Sveobuhvatan pogled na ciklus imunosti na rak (CIC) kod HPV-om posredovanog raka vrata maternice i izgledi za nove terapijske mogućnosti, 2. dio
Jul 31, 2023
2.2. Hvatanje i obrada antigena (2. korak)
Stanice koje predstavljaju antigen (APC) karakterizirane su receptorima za prepoznavanje uzoraka (PRR) na vanjskoj površini njihove membrane, koji imaju sposobnost prepoznavanja širokog raspona egzogenih (molekularni obrasci povezani s patogenom - PAMP) i endogenih antigena (oštećenje -povezani molekularni uzorci—DAMPs) [68]. Vezanje antigena s PRR-ima pokreće signalne putove koji omogućuju internalizaciju, obradu i kasniju prezentaciju adaptivnim imunološkim stanicama (CIC-korak 2) [68]. Promjene u tim mehanizmima također su uočene tijekom razvoja CC-a. Studije su pokazale da je jedan od glavnih razloga postojanosti HPV infekcije sposobnost virusa da poremeti receptore i osjetila urođenog imuniteta i tako izbjegne imunološki sustav domaćina.
U svjetlu ovoga, otkriveno je da toll-like receptor (TLR) 9 igra ključnu ulogu u sustavu imunološkog odgovora protiv HPV infekcije i cervikalnih neoplazmi [69]. In vitro i in vivo istraživanja pokazala su da je promijenjena ekspresija TLR9 povezana s tumorskim mikrookruženjem kod raka vrata maternice povezanog s HPV-om [69-73]. Druge studije ekspresije gena otkrile su samo značajno smanjenje TLR1 i povećanje TLR3 iz epitelnih stanica u karcinomu vrata maternice [74]. Osim toga, prisutnost receptora TLR4 je u pozitivnoj korelaciji sa stanjem hipoksije mikrookruženja tumora i kako bi se te promjene karakterizirale na način koji odgovara različitim stadijima i podtipovima CC-a i na taj način jasnije razabrao njihove funkcije u antitumorskom imunološkom odgovoru.
Kao rezultat interakcije između APC-a i mikrookruženja tumora, broj APC-a može biti smanjen, a njihove funkcije promijenjene [76,77]. Pad broja APC-a događa se i zbog smanjenja broja rezidentnih APC-a i migratornih APC-a. Na početku treba napomenuti da je infektivni ciklus HPV-a sam po sebi mehanizam izbjegavanja za imunološki sustav domaćina jer replikacija virusa i oslobađanje novih virusnih čestica ne uzrokuje lizu stanice, budući da je smrt keratinocita programirana. Stoga postoji ili smanjenje ili potpuni nedostatak proupalnih citokina koji aktiviraju migraciju APC-a [78]. Zapravo, pronađene su promjene u ekspresiji nekih citokina koji stimuliraju migraciju APC-a u tumor. Na primjer, u CC stanicama, smanjena migracija APC-a u cervikalni epitel za unos antigena uzrokovana je nižom regulacijom liganda kemokina CC motiva (CCL) 2, CCL20 i liganda kemokina (CXC motiv) (CXCL) 14 [79– 81]. Osim toga, in vitro i in vivo studije CC-a pronašle su dokaze o smanjenoj regulaciji CD11b i CD207 markera LC-a, što je utjecalo na hvatanje antigena i smanjilo diferencijaciju i sazrijevanje dendritičnih stanica (DC) [79-81]. Postoje dokazi koji pokazuju da je ciljni HPV CCL20 kemokin Langerhansovih stanica (LC) koji privlači stanice i koji ometa NF-κB put [79]. Ovaj put regulira ekspresiju višestrukih gena uključenih u pro- i protuupalne procese, kao što su kemokini, citokini i adhezijske molekule [82]. Ostale strategije imunološke evazije koje primjenjuje HPV za inhibiciju puta NF-κB uključuju interakciju virusnih onkoproteina s faktorom povezanim s P300/CBP (PCAF) i regulaciju UCHL1 [83-85].
Nadalje, studije su pokazale da onkoproteini HPV-a ometaju interakciju između keratinocita i LC-a putem adhezijskih molekula. Niske količine LC proizlaze iz smanjene ekspresije kadherina i adhezijskih proteina koji se nalaze u CC [77,86]. Međutim, nedavna studija koja je uključivala korištenje in vivo modela pokazala je da iako je smanjenje E-kadherina promijenilo morfologiju LC-a, nije bilo bitno osigurati da ostanu u epitelu [87]. Uz to, HPV E5 onkoprotein smanjuje površinski glavni histokompatibilni kompleks (MHC) klase I ometajući prezentaciju antigena, a time i prepoznavanje HPV-om zaraženih stanica od strane citotoksičnih T limfocita [88,89]. Međutim, i dalje su potrebne daljnje studije kako bi se istražile promjene koje su prijavljene u unutarnjim mehanizmima obrade antigena u APC-ima, uključujući čimbenike kao što su interakcija s različitim sojevima HPV-a, histološke značajke, podražaji mikrookruženja i klinički stadij, te kako bi se odredilo u čemu na taj način može značajno utjecati na antitumorski imunološki odgovor.
