресия на кадхерин и адхезионните протеини, открити в CC [77, 86]. Въпреки това, скорошно проучване, което включва използването на in vivo модели, показа, че въпреки че намаляването на Е-кадхерина променя морфологията на LCs, не е от съществено значение да се гарантира, че те остават в епитела [87]. В допълнение, онкопротеинът E5 на HPV регулира надолу главния комплекс за хистосъвместимост на клетъчната повърхност (МНС) клас I, като пречи на представянето на антигена и следователно на разпознаването на инфектирани с HPV клетки от цитотоксичните Т лимфоцити [88,89]. Въпреки това все още са необходими допълнителни проучвания, за да се проучат промените, които се съобщават във вътрешните механизми на антигенна обработка в APC, включително фактори като взаимодействие с различни щамове на HPV, хистологични характеристики, стимули от микросредата и клиничен стадий, и да се определи в какво по този начин може значително да повлияе на противотуморния имунен отговор.
Генетичните вариации, като например полиморфизмите, могат да повлияят на различни аспекти на имунната система, включително улавянето и обработката на антигени. Функционалните последици от тези генетични вариации зависят от формата и позицията на вариациите в генома и могат да варират от незначителни до съществени промени в генната функция. Биоинформатичният анализ в областта на TLR рецепторите разкри, че полиморфизмите могат потенциално да повлияят на местата на свързване за транскрипционни фактори и да нарушат активирането на TLR сигналните пътища.
Възможността за извод за функционалност на тези инструменти обаче е ограничена и са необходими допълнителни изследвания, за да се разберат напълно молекулярните механизми зад тези промени [90]. Междувременно е проведен мета-анализ за изследване на въздействието на преобладаващите вариации на гени TLR9 и TLR2 (TLR9 1486 T/C, TLR9 G2848A, TLR2– 196 до -174 del/ins) върху честотата на CC. Анализът разкрива, че полиморфизмът TLR9–1486T/C (rs187084) е свързан с повишен риск от СС, докато не е открита връзка с варианта TLR2–196 до -174 del/ins [72,73]. По подобен начин друго проучване показа, че вариантите IL-12B rs3212227 и TLR9 rs352140 не увеличават по никакъв начин вероятността от CC. Обратно, генетичните вариации на XRCC3 RS861539, TNF-rs1800629 и IL-6 rs1800795 са корелирани [91]. Друг анализ на генен полиморфизъм разкрива, че GG генотипът на rs311678 SNP в цикличния GMP-AMP (cGAMP) ген на пътя STING (стимулатор на интерферонови гени) е свързан със значително намален риск от цервикални предракови лезии. Нещо повече, същото проучване установи значително антагонистично взаимодействие между HPV инфекцията и полиморфизма на rs311678 в адитивен мащаб, използвайки модел на взаимодействие с три локуса, включващ HPV инфекция, възрастов диапазон за менархе и rs311678 SNP в cGAS [92]. Полиморфизмите могат също да повлияят на гените, отговорни за протеазомните субединици в рамките на MHC-I, потенциално повлиявайки представянето на антигена. Установено е, че полиморфизмът rs2071543 е свързан с повишен риск от свързан с HPV СС, когато присъства като T/T и T/G генотипове на протеазома 8 субединица бета и A/A и A/G генотип на субединица 9 [93]. ].
Наскоро проведен мета-анализ изследва връзката между некодиращи SNPs и предракови лезии и CC. Проучването изследва 48 полиморфизма и открива 16 SNP (свързани с имунни протеини, включително интерлевкини, интерферон, TLR, TNF, CTLA и металопротеинази), които са тясно свързани с повишен риск от CC [94]. На тази основа може да се предположи, че полиморфизмите се наблюдават широко в гените, свързани със системата за имунен отговор срещу HPV-свързан CC и може да представлява развиваща се адаптация към динамична среда. Въпреки това, резултатите от изследванията на полиморфизма могат да варират сред различните популации и етноси. Съществуват и някои ограничения за тези проучвания, включително: (а) несъответствия в проучванията, включени в мета-анализа, (б) малък брой проучвания, изследващи определени полиморфизми, и (в) възможността за пристрастност на публикацията. Независимо от това, провеждането на експериментално валидиране на функционалните разлики между генетичните полиморфизми, свързани с индуцираната от HPV карциногенеза, може да подпомогне разработването на целеви имунотерапии за специфични популации.
2.3. Подготовка и активиране на имунни клетки (стъпка 3)
След улавянето и обработката на антигени, праймирането и активирането на Т-клетките се извършва от наивни Т-клетки (стъпка 3) (Фигура 1). Това изисква APCs да мигрират към лимфните възли. Въпреки това, намален миграционен капацитет, свързан с ниската експресия на CCR7, необходим рецептор за излизане на Т-клетките от периферните тъкани и навлизане в лимфните възли, се наблюдава при тумор-инфилтриращи DC [95]. Сред включените механизми има доказателства, че протеините E6 и E7 от HPV регулират надолу CCR7 чрез регулиране нагоре на IL-6 в клетъчни линии на рак на маточната шийка [96,97]. От друга страна, in vitro моделите показват, че LCs от CC, които са стимулирани от s-Poly-I:C, експресират CCR7 и увеличават миграцията към техния лиганд (CCL21), което подчертава значението на тяхната експресия за миграцията на LCs към лимфни възли за подготовка на Т-клетки [98,99].