Genetske varijacije, kao što su polimorfizmi, mogu utjecati na različite aspekte imunološkog sustava, uključujući hvatanje i obradu antigena. Funkcionalne implikacije ovih genetskih varijacija ovise o obliku i položaju varijacija u genomu i mogu varirati od zanemarivih do značajnih promjena u funkciji gena. Bioinformatička analiza u području TLR receptora otkrila je da polimorfizmi potencijalno mogu utjecati na mjesta vezanja transkripcijskih faktora i poremetiti aktivaciju TLR signalnih putova.
Međutim, sposobnost zaključivanja funkcionalnosti ovih alata je ograničena i potrebna su dodatna istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli molekularni mehanizmi iza ovih promjena [90]. U međuvremenu je provedena meta-analiza kako bi se istražio utjecaj prevalentnih varijacija gena TLR9 i TLR2 (TLR9 1486 T/C, TLR9 G2848A, TLR2– 196 do -174 del/ins) na učestalost CC-a. Analiza je otkrila da je polimorfizam TLR9–1486T/C (rs187084) povezan s povećanim rizikom od CC-a, dok nije pronađena veza s varijantom TLR2–196 do -174 del/ins [72,73]. Slično, druga je studija pokazala da varijante IL-12B rs3212227 i TLR9 rs352140 ni na koji način ne povećavaju vjerojatnost CC-a. Suprotno tome, genetske varijacije XRCC3 RS861539, TNF-rs1800629 i IL-6 rs1800795 bile su u korelaciji [91]. Druga analiza polimorfizma gena otkrila je da je GG genotip rs311678 SNP u cikličkom GMP-AMP (cGAMP) genu puta STING (stimulator gena interferona) povezan sa značajno smanjenim rizikom od prekanceroznih lezija vrata maternice. Štoviše, ista je studija također otkrila značajnu antagonističku interakciju između HPV infekcije i polimorfizma rs311678 na aditivnoj skali koristeći model interakcije s tri lokusa, uključujući HPV infekciju, dobni raspon za menarhu i rs311678 SNP u cGAS [92]. Polimorfizmi također mogu utjecati na gene odgovorne za podjedinice proteasoma unutar MHC-I, potencijalno utječući na prezentaciju antigena. Utvrđeno je da je polimorfizam rs2071543 povezan s povećanim rizikom od CC-a povezanog s HPV-om kada je prisutan kao T/T i T/G genotipovi proteasoma 8 podjedinice beta i A/A i A/G genotipa podjedinice 9 [93]. ].
Nedavno provedena meta-analiza istražila je odnos između nekodirajućih SNP-ova i prekanceroznih lezija i CC-a. Studija je ispitivala 48 polimorfizama i pronašla 16 SNP-ova (povezanih s imunološkim proteinima, uključujući interleukine, interferon, TLR, TNF, CTLA i metaloproteinaze), koji su bili usko povezani s povećanim rizikom od CC [94]. Na temelju toga, može se pretpostaviti da su polimorfizmi naširoko uočeni u genima povezanim sa sustavom imunološkog odgovora protiv CC-a povezanog s HPV-om i mogu predstavljati evoluirajuću prilagodbu dinamičnom okruženju. Međutim, rezultati studija polimorfizma mogu se razlikovati među različitim populacijama i etničkim skupinama. Postoje i neka ograničenja za ove studije, uključujući: (a) razlike u studijama uključenim u meta-analizu, (b) mali broj studija koje ispituju određene polimorfizme i (c) mogućnost pristranosti u objavljivanju. Unatoč tome, provođenje eksperimentalne validacije funkcionalnih razlika između genetskih polimorfizama povezanih s HPV-om induciranom karcinogenezom može pomoći u razvoju ciljanih imunoterapija za specifične populacije.
2.3. Priprema i aktivacija imunoloških stanica (3. korak)
Nakon hvatanja i obrade antigena, priprema i aktivacija T-stanica odvija se iz naivnih T-stanica (korak 3) (Slika 1). To zahtijeva da APC migriraju u limfne čvorove. Međutim, smanjena migracijska sposobnost povezana s niskom ekspresijom CCR7, potrebnog receptora za izlazak T-stanica iz perifernih tkiva i ulazak u limfne čvorove, primijećena je u DC-ovima koji infiltriraju tumor [95]. Među uključenim mehanizmima, postoje dokazi da proteini E6 i E7 iz HPV-a smanjuju CCR7 regulacijom IL-6 u staničnim linijama raka vrata maternice [96,97]. S druge strane, in vitro modeli pokazali su da LC iz CC koji su stimulirani s-Poly-I:C izražavaju CCR7 i povećavaju migraciju na njihov ligand (CCL21), što naglašava važnost njihove ekspresije za migraciju LC u limfni čvorovi za pripremu T-stanica [98,99].
Jednom kada se APC infiltriraju u limfne čvorove, susreću naivne T-stanice, gdje započinju njihovo pripremanje i aktivaciju. U ovoj fazi, uočeno je tijekom in vivo ispitivanja CC-a da postoje LCs prve CD8 plus T-stanice s umjerenom proliferativnom aktivnošću, niskom proizvodnjom IFN-a i visokim razinama IL-10 [100] i IL-17A [101]. U specifičnom slučaju IL-10 (protuupalni citokin), treba napomenuti da u CC-u keratinociti, makrofagi i LC također imaju povećanu proizvodnju IL-10 [102], a jedna je studija primijetila da Treg stanice, in vitro, kroz učinke IL-10, smanjuju aktivacijski kapacitet naivnih T-stanica, što bi se moglo protumačiti kao povratni mehanizam imunološkog odgovora [102,103]. Dokazano je da smanjenje razine ekspresije miR-155 može biti povezano s HPV infekcijom i stvara povoljno mikrookruženje za karcinogenezu smanjenjem ekspresije IFN-a i povećanjem ekspresije IL-10 [104,105]. Osim toga, in vivo modeli koji koriste K14E7 miševe koji eksprimiraju E7 HPV-16 protein, pokazali su smanjenje u početnoj fazi CD8 plus T-stanica od strane LC-a [106], smanjen broj Th1 stanica koje su inicirane od strane DC-a, prevladavanje početnih T-stanica s Foxp3 plus fenotipom i visokom ekspresijom CD73 i folatnog receptora 4, iz CD4 plus naivnih T-stanica [107]. Međutim, neočekivano, druga studija koja je koristila model in vivo miševa koji izražavaju E7 HPV-16 protein, unatoč postizanju smanjenja broja i aktivacijskih markera LC-a; štoviše, smanjenje u početnoj fazi CD8 plus citotoksičnih T-stanica bilo je neovisno o LC [108].
Potonje zapažanje može biti povezano s činjenicom da postoji nekoliko podtipova APC-a, a oni zauzvrat pokazuju različite stupnjeve sazrijevanja. U prilog tome, in vitro studije pružile su dokaze da Langerin− DC podtip prime CD8 plus T-stanice imaju povećanu proliferativnu aktivnost, visoku proizvodnju IFN-a i nizak IL-10 [109]. Međutim, potrebna su daljnja istraživanja u kojima su podtipovi APC izravno uključeni u pripremanje i aktiviranje svakog podtipa T-stanica, ovisno o podtipu CC. Tako, na primjer, kada su podtipovi T-stanica uspoređeni u limfnim čvorovima koji dreniraju tumor iz cervikalnog adenokarcinoma (ADC), postojala je veća prisutnost T-stanica, s prevlašću Tregs stanica, CD8 plus T-stanica s višim 'ispušni' profil, više razine CD8 plus središnje memorijske T-stanice (TMC CD27 plus CD45RA−), i CD8 plus efektorske memorijske T-stanice (TEM CD27−CD45RA−) nego što je bio slučaj s karcinomom skvamoznih stanica vrata maternice (SCC) [110]. Dakle, postoje razlike (sa stajališta pripreme i aktivacije T-stanica) među histološkim podtipovima CC-a koje bi trebalo istražiti.
2.4. Migracija imunoloških stanica u tumor (korak 4)
Nakon toga, pripremljene i aktivirane T-stanice APC-ima moraju migrirati u tumor (4. korak). Kao što je uočeno u prethodnim koracima, pronađeno je nekoliko abnormalnosti. Stoga se prisutnost određenih kemokina pokazala posebno važnom. Na primjer, CC stanice su povećale proizvodnju IL-6, koji stimulira fibroblaste strome da proizvode citokin CCL20 putem signalnog puta CCAAT/proteina koji veže pojačivač (C/EBP), što je pak povezano s povećanjem tumora regrutiranje CD4/IL17/CCR6 plus Th17 pro-tumorogenih stanica [41,101]. Štoviše, modeli in vivo i in vitro pokazali su da onkoprotein HPV E7 smanjuje ekspresiju CXCL14 hipermetilacijom promotora CXCL14. Na taj način, prisilna ekspresija ovog kemokina u CC ubrzava migraciju NK stanica, CD4 plus T-stanica i CD8 plus T-stanica u lokalni okoliš [111,112]. Isto tako, niska ekspresija XCR1 u DC-ima pokazala se važnom jer smanjuje izravnu migraciju CD8 plus T-stanica interakcijom kemokinskog liganda CXCL1, kao i vlastitu aktivaciju i aktivaciju NK stanica [113,114]. Nadalje, in vitro, cijepanje liganda kemokinskih receptora CXCL9, CXCL10 i CXCL11 proteinom matrične metalopeptidaze 9 (MMP-9) dovelo je do smanjenja migracije T-stanica; u skladu s prethodnim nalazima, inhibicija MMP9 pokazala je povećanu ekspresiju CXCL10, IL-12p70 i IL18 [115].