След като APC инфилтрират лимфните възли, те се срещат с наивни Т-клетки, където започват своето подготвяне и активиране. В тази фаза е наблюдавано по време на in vivo изпитвания на CC, че има LCs първични CD8 плюс Т-клетки с умерена пролиферативна активност, ниско производство на IFN- и високи нива на IL-10 [100] и IL-17A [101]. В специфичния случай на IL-10 (противовъзпалителни цитокини), трябва да се отбележи, че в CC, кератиноцитите, макрофагите и LC също имат повишено производство на IL-10 [102] и едно проучване наблюдава че Treg клетките, in vitro, чрез ефектите на IL-10, намаляват способността за активиране на наивните Т-клетки, което може да се тълкува като механизъм за обратна връзка на имунния отговор [102,103]. Доказано е, че намаляването на нивата на експресия на miR-155 може да бъде свързано с HPV инфекция и създава благоприятна микросреда за карциногенеза чрез намаляване на експресията на IFN и увеличаване на експресията на IL-10 [104,105]. В допълнение, in vivo модели, използващи K14E7 мишки, експресиращи E7 HPV-16 протеин, показват намаляване на праймирането на CD8 плюс Т-клетки от LCs [106], намален брой Th1 клетки, праймирани от DCs, преобладаване на първични Т-клетки с Foxp3 плюс фенотип и висока експресия на CD73 и фолатен рецептор 4, от CD4 плюс наивни Т-клетки [107]. Въпреки това, неочаквано, друго проучване, което използва in vivo мишки модел, експресиращ E7 HPV-16 протеин, въпреки получаването на намаляване на броя и маркерите за активиране на LCs; освен това намаляването на праймирането на CD8 плюс цитотоксични Т-клетки е независимо от LC [108].
Последното наблюдение може да е свързано с факта, че има няколко подтипа APC и те от своя страна показват различни етапи на съзряване. В подкрепа на това, in vitro проучвания предоставиха доказателства, че подтип Langerin- DCs първични CD8 плюс Т-клетки имат повишена пролиферативна активност, високо производство на IFN- и нисък IL-10 [109]. Необходими са обаче по-нататъшни проучвания, при които APC подтиповете са пряко включени в праймирането и активирането на всеки Т-клетъчен подтип, в зависимост от CC подтипа. Така например, когато Т-клетъчните подтипове бяха сравнени в дрениращи тумора лимфни възли от цервикален аденокарцином (ADC), имаше по-голямо присъствие на Т-клетки, с преобладаване на Tregs клетки, CD8 плюс Т-клетки с по-висока „изтощен“ профил, по-високи нива на CD8 плюс Т-клетки на централната памет (TMC CD27 плюс CD45RA−) и CD8 плюс Т-клетки на ефекторната памет (TEM CD27−CD45RA−), отколкото в случая с цервикалния плоскоклетъчен карцином (SCC) [110]. По този начин има разлики (от гледна точка на праймиране и активиране на Т-клетки) между хистологичните подтипове на СС, които трябва да бъдат изследвани.
2.4. Миграция на имунни клетки към тумора (стъпка 4)
След това праймираните и активирани Т-клетки от APC трябва да мигрират към тумора (Стъпка 4). Както се наблюдава в предишните стъпки, бяха открити няколко аномалии. По този начин наличието на определени хемокини се оказва особено важно. Например CC клетките са увеличили производството на IL-6, което стимулира фибробластите на стромата да произвеждат CCL20 цитокин чрез сигналния път на CCAAT/енхансер-свързващ протеин (C/EBP), което от своя страна е свързано с увеличения тумор набиране на CD4/IL17/CCR6 плюс Th17 протуморогенни клетки [41,101]. Освен това, in vivo и in vitro модели показаха, че онкопротеинът на HPV E7 понижава експресията на CXCL14 чрез хиперметилиране на промотора на CXCL14. По този начин принудителната експресия на този хемокин в CC ускорява миграцията на NK клетки, CD4 плюс Т-клетки и CD8 плюс Т-клетки към локалната среда [111,112]. По същия начин е доказано, че ниската експресия на XCR1 в DC е важна, тъй като намалява директната миграция на CD8 плюс Т-клетки чрез взаимодействието на хемокиновия лиганд CXCL1, както и неговото собствено активиране и това на NK клетки [113,114]. Освен това, in vitro, разцепването на хемокиновите рецепторни лиганди CXCL9, CXCL10 и CXCL11 от матриксния металопептидазен протеин 9 (MMP-9) доведе до намаляване на Т-клетъчната миграция; в съгласие с предишните открития, инхибирането на MMP9 показва повишена експресия на CXCL10, IL-12p70 и IL18 [115].
Някои проучвания показват, че промените могат да се различават в зависимост от хистологичния подтип на СС. По този начин миграцията на Т-клетките в ADC е по-ниска, отколкото в SCC; тази уникална характеристика е свързана с ниска експресия на CXCL9, CXCL10 и CXCL11 в ADC в сравнение с тази на SCC и се смята, че това може да се дължи на по-голямо присъствие на конвенционални тип 1 DC (cDC1) в SCC, а не в ADC, което е свързано с по-високо производство на цитокини, които стимулират миграцията на цитотоксични CD8 плюс Т-клетки към тумора [110]. Освен това беше открита ниска експресия на CCL4 и -Catenin, както и положителна корелация между неговите нива и тумор-инфилтриращия cDC1 [110]. По този начин променливостта на профила на хемопривличането на Т-клетъчните цитокини може частично да обясни хетерогенността, наблюдавана в миграционните дефекти на имунните клетки в CC.
2.5. Инфилтриране на имунни клетки в тумора (стъпка 5)
След като бъдат подготвени и активирани, Т-клетките инфилтрират туморната тъкан (Стъпка 5). В тази стъпка CD4 плюс Th17 Т-клетки и Foxp3 плюс Т-клетки имат по-високи нива на инфилтрация от тези, открити в нормалната тъкан. Смята се, че тези два клетъчни подтипа допринасят за прогресията на тумора чрез увеличаване на IL-6, IL-10 и трансформиращия растежен фактор (TGF-) [101,116]. Освен това, едно имунохистохимично проучване изследва връзката между нивата на STING, CD103 плюс Т-клетъчна инфилтрация и прогнозата за рак на маточната шийка. Това проучване установи, че комбинацията от високи нива на STING и висока CD103 плюс Т-клетъчна инфилтрация е средство за постигане на подобрена прогноза при рак на маточната шийка. Все пак трябва да се отбележи, че са необходими допълнителни изследвания, за да се разберат напълно механизмите, лежащи в основата на тези асоциации и да се определи точният потенциал на STING и CD103 плюс Т-клетъчна инфилтрация, като терапевтични цели при рак на маточната шийка [117]. Освен това, доказателствата подкрепят мнението, че промените в извънклетъчния матрикс, причинени от развитието и прогресирането на туморни клетки, играят важна роля в регулирането на инфилтрацията на имунните клетки. Така, например, туморните клетки стимулират синтеза на матрични компоненти от фибробластите, като създават по-плътни структури, които възпрепятстват инфилтрацията на имунни клетки като CD8 плюс Т-клетки [118]. Сред доказателствата за механизми, които улесняват увеличаването на туморния растеж и метастазите с намалена Т-клетъчна инфилтрация, е ремоделирането на извънклетъчния матрикс и стимул чрез растежни фактори и цитокини [115,119].
Съответно, има повишено производство на извънклетъчни матрични протеини като фибронектин 1 (FN1), MMP1 и MMP9 при хронични възпалителни и туморни състояния на шийката на матката [51,119–122]. Освен това, авторите откриват положителна корелация между техните нива на експресия и увеличаването на хроничните възпалителни процеси, клиничната прогресия, инвазията и туморните метастази [119,120,122]. Поради тази причина комбинираното използване на MMP9 с други туморни маркери като CA-125 се препоръчва за диагностициране на СС [121]. Бяха проведени in vitro проучвания със SiHa, HeLa и C-33A клетки, за да се анализира миграцията на тези клетки и беше установено, че фенил-млечната киселина (PLA), често произвеждана от микробиотичните лактобацили, увеличава клетъчната миграция и експресията на MMP9 [123,124]. Предполага се, че трябва да има увеличение на ядрената транслокация на фактор IκB и p65 чрез PLA стимул чрез активиране на NF-kB сигналния път [124]. Сред предложените механизми за регулиране на експресията на ММР9 е увеличаване на производството на IL-6 от туморни клетки на рак на шийката на матката [95]
Процесът на анормална неоваскуларизация при рак на шийката на матката показа, че не е свързан само с кръвоснабдяването на туморните клетки; той също допринася за установяване на туморна имуносупресивна среда. Това е така, защото ангиогенезата протича по аномален начин и води до диференциация на имуносупресивни клетки и намаляване на капацитета за инфилтрация и функцията на цитотоксичните имунни клетки [125]. Когато са използвани имунохистохимични техники при плоскоклетъчен карцином на шийката на матката, е установено, че индуцируемият от хипоксия фактор-1 (HIF-1) (а) е повишен, (б) води до по-лоша прогноза [126], и (c) е идентифициран като възможен протеин, участващ в този процес. Смята се, че хипоксията, генерирана от туморната микросреда, стимулира експресията на HIF-1 и съдовия ендотелен растежен фактор (VEGF), като същевременно причинява анормална ангиогенеза и променя експресията на някои междуклетъчни адхезионни молекули (ICAMs) и адхезията на васкуларните клетки молекули (VCAM) [127].
Когато се сравняват различни клетъчни линии на рак на маточната шийка, заразени с различни типове HPV, се наблюдава, че в зависимост от линията има разлики в инфилтрацията на имунните клетки. Например, in vivo и при използване на голи мишки и RAG1−/− модели, SiHa (HPV16 плюс) и Hela (HPV18 плюс) клетки показват по-голяма инфилтрация на възпалителни клетки, отколкото C33A клетки (HPV−) [128]. Освен това във всички клетки се наблюдават високи нива на инхибиторен фактор на миграцията на макрофагите (MIF) и CCL5; въпреки това, само клетките SiHa и HeLa регулират надолу експресията на ICAM, а инхибиторът на плазминогенния активатор -1 (PAI-1) се регулира нагоре от клетки C33A и се регулира надолу от клетките SiHa и HeLa [128]. Поради това се препоръчва да се вземат предвид и различните типове HPV, които хронично инфектират шийката на матката, с цел да се изяснят разликите, наблюдавани при инфилтрацията на имунните клетки в туморите на рак на шийката на матката.