Neka su istraživanja pokazala da se promjene mogu razlikovati ovisno o histološkom podtipu CC-a. Stoga je migracija T-stanica u ADC manja nego u SCC; ova jedinstvena značajka povezana je s niskom ekspresijom CXCL9, CXCL10 i CXCL11 u ADC-u u usporedbi s onom u SCC-u i vjeruje se da bi se to moglo pripisati većoj prisutnosti konvencionalnih DC-ova tipa 1 (cDC1) u SCC-u, a ne u ADC, koji je povezan s većom proizvodnjom citokina koji stimuliraju migraciju citotoksičnih CD8 plus T-stanica u tumor [110]. Dodatno, pronađena je niska ekspresija CCL4 i -Catenin, kao i pozitivna korelacija između njegovih razina i cDC1 koji infiltrira tumor [110]. Stoga bi varijabilnost profila kemoatrakcije citokina T-stanica mogla djelomično objasniti heterogenost uočenu u defektima migracije imunoloških stanica u CC-u.
2.5. Infiltracija imunoloških stanica u tumor (korak 5)
Nakon pripreme i aktivacije, T-stanice infiltriraju tumorsko tkivo (Korak 5). U ovom koraku, CD4 plus Th17 T-stanice i Foxp3 plus T-stanice imaju veću stopu infiltracije od onih u normalnom tkivu. Vjeruje se da ova dva podtipa stanica pridonose progresiji tumora, povećanjem IL-6, IL-10 i transformirajućeg faktora rasta (TGF-) [101,116]. Štoviše, jedna imunohistokemijska studija istraživala je odnos između razina STING-a, CD103 plus infiltracije T-stanica i prognoze raka vrata maternice. Ova je studija otkrila da je kombinacija visokih razina STING-a i visoke CD103 plus infiltracije T-stanica sredstvo za postizanje poboljšane prognoze kod raka vrata maternice. Međutim, treba napomenuti da su potrebna dodatna istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli mehanizmi koji leže u pozadini ovih povezanosti i odredio točan potencijal STING-a i CD103 plus infiltracije T-stanica, kao terapijskih ciljeva kod raka vrata maternice [117]. Nadalje, dokazi podupiru stajalište da promjene u izvanstaničnom matriksu nastale razvojem i napredovanjem tumorskih stanica igraju važnu ulogu u regulaciji infiltracije imunoloških stanica. Tako, na primjer, tumorske stanice stimuliraju sintezu komponenti matriksa od strane fibroblasta, stvaranjem gušćih struktura koje sprječavaju infiltraciju imunoloških stanica kao što su CD8 plus T-stanice [118]. Među dokazima o mehanizmima koji olakšavaju povećanje rasta tumora i metastaza sa smanjenom infiltracijom T-stanica je remodeliranje izvanstaničnog matriksa i stimulacija putem faktora rasta i citokina [115,119].
Sukladno tome, došlo je do povećane proizvodnje proteina izvanstaničnog matriksa kao što su fibronektin 1 (FN1), MMP1 i MMP9 u kroničnim upalnim i tumorskim stanjima cerviksa [51,119-122]. Osim toga, autori su otkrili pozitivnu korelaciju između razine njihove ekspresije i povećanja kroničnih upalnih procesa, kliničke progresije, invazije i metastaza tumora [119,120,122]. Iz tog razloga, kombinirana uporaba MMP9 s drugim tumorskim markerima kao što je CA-125 preporučena je za dijagnozu CC-a [121]. In vitro studije sa stanicama SiHa, HeLa i C-33A provedene su kako bi se analizirala migracija tih stanica i otkriveno je da fenil-mliječna kiselina (PLA) koju često proizvode laktobacili mikrobiote povećava migraciju stanica i ekspresiju MMP9 [123,124]. Predloženo je da bi trebalo doći do povećanja nuklearne translokacije faktora IκB i p65 PLA stimulusom aktiviranjem NF-kB signalnog puta [124]. Među predloženim mehanizmima u regulaciji ekspresije MMP9 bilo je povećanje proizvodnje IL-6 tumorskih stanica raka vrata maternice [95]
Proces abnormalne neovaskularizacije kod raka vrata maternice pokazao je da nije povezan samo s opskrbom krvlju tumorskih stanica; također doprinosi uspostavljanju tumorskog imunosupresivnog okruženja. To je zato što se angiogeneza odvija na anomalan način i dovodi do diferencijacije imunosupresivnih stanica i smanjenja kapaciteta infiltracije i funkcije citotoksičnih imunoloških stanica [125]. Kada su imunohistokemijske tehnike korištene u karcinomu skvamoznih stanica vrata maternice, utvrđeno je da je čimbenik inducibilan hipoksijom -1 (HIF-1) (a) povećan, (b) doveo do lošije prognoze [126], i (c) je identificiran kao mogući protein uključen u ovaj proces. Vjeruje se da hipoksija koju stvara mikrookruženje tumora stimulira ekspresiju HIF-1 i vaskularnog endotelnog faktora rasta (VEGF) dok uzrokuje abnormalnu angiogenezu i mijenja ekspresiju nekih međustaničnih adhezijskih molekula (ICAM) i adheziju vaskularnih stanica molekule (VCAM) [127].
Kada su se uspoređivale različite stanične loze raka vrata maternice zaražene različitim tipovima HPV-a, uočeno je da ovisno o lozi postoje razlike u infiltraciji imunoloških stanica. Na primjer, in vivo i korištenjem golih miševa i RAG1−/− modela, SiHa (HPV16 plus) i Hela (HPV18 plus) stanice pokazale su veću infiltraciju upalnih stanica od C33A stanica (HPV−) [128]. Štoviše, uočene su visoke razine inhibitornog faktora migracije makrofaga (MIF) i CCL5 u svim stanicama; međutim, samo SiHa i HeLa stanice smanjuju ekspresiju ICAM-a, a inhibitor aktivatora plazminogena-1 (PAI-1) je reguliran prema gore od strane C33A stanica i dolje reguliran od strane SiHa i HeLa stanica [128]. Stoga se preporučuje da se uzmu u obzir i različiti tipovi HPV-a koji kronično inficiraju cerviks, s ciljem razjašnjavanja razlika uočenih u infiltraciji imunoloških stanica u tumorima raka vrata maternice.
2.6. Prepoznavanje tumorskih stanica od strane imunoloških stanica (korak 6)
Nakon toga, T-stanice infiltriraju tumorsko tkivo, a to bi im trebalo omogućiti da prepoznaju stanice raka. Međutim, postoje dokazi o tumorskim stanicama raka vrata maternice sa smanjenom regulacijom nekoliko gena MHC-a, što rezultira smanjenim prepoznavanjem tumorskih stanica od strane citotoksičnih T-stanica i NK stanica [129,130]. Među smanjeno reguliranim MHC-I genima koji su pronađeni u raku vrata maternice su humani leukocitni antigen (HLA) A, HLAB, HLA-C, HLA-E i HLA g [131]. Pruženi su dokazi o raku glave i vrata kako bi se identificirali uključeni mehanizmi snižavanja, kao i snižavanje ekspresije CXCL14 uzrokovano kroničnom infekcijom HPV-om, a time i snižavanje gena MHC-I [112]. Vjeruje se da se to može dogoditi na sličan način kod raka vrata maternice [112]. Stoga su in vivo i in vitro testovi provedeni kako bi se pružili dokazi da je kružna RNA circEYA1 smanjena u cervikalnom adenokarcinomu i ima sposobnost hvatanja miR-582-3p regulirajući CXCL14 [132]. Osim toga, studije metiloma, koristeći besmrtne keratinocite, otkrile su da distalni promotorski element (CGI) HLA-E gena pokazuje hipermetilaciju onkoproteinom E7 HPV i povezan je s njegovom regulacijom [131]. Međutim, potrebno je provesti više epigenetskih studija s ciljem razumijevanja specifičnih mehanizama imunološkog prepoznavanja tumorskih stanica od strane T-stanica.
Kompleksni geni MHC-II također su bili meta promjena u njihovoj ekspresiji. Stoga su in vivo modeli, koristeći K14.E7 miševe, pokazali smanjenje MHC-II u infiltrirajućim epidermalnim LC-ima i pojačanu regulaciju gena povezanih sa smanjenim imunološkim odgovorom, kao što je indoelamina-2-3-dioksigenaza (IDO) 1, Arginaza 1, IL-12/23p40 i IL-6 [106]. Nadalje, pronađeno je kod raka grlića maternice da Foxp3 plus Treg stanice, in vitro pojačavaju membranski povezanu E3 ubikvitin ligazu RING-CH (MARCH) 1 i E3 ubikvitin ligazu. Ovi proteini razgrađuju CD86 i MHC-II DC-a, koji su posredovani IL-10 koje proizvode Foxp3 plus Treg stanice [103]. Čini se da proteini prisutni u izvanstaničnom matriksu također igraju važnu ulogu u mehanizmima prepoznavanja tumorskih stanica. U svjetlu ovoga, pronađeni su dokazi da protein galektin (Gal) 3 sprječava interakciju između TCR i CD8 receptora, uzrokujući inaktivaciju i potičući imunosupresivnu aktivnost [133]. Stoga, prepoznavanje tumorskih stanica od strane imunoloških stanica može biti promijenjeno globalno, a ne samo putom kompleksa MHC-I.