2.6. Разпознаване на туморни клетки от имунни клетки (стъпка 6)
Впоследствие Т-клетките инфилтрират туморната тъкан и това трябва да им позволи да разпознаят раковите клетки. Въпреки това, има доказателства за туморни клетки на рак на шийката на матката с понижена регулация на няколко гена на MHC, което води до намалено разпознаване на туморни клетки от цитотоксични Т-клетки и NK клетки [129,130]. Сред понижените MHC-I гени, които са открити при рак на шийката на матката, са човешки левкоцитен антиген (HLA) A, HLAB, HLA-C, HLA-E и HLA g [131]. Предоставени са доказателства за рак на главата и шията, за да се идентифицират включените механизми за понижаване на регулацията, както и понижаването на експресията на CXCL14, причинено от HPV хронична инфекция и следователно понижаването на регулацията на MHC-I гените [112]. Смята се, че това може да се случи по подобен начин при рак на маточната шийка [112]. Следователно бяха проведени in vivo и in vitro анализи, за да се предостави доказателство, че кръговата РНК на circEYA1 се регулира надолу в цервикалния аденокарцином и има способността да улавя miR-582-3p, регулирайки нагоре CXCL14 [132]. Освен това, проучвания на метилома, използващи обезсмъртени кератиноцити, установиха, че дисталният промоторен елемент (CGI) на HLA-E гена показва хиперметилиране от E7 HPV онкопротеин и е свързано с неговото понижено регулиране [131]. Въпреки това е необходимо да се проведат повече епигенетични изследвания с цел разбиране на специфичните механизми на имунологичното разпознаване на туморни клетки от Т-клетките
Комплексните гени MHC-II също са били обект на промени в тяхната експресия. По този начин, in vivo модели, използващи K14.E7 мишки, показват понижена регулация на MHC-II в инфилтриращи епидермални LCs и повишена регулация на гени, свързани с намален имунен отговор, като индоеламина-2-3-диоксигеназа (IDO) 1, Аргиназа 1, IL-12/23p40 и IL-6 [106]. Освен това, при рак на шийката на матката беше установено, че Foxp3 плюс Treg клетки, in vitro регулиране нагоре на свързаната с мембраната E3 убиквитин лигаза RING-CH (MARCH) 1 и E3 убиквитин лигаза. Тези протеини разграждат CD86 и MHC-II на DC, които се медиират от IL-10, произведен от Foxp3 плюс Treg клетки [103]. Протеините, присъстващи в извънклетъчния матрикс, също изглежда играят важна роля в механизмите за разпознаване на туморните клетки. В светлината на това бяха открити доказателства, че галектиновият протеин (Gal) 3 предотвратява взаимодействието между TCR и CD8 рецепторите, причинявайки инактивиране и индуциране на имуносупресивна активност [133]. По този начин, разпознаването на туморни клетки от имунните клетки може да бъде променено глобално, а не само от пътя на комплекса MHC-I.
2.7. Унищожаване на туморни клетки (стъпка 7)
Накрая, след като туморните клетки са били разпознати от Т-клетките, трябва да се задействат механизми, които водят до унищожаване на туморните клетки (Стъпка 7). Признаците на дефекти, които се разкриват на този етап, включват повишена регулация на ко-инхибиторни молекули като индуцируем Т-клетъчен ко-стимулаторен лиганд (ICOSLG), CD276, V-set домейн-съдържащ инхибитор на Т-клетъчно активиране (VTCN) и протеинов лиганд на програмирана клетъчна смърт (PD-L), за който е доказано, че е един от основните инхибиторни механизми на антитуморния имунен отговор [134,135]. При рак на шийката на матката, свързан с HPV, са наблюдавани високи нива на експресия на PD-L1 и интерферон-индуцируем 16 рецептор (IFI16) и тази експресия е свързана с прогресия на тумора. Освен това е показано, че IFI16 може да стимулира експресията на PD-L1 чрез STING-TBK1-NF-kB пътя [136].
Наскоро проведени проучвания разкриват, че Т-клетките от пациенти с рак на маточната шийка показват повишена експресия на PD-1, което води до по-голямо производство на TGF- и IL-10, понижени нива на IFN- и нарушена Т-клетъчна пролиферация, като по този начин установява имунологична толерантност и улеснява туморния растеж [135,137]. В потвърждение на това, in vitro анализите показват, че инхибирането на експресията на PD-L1 в CaSki клетки е свързано с повишена пролиферация и цитотоксична активност на CD8 плюс Т-клетки [138,139]. Освен това, както и повишените нива на експресия на PD-1, CD8 плюс инфилтриращи Т-клетки в плоскоклетъчен карцином имат по-висок профил на „изчерпване“ и повишена регулация на Т-клетъчния имуноглобулин и муцин-домейн, съдържащ (TIM) 3 и гена за активиране на лимфоцити (LAG) 3 [110]. Установено е в in vitro анализи, че протеинът E2 на високорисков HPV регулира надолу STING, сензор на системата за вроден имунен отговор на тумори, който подпомага производството на тип I IFN [139].
Точните промени във функцията STING при СС, свързани с HPV, все още не са напълно изяснени. Въпреки това, in vitro проучване показа, че протеинът HPV16 E7 може да взаимодейства с NLRX1 и да увеличи оборота на STING сензора, което води до намаляване на реакцията на интерферон и развитието и прогресията на плоскоклетъчен карцином на главата и шията (HNSCC). Взаимодействието между HPV16 E7 протеина, NLRX1 и STING, открити в HNSCC, може да предполага, че има подобен регулаторен механизъм за системата за имунен отговор на гостоприемника в CC [140]. Освен това се съобщава, че HPV E7 протеинът може да потисне експресията на STING чрез епигенетични механизми [141]. В резултат на това се предполага, че сигналният път на STING може да действа като решаващ контролер на CIC, не само като играе роля в унищожаването на туморни клетки, но също така като активира DC, подобрява представянето на антиген, активира и диференцира растежа на T -клетки, стимулиращи инфилтрацията на цитотоксични Т-лимфоцити (CTL) и инхибиращи инфилтрацията на имуно-супресивни регулаторни Т-клетки [20].