2.7. Uništavanje tumorskih stanica (7. korak)
Konačno, nakon što T-stanice prepoznaju tumorske stanice, trebaju se pokrenuti mehanizmi koji dovode do uništenja tumorskih stanica (7. korak). Znakovi nedostataka koji se otkrivaju u ovoj fazi uključuju pojačanu regulaciju koinhibicijskih molekula kao što su inducibilni ligand kostimulatora T-stanica (ICOSLG), CD276, inhibitor aktivacije T-stanica koji sadrži domenu V (VTCN) i ligand proteina programirane stanične smrti (PD-L), za koji se pokazalo da je jedan od glavnih inhibicijskih mehanizama antitumorskog imunološkog odgovora [134,135]. Kod raka vrata maternice povezanog s HPV-om, uočene su visoke razine ekspresije PD-L1 i interferonom inducibilnog 16 receptora (IFI16), a ta je ekspresija povezana s progresijom tumora. Nadalje, pokazalo se da IFI16 može stimulirati ekspresiju PD-L1 putem STING-TBK1-NF-kB puta [136].
Studije provedene nedavno otkrivaju da T-stanice pacijenata s rakom grlića maternice pokazuju povećanu ekspresiju PD-1, što dovodi do veće proizvodnje TGF-a i IL-a-10, smanjene razine IFN-a i oslabljenog Proliferacija T-stanica, čime se uspostavlja imunološka tolerancija i olakšava rast tumora [135,137]. U prilog tome, in vitro testovi su pokazali da je inhibicija ekspresije PD-L1 u CaSki stanicama povezana s povećanom proliferacijom i citotoksičnom aktivnošću CD8 plus T-stanica [138,139]. Dodatno, kao i povišene razine ekspresije PD-1, CD8 plus infiltrirajuće T-stanice u karcinomu skvamoznih stanica imaju veći profil 'iscrpljenosti' i pojačanu regulaciju T-staničnog imunoglobulina i domene koja sadrži mucin (TIM) 3 i gen za aktivaciju limfocita (LAG) 3 [110]. U ispitivanjima in vitro utvrđeno je da protein E2 visokorizičnog HPV-a snižava STING, senzor urođenog sustava imunološkog odgovora tumora koji pomaže u proizvodnji IFN-a tipa I [139].
Točne promjene u funkciji STING-a kod CC-a povezanog s HPV-om još nisu u potpunosti razjašnjene. Međutim, in vitro studija je pokazala da protein HPV16 E7 može komunicirati s NLRX1 i povećati promet STING senzora, što dovodi do smanjenja odgovora interferona i razvoja i progresije karcinoma skvamoznih stanica glave i vrata (HNSCC). Interakcija između HPV16 E7 proteina, NLRX1 i STING-a pronađena u HNSCC-u može sugerirati da postoji sličan regulatorni mehanizam za sustav imunološkog odgovora domaćina u CC [140]. Osim toga, objavljeno je da protein HPV E7 može potisnuti ekspresiju STING putem epigenetskih mehanizama [141]. Kao rezultat toga, sugerirano je da bi STING signalni put mogao djelovati kao ključni kontrolor CIC-a, ne samo igrajući ulogu u uništavanju tumorskih stanica već i aktivirajući DC, pojačavajući prezentaciju antigena, aktivirajući i diferencirajući rast T -stanice, potičući infiltraciju citotoksičnih T-limfocita (CTL) i inhibirajući infiltraciju imunosupresivnih regulatornih T-stanica [20].
S obzirom na citotoksičnost CD8 plus T-stanica, pronađena je smanjena ekspresija E-kadherina i to je povezano s lošijom prognozom kod raka vrata maternice [142,143]. Pokazalo se da je E-kadherin važan za polarizaciju i oslobađanje citotoksičnih granula koje koriste CD8 plus citotoksične T-stanice za ubijanje tumorskih stanica, koje su stimulirane interakcijom između integrina E (CD103) T-stanica koje infiltriraju tumor i E-kadherin tumorskih stanica [144-148].
Također je proučavan utjecaj nekih metabolita u staničnom imunološkom odgovoru. Stoga je pronađena pozitivna korelacija između koncentracija metabolita triptofana koje proizvode stanice raka i progresije tumora i metastaza u limfnim čvorovima u karcinomu skvamoznih stanica cerviksa [149]. Među ispitivanim metabolitima je kinurenin, dok je omjer kinunerin/triptofan povećan kod raka vrata maternice [150]. Studija in vitro koja je koristila različite loze raka vrata maternice pokazala je pojačanu regulaciju enzima IDO1 koji razgrađuje triptofan; međutim, njegova regulacija in vitro nije pokazala razlike u rastu tumorskih stanica [151]. Unatoč tome, studije koje su koristile BALB/c gole i K14.E7 (koje eksprimiraju E7 HPV gen) modele miševa in vivo pokazale su da je smanjenje IDO1 značajno povezano s povećanim brojem infiltriranih NK stanica i smanjenim rastom tumora [151,152]. Mehanizmi uključeni u modele K14.E7 miševa identificirani su primjećujući da je pojačana regulacija IDO1 povezana s lokalnim izlučivanjem IFN-a i supresijom CD8 plus T-stanica [152].
U ovoj fazi, regulacija imunološkog odgovora od strane CD4 plus T-stanica također se čini posebno važnom. Dokazi pokazuju da postoji veća učestalost raka vrata maternice u pacijenata s imunosupresijom uzrokovanom infekcijom virusom humane imunodeficijencije (HIV) [153,154]. Uočeno je da je povećani broj cirkulirajućih CD4 plus NKG2D plus T-stanica i niska ekspresija kostimulacijskih receptora CD28 kod pacijenata s rakom vrata maternice povezana sa smanjenom učestalošću citotoksičnih markera i smanjenom proizvodnjom proupalnih citokina [155]. Štoviše, postoje dokazi da protein galektin-1 (Gal-1) inducira čišćenje CD4 plus Th17 i Th1 stanica i inducira proliferaciju Tregs stanica [133].
Interakcija između različitih podtipova imunoloških stanica također može utjecati na uništavanje tumorskih stanica. Sukladno tome, in vitro studijski modeli pokazali su da LC raka vrata maternice stimulirane s-Poly-I:C imaju povećanu ekspresiju markera sazrijevanja stanica (CD40, CD80, CD83, CD86, CCR7, MHC1 i MHCII), poboljšana migracija i povećana proizvodnja proupalnih citokina povezanih sa stimulacijom [stanično posredovanog citotoksičnog odgovora CD8 plus stanica (IL-1beta, IL-6, IL-12p70, IP-10, TNF-alfa, IFNalfa, MCP-1, MIP-1alfa, MIP-1beta i RANTES) [99]. Međutim, pokusi in vivo na miševima otkrili su da smanjenje LC-a povećava citotoksičnu aktivnost T-stanica [109]. Posljednjih godina uočeno je da se CD4 plus T-stanice mogu diferencirati u podtip s nejasnim ili kontroverznim funkcijama, kao što su Th17 stanice [156,157]. Studije koje su analizirale rak vrata maternice u cjelini otkrile su da je prisutnost Th17 stanica povezana s dobrom prognozom [158]. Međutim, analize koje su uključivale samo ADC pokazale su da prevlast Th17 stanica inducira progresiju tumora [159]. Nedavno je veći broj PU.1 plus T-stanica pronađen u raku vrata maternice u usporedbi s normalnim tkivom vrata maternice, ali njihova je funkcija još uvijek nepoznata [160]. Do sada, kada su in vivo modeli korišteni s CH3 miševima, pokazalo se da ove stanice imaju učinkovitu inhibitornu funkciju na rast oralnog karcinoma skvamoznih stanica i induciraju apoptozu stimulacijom proizvodnje IL-9 u tumorskim stanicama [ 161]. Međutim, još uvijek je potrebno razjasniti njihovu ulogu u raku vrata maternice.
Među ostalim proučavanim mehanizmima koji se odnose na ubijanje tumorskih stanica je metabolizam reaktivnih kisikovih vrsta. Stoga u SCC-u postoje dokazi o pojačanoj regulaciji gena dualne oksigenaze 1 (DUOX1), dualne oksigenaze 2 (DUOX2) i NADPH oksidaze 2 (NOX2). Pronađena je povezanost s povećanjem preživljenja bez bolesti, vjerojatno mehanizmima koji uključuju proizvodnju interferona gama (IFN-), interferona alfa (IFN-) i aktivaciju signalnih putova NK stanica [162]. Tablica 1 prikazuje svaki CIC korak i njihove promjene za disregulirane ciljeve kod raka vrata maternice.