По отношение на цитотоксичността на CD8 плюс Т-клетките беше установена намалена експресия на Е-кадхерин и това беше свързано с по-лоша прогноза при рак на маточната шийка [142,143]. Доказано е, че E-кадхеринът е важен за поляризацията и освобождаването на цитотоксични гранули, използвани от CD8 плюс цитотоксични Т-клетки за убиване на туморни клетки, които се стимулират от взаимодействието между интегрин Е (CD103) на тумор-инфилтриращи Т-клетки и Е-кадхерин на туморни клетки [144–148].
Изследвано е и влиянието на някои метаболити върху клетъчния имунен отговор. По този начин е открита положителна корелация между концентрациите на метаболитите на триптофан, продуцирани от ракови клетки и прогресията на тумора и метастазите в лимфните възли при цервикалния плоскоклетъчен карцином [149]. Сред изследваните метаболити е хинуренин, докато съотношението хинунерин/триптофан се е увеличило при рак на маточната шийка [150]. Проучване in vitro, използващо различни линии на рак на маточната шийка, показва повишена регулация на разграждащия триптофан ензим IDO1; обаче, неговото понижено регулиране in vitro не показва разлики в растежа на туморните клетки [151]. Въпреки това, проучвания, използващи BALB/c голи и K14.E7 (експресиращи E7 HPV ген) мишки модели in vivo показаха, че понижаването на IDO1 е значително свързано с увеличен брой инфилтриращи NK клетки и намален туморен растеж [151,152]. Механизмите, включени в моделите на мишки K14.E7, са идентифицирани, като се отбелязва, че регулирането нагоре на IDO1 е свързано с локалната секреция на IFN и потискане на CD8 плюс Т-клетки [152].
На този етап регулирането на имунния отговор от CD4 плюс Т-клетки също изглежда особено важно. Доказателствата показват, че има по-висока честота на рак на шийката на матката при пациенти с имуносупресия от инфекция с човешкия имунодефицитен вирус (HIV) [153,154]. Беше наблюдавано, че увеличеният брой циркулиращи CD4 плюс NKG2D плюс Т-клетки и ниската експресия на CD28 костимулаторни рецептори при пациенти с рак на маточната шийка са свързани с намалена честота на цитотоксични маркери и намалено производство на провъзпалителни цитокини [155]. Освен това има доказателства, че протеинът галектин-1 (Gal-1) индуцира клирънса на CD4 плюс Th17 и Th1 клетки и индуцира пролиферацията на Tregs клетки [133].
Взаимодействието между различни подвидове имунни клетки също може да повлияе на унищожаването на туморните клетки. Съответно, моделите на изследване in vitro показват, че LCs на рак на шийката на матката, стимулирани с s-Poly-I:C, имат повишена експресия на маркери за клетъчно съзряване (CD40, CD80, CD83, CD86, CCR7, MHC1 и MHCII), подобрена миграция и повишено производство на провъзпалителни цитокини, свързани със стимулирането на [клетъчно медииран цитотоксичен отговор на CD8 плюс клетки (IL-1бета, IL-6, IL-12p70, IP-10, TNF-алфа, IFNalfa, MCP-1, MIP-1алфа, MIP-1бета и RANTES) [99]. Въпреки това, експерименти in vivo с мишки са установили, че изчерпването на LCs повишава цитотоксичната активност на Т-клетките [109]. През последните години се наблюдава, че CD4 плюс Т-клетките могат да бъдат диференцирани в подтип с неясни или противоречиви функции, като Th17 клетки [156,157]. Проучвания, които анализират рака на шийката на матката като цяло, установяват, че наличието на Th17 клетки е свързано с добра прогноза [158]. Въпреки това, анализи, включващи само ADC, показват, че преобладаването на Th17 клетки индуцира туморна прогресия [159]. Наскоро по-голям брой PU.1 плюс Т-клетки са открити при рак на шийката на матката в сравнение с нормалната цервикална тъкан, но тяхната функция все още е неизвестна [160]. Досега, когато in vivo модели са били използвани с CH3 мишки, е доказано, че тези клетки имат ефективна инхибиторна функция върху растежа на орален плоскоклетъчен карцином и индуцират апоптоза чрез стимулиране на производството на IL-9 в туморни клетки [ 161]. Все още обаче е необходимо да се изяснят техните функции при рак на маточната шийка.
Сред другите изследвани механизми, свързани с унищожаването на туморни клетки, е метаболизмът на реактивни кислородни видове. По този начин в SCC има доказателства за повишена регулация на гените за двойна оксигеназа 1 (DUOX1), двойна оксигеназа 2 (DUOX2) и NADPH оксидаза 2 (NOX2). Установена е връзка с увеличаване на преживяемостта без заболяване, вероятно чрез механизми, включващи интерферон гама (IFN-), производството на интерферон алфа (IFN-) и активирането на NK клетъчните сигнални пътища [162]. Таблица 1 показва всяка стъпка на CIC и техните промени за нерегулирани цели при рак на маточната шийка.
3. CIC-таргетни имунотерапии при рак на маточната шийка
3.1. ДНК ваксини
Въз основа на промените, открити в освобождаването на антигени (фаза 1), има проучвания на алтернативи за въвеждане на различни молекули, които могат да активират имунния отговор. Сред тях има терапевтични епитопни ваксини; въпреки това, невъзможността малките пептиди да произвеждат силен имунен отговор представлява предизвикателство за разработването на тези видове ваксини [163]. Следователно, някои проучвания са използвали Е6 и Е7 HPV епитопи, свързани с адюванти, но резултатите все още са в предварителен етап [164]. Генетичната имунизация е документирана като ефективна стратегия за индуциране на хуморален и клетъчен имунитет в голям брой животински модели [165,166]. Въпреки това, някои проучвания показват ниска имуногенност, което може да се обясни с въвеждането на генетичен материал в неспецифични клетки и с неговата неспособност да се репликира или разпространява през съседни клетки in vivo [167,168]. По този начин има многобройни изследователски проучвания, които са предназначени да потенцират ДНК терапевтичните ваксини, като например оптимизиране на системите за доставяне на ДНК до клетките, чрез физически средства (електропорация, биобалистика, татуировка и др.) и химични методи (липозоми, наночастици, катионни пептиди и др.) [169–175]. Правени са опити за подобряване на самата генна последователност: адаптирането на кодона за експресия при бозайници [176]; сливане с други протеини, които благоприятстват наличния ваксинален антиген [177–179]; и включването на костимулиращи молекули като цитокини и хемокини [180–182]. Въпреки това, резултатите от тези ваксини все още са недостатъчни, за да им позволят да бъдат използвани като лечение и те остават във фазите на предклинично проучване [171].
3.2. Ваксини на базата на DC
В резултат на идентифицираните промени в представянето на антиген (Стъпка 2 и 3), терапевтичните ваксини, използващи DC, се очертаха като обещаваща възможност за лечение през последните години [183]. Използването на DCs за разработването на терапевтични ваксини срещу рак се основава на техния капацитет да представят антигени и да индуцират ефективен имунен отговор, чрез праймиране и стимулиране на Т-клетъчна пролиферация и активиране [184]. Понастоящем експериментите с терапевтични ваксини срещу рак, базирани на DCs, включват тяхното излагане на HPV антигени, други видове антигенни протеини, пептиди или ex vivo туморен лизат, инфекция или трансфекция на DCs с ДНК или РНК, кодиращи HPV антигени, и последващото доставяне на DCs на пациенти [183,185–187]. Някои проучвания се оказаха ефективни при лечението на рак на шийката на матката в предклинични стадии.
Например, DCs, импулсирани със слят протеин, образуван от функционалния пептид на Mycobacterium tuberculosis термичен шок протеин (MTBHsp70), слят с извънклетъчния домен на формил пептидния рецептор 1 (FPR1), показаха нарастващото съзряване на DCs, както и способност за увеличаване на производството на IL-12p70, IL-1, TNF и засилване на цитотоксичните ефекти на цитотоксичните Т-клетки (CTL) при мишки [187]. Всъщност, в скорошно проучване бяха използвани екзозоми, получени от DC, натоварени с пептид E7 и поли (I:C), в in vitro и in vivo модели, които индуцираха генерирането и пролиферацията на цитотоксични CD8 плюс Т-клетки, заедно с повишаване на секрецията на IL-2 и IFN и намаляване на освобождаването на IL-10 [186]. Освен това, in vitro проучвания, използващи биологичната комбинация RIX-2 (съставена от: IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, TNF, GM-CSF и IFN ) в LC клетки, показват повишена регулация на маркерите за съзряване, повишено производство на IL-12p70, CXCL10 и CCL2, повишена експресия на CCR7 и клетъчна миграция, както и увеличена пролиферация и активиране на цитотоксични CD8 плюс Т-клетки [188]. Въпреки това, редица сериозни въпроси трябва да бъдат изяснени, за да се повиши ефективността на тези ваксини и да се подобри инфилтрацията и задържането на ефекторни Т-клетки, включително идентифицирането на мембранни рецептори и DCs активатори и определянето кои специфични подтипове DCs могат участват в този процес за ефективно стимулиране и активиране на Т-клетките [189].
3.3. Т-клетъчни ваксини
Промените, наблюдавани в стъпки 4 до 7 от CIC, са довели до терапевтични стратегии, които са фокусирани върху подобряване на функциите на Т-клетките. По този начин има доказателства, че E6 и E7 HPV епитоп специфични CD4 плюс и CD8 плюс Т-клетки могат да бъдат произведени in vitro, като се използват лимфоцити, извлечени от лимфни възли на пациенти с рак на маточната шийка [190]. Освен това, фаза II клинични изпитвания при пациенти с метастатичен рак на шийката на матката, използвайки инфузия на ex vivo третирани Т-клетки и избрани като реактивни срещу Е6 и Е7; в някои случаи се наблюдава пълна или частична регресия на рака [191]. Понастоящем обаче е регистриран процент на ефикасност от приблизително 30 процента, заедно с развитието на терапевтична резистентност [191–193]. В допълнение, променливият отговор на тази форма на лечение може да се обясни както с индивидуалната генетична променливост, така и с хетерогенността на раковите клетки. В потвърждение на това се наблюдават мутации в рецепторите на интерферон гама 1 и HLAA [194]. Освен това има доказателства, че реактивността на Т-клетките срещу инфектирани с HPV16- тумори на рак на маточната шийка е различна от реактивността, наблюдавана при инфектирани с HPV18- тумори [195]. По този начин, преди да може да се използва за подобряване на ефективността на това лечение, дизайнът на този тип терапия изисква по-задълбочено изследване на генетиката на всеки индивид и характеристиките на тумора, преди да се приложи ex vivo лечение на Т-клетки.
3.4. Некодиращи РНК-базирани терапии
Проучвания върху резистентността към имунотерапия са установили, че некодиращите РНК могат да модулират тези процеси [196]. Сред микроРНК, изследвани при рак на шийката на матката, беше установено, че експресията на PD-L1 може да бъде понижена чрез стимулиране с miR140/142/340/383 и потискане на miR-18a [197]. Тази стратегия е от голяма стойност, тъй като употребата на анти-PD-1/PD-L1 антитела във фаза I и фаза II клинични изпитвания при рак на маточната шийка показа ниска ефективност и резистентност към лечението [198,199]. Друго проучване показа, че прилагането на miR-34a и sPD-1, използвайки подкожни катионни липидни микромехурчета при мишки, води до повишено производство на IFN, свързано с повишен антитуморен имунен отговор [200]. Наскоро други предклинични проучвания на рак на маточната шийка препоръчват индуциране на експресия на Е-кадхерин чрез стимулиране на експресията на miR-185-5p [201], като се използва miR-126 за индуциране на цитотоксичност, медиирана от TNF- и FasL [ 202] и използване на lncRNA HOX (HOTAIR—дълъг некодиращ RNA HOX транскрипт антисенс), който действа конкурентно срещу miR-148a и демонстрира способност да участва в регулирането на HLA-G експресията [203]. Въпреки това, доказателствата сочат, че все още е необходимо да се подобрят тези стратегии.
3.5. Редактиране на ген CRISPR/Cas9
Нов инструмент за премахване на експресията на онкопротеините на HPV, E6 и E7, е инструментът за редактиране на гени CRISPR/Cas9. Inturi и Jemth [204] демонстрират, че нокаутът на тези онкопротеини от CRISPR/Cas9 дава възможност за възстановяване на сигналните пътища p53/p21 и pRb/p21, което предизвиква стареене в тези клетки. По отношение на способността на системата CRISPR/Cas да инхибира растежа на туморни клетки на шийката на матката при голи мишки, беше наблюдавано, че обемът на тумора е значително по-малък при мишката, която е претърпяла разцепване на E6/E7 mRNAs от системата CRISPR/Cas, отколкото при контролната група [205,206]. Друго проучване демонстрира, че разрушаването на HPV онкогените от CRISPR/Cas9 в HPV-позитивните орофарингеални плоскоклетъчни карциноми (OPSCC) води до възстановяване на пътя на cGAS-STING. Този резултат предоставя нови прозрения за лечението, необходимо за насочване на HPV инфекцията, както и на рака на маточната шийка, тъй като STING се счита за потенциална нова имунотерапевтична цел за рак на маточната шийка [207,208].
В скорошно проучване, което използва ксенотрансплантирани SiHa клетки хуманизирани SCID мишки, блокирането на пътя на PD-1 през CRISPR/Cas9 беше анализирано заедно с нокаута на HPV онкогени. Резултатите показват, че функцията на лимфоцитите е възстановена с увеличен брой CD8 плюс и CD4 плюс Т-клетки, както и дендритни клетки [209]. Освен това, проучването на Zhen и колеги [210] демонстрира, че доставянето на CRISPR/cas9 липозоми in vivo може да елиминира HPV, което води до увеличен брой CD8 Т-клетки и експресия на провъзпалителни цитокини. Наблюдава се също намаляване на броя на T reg клетките и миелоидните супресорни клетки.
Иновативните форми на доставяне на системата CRISPR/Cas представляват огромен напредък, тъй като позволяват да се възприемат нови клинични подходи за лечение на HPV и цервикален карцином, а нейната ефективност е доказана като забележителна както in vivo, така и in vitro. Доставянето на CRISPR/Cas компоненти, инжектирани интратуморно, показа значително намаляване на скоростта на растеж на тумора и тумора, както и запазване на съседни структури и гарантиране, че технологията има добри условия за безопасност за нормалните клетки. Системното доставяне на CRISPR/Cas също е записано в литературата и е открило нови и потенциални терапевтични приложения, които не са ограничени до мястото на приложение [211].
4. Изводи
Въз основа на резултатите от споменатите по-горе проучвания, очевидно е включена висока степен на сложност при изучаването на антитуморния имунен отговор, тъй като има няколко отклонения във всички фази на клетъчния адаптивен имунен отговор срещу рак на маточната шийка [212]. По същия начин цитотоксичните CD8 плюс Т-клетки играят ключова роля в унищожаването на туморните клетки. Доказателствата обаче сочат, че те сами по себе си не са достатъчни за постигане на ефективен противотуморен имунен отговор. Следователно е необходимо да се изследва изследването във връзка с други видове клетки, участващи в CIC. Например, функциите на различни APC подтипове могат да повлияят както на прайминга, така и на активирането на Т-клетките, както и на техния миграционен и ефекторен капацитет. Имуносупресивната функция на Treg клетките също трябва да се вземе предвид, тъй като съществува постоянно и динамично взаимодействие между различните видове имунни клетки и туморните клетки. Освен това, тъй като много проучвания провеждат анализ на рак на маточната шийка по холистичен начин, има някои противоречиви резултати между подтипове рак на маточната шийка като ADC и SCC. Следователно, разделянето на изследванията според техния хистологичен подтип може да помогне за изясняване на механизмите, включени в имунния отговор, по по-ефективен начин.
Понастоящем стратегиите, приети за борба с тези промени, не са достатъчно ефективни и само малка група пациенти са се възползвали [196,213]. Това може да се дължи на факта, че повечето от идентифицираните терапевтични цели са резултат от редукционистки анализи, които са допринесли значително за по-доброто разбиране на механизмите на имунния отговор. Независимо от това, имунният отговор е силно интегриран и изисква терапии, които достигат множество цели, като същевременно предотвратяват механизмите за компенсация да генерират резистентност към лечението. По подобен начин бъдещите терапевтични подходи трябва да имат по-персонализиран поглед. Например, разликите в имунния отговор срещу рак на шийката на матката, причинени от променливи като хистологични подтипове, щамове на HPV, възраст и клиничен стадий, трябва да бъдат допълнително проучени.
Авторски принос:
Концептуализация, JPA и ECC; търсене на литература, JPA и ECC; писане - подготовка на оригинален проект, JPA; писане—преглед и редактиране, BMC и ECC; надзор, ECC и BMC Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.
Финансиране:
Това проучване е финансирано отчасти от Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior—Brasil (CAPES)—Finance Code 001.
Конфликти на интереси:
Авторите декларират, че нямат конкурентни интереси.
Препратки
Sung, H.; Ferlay, J.; Siegel, RL; Laversanne, М.; Соерджоматарам, И.; Джемал, А.; Брей, Ф. Глобална статистика за рака 2020: Оценки на GLOBOCAN за заболеваемостта и смъртността в световен мащаб за 36 вида рак в 185 страни. CA Cancer J. Clin. 2021, 71, 209–249. [CrossRef]
2. Щелцле, Д.; Танака, LF; Лий, КК; Ибрахим Халил, А.; Баусано, И.; Шах, ASV; McAllister, DA; Gottlieb, SL; Klug, SJ; Winkler, AS; и др. Оценки на глобалното бреме на рака на маточната шийка, свързано с ХИВ. Lancet Glob. Здраве 2021, 9, e161–e169. [CrossRef]
3. Бхатла, Н.; Аоки, Д.; Sharma, DN; Sankaranarayanan, R. Рак на шийката на матката: Актуализация за 2021 г. Вътр. J. Gynecol. Obstet. 2021, 155 (Допълнение S1), 28–44. [CrossRef]
4. Виман, Б.; Starnes, CO Coley's токсини, фактор на туморна некроза и изследване на рака: историческа перспектива. Pharmacol. Там. 1994, 64, 529–564. [CrossRef] [PubMed]
5. McCarthy, EF Токсините на William B. Coley и лечението на саркоми на костите и меките тъкани. Айова Ортоп. J. 2006, 26, 154–158.
6. Guo, ZS Нобеловата награда за медицина за 2018 г. отива за имунотерапия на рак. BMC Cancer 2018, 18, 1086. [CrossRef]
7. Пионерите на имунотерапията срещу рак печелят Нобелова награда за медицина. Налично онлайн: https://www.science.org/content/article/cancerimmunotherapy-pioneers-win-medicine-nobel (достъп на 16 декември 2022 г.).
8. Фархуд, Б.; Наджафи, М.; Mortezaee, K. CD8 плюс цитотоксични Т лимфоцити при имунотерапия на рак: Преглед. J. Cell. Physiol. 2019, 234, 8509–8521. [CrossRef] [PubMed]
9. Маски, Н.; Maskey, N.; Thapa, N.; Thapa, N.; Махарджан, М.; Махарджан, М.; Shrestha, G.; Shrestha, G.; Maharjan, N.; Maharjan, N.; и др. Инфилтриране на CD4 и CD8 лимфоцити в инфектирана с HPV маточна цервикална среда. Cancer Manag. Рез. 2019, 11, 7647–7655. [CrossRef] [PubMed]
10. Борст, Дж.; Арендс, Т.; B˛abała, N.; Мелиеф, CJM; Kastenmüller, W. CD4 плюс Т-клетъчна помощ в имунологията на рака и имунотерапията. Нац. Rev. Immunol. 2018, 18, 635–647. [CrossRef]
11. Наджафи, М.; Farhood, B.; Mortezaee, K. Принос на регулаторните Т клетки към рака: преглед. J. Cell. Physiol. 2018, 234, 7983–7993. [CrossRef]
12. Мойнихан, КД; Ървайн, DJ Роли за вродения имунитет в комбинираните имунотерапии. Cancer Res. 2017, 77, 5215–5221. [CrossRef] [PubMed]
13. ДеМария, О.; Cornen, S.; Даерон, М.; Morel, Y.; Меджитов, Р.; Vivier, E. Използване на вроден имунитет при терапия на рак. Nature 2019, 574, 45–56. [CrossRef] [PubMed]
14. Каметани, Й.; Миямото, А.; Секи, Т.; Ито, Р.; Хабу, С.; Tokuda, Y. Значението на хуманизирани миши модели за оценка на хуморалния имунен отговор срещу ракови ваксини. Човек Med. Унив. 2018, 7, 13–18. [CrossRef]
15. Варн, ФС; Mullins, DW; Ариас-Пулидо, Х.; Файъринг, С.; Cheng, C. Програми за адаптивен имунитет при рак на гърдата. Имунология 2016, 150, 25–34. [CrossRef]
For more information:1950477648nn@gmail.com