3. CIC-ciljane imunoterapije kod raka vrata maternice
3.1. DNK cjepiva
Na temelju promjena pronađenih u otpuštanju antigena (1. faza), provedena su istraživanja alternativa za uvođenje različitih molekula koje mogu aktivirati imunološki odgovor. Među njima postoje terapeutska cjepiva temeljena na epitopu; međutim, nemogućnost malih peptida koji proizvode snažan imunološki odgovor predstavlja izazov za razvoj ovih vrsta cjepiva [163]. Stoga su neke studije koristile E6 i E7 HPV epitope povezane s adjuvansima, ali rezultati su još uvijek u preliminarnoj fazi [164]. Genetska imunizacija je dokumentirana kao učinkovita strategija za indukciju humoralne i stanične imunosti u velikom broju životinjskih modela [165,166]. Međutim, neke studije pokazuju nisku imunogenost, što se može objasniti uvođenjem genetskog materijala u nespecifične stanice, te njegovom nesposobnošću repliciranja ili širenja kroz susjedne stanice in vivo [167,168]. Stoga postoje brojne istraživačke studije koje su osmišljene za potenciranje DNK terapeutskih cjepiva, kao što je optimizacija sustava za dostavu DNK u stanice, fizičkim sredstvima (elektroporacija, biobalistika, tetovaža, itd.) i kemijskim metodama (liposomi, nanočestice, kationski peptidi itd.) [169-175]. Učinjeni su pokušaji da se poboljša sama sekvenca gena: prilagodba kodona za ekspresiju u sisavaca [176]; fuzija s drugim proteinima koji favoriziraju prisutni antigen cjepiva [177-179]; i ugradnju kostimulacijskih molekula kao što su citokini i kemokini [180-182]. Međutim, rezultati ovih cjepiva još uvijek nisu dovoljni da bi se mogla koristiti kao liječenje i ona ostaju u pretkliničkim fazama ispitivanja [171].
3.2. Cjepiva na bazi DC-a
Kao rezultat identificiranih promjena u prezentaciji antigena (korak 2 i 3), terapijska cjepiva koja koriste DC su se posljednjih godina pojavila kao obećavajuća opcija liječenja [183]. Korištenje DC-a za razvoj terapijskih cjepiva protiv raka temelji se na njihovoj sposobnosti prezentiranja antigena i induciranja učinkovitog imunološkog odgovora, putem pripreme i stimulacije proliferacije i aktivacije T-stanica [184]. Trenutačno, eksperimenti s terapijskim cjepivima protiv raka temeljenim na DC-ima uključuju njihovo izlaganje HPV antigenima, drugim vrstama antigenskih proteina, peptidima ili ex vivo tumorskim lizatima, infekciju ili transfekciju DC-a s DNA ili RNA koji kodiraju HPV antigene i kasniju isporuku DC-a pacijentima [183,185–187]. Neka su se istraživanja pokazala učinkovitima u liječenju raka vrata maternice u pretkliničkim stadijima.
Na primjer, DC-ovi pulsirani fuzijskim proteinom, formiranim funkcionalnim peptidom Mycobacterium tuberculosis termalnog šok proteina (MTBHsp70) spojenim s izvanstaničnom domenom formil peptidnog receptora 1 (FPR1), pokazali su sve veće sazrijevanje DC-ova, kao i sposobnost povećanja proizvodnje IL-12p70, IL-1, TNF-a i pojačavanja citotoksičnih učinaka citotoksičnih T-stanica (CTL) u miševa [187]. Zapravo, u nedavnoj studiji, korišteni su egzosomi izvedeni iz DC-a napunjeni peptidom E7 i poli (I:C), u in vitro i in vivo modelima, koji su inducirali stvaranje i proliferaciju citotoksičnih CD8 plus T-stanica, zajedno s povećanje izlučivanja IL-2 i IFN-a i smanjenje otpuštanja IL-10 [186]. Štoviše, in vitro studije, koristeći biološku kombinaciju RIX-2 (koju čine: IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, TNF, GM-CSF i IFN ) u LC stanicama, pokazali su pojačanu regulaciju markera sazrijevanja, povećanu proizvodnju IL-12p70, CXCL10 i CCL2, povećanu ekspresiju CCR7 i migraciju stanica, kao i povećanu proliferaciju i aktivaciju citotoksičnih CD8 plus T-stanica [188]. Međutim, potrebno je razjasniti niz ozbiljnih pitanja kako bi se povećala učinkovitost ovih cjepiva i poboljšala infiltracija i zadržavanje efektorskih T-stanica, uključujući identifikaciju membranskih receptora i aktivatora DC-a, te određivanje koji specifični podtipovi DC-a mogu biti uključeni u ovaj proces za učinkovitu stimulaciju i aktivaciju T-stanica [189].
3.3. Cjepiva na bazi T-stanica
Promjene uočene u koracima 4 do 7 CIC-a dovele su do terapijskih strategija koje su usmjerene na poboljšanje funkcija T-stanica. Dakle, postoje dokazi da se CD4 plus i CD8 plus T-stanice specifične za E6 i E7 HPV epitope mogu proizvesti in vitro, korištenjem limfocita ekstrahiranih iz limfnih čvorova pacijenata s rakom vrata maternice [190]. Štoviše, klinička ispitivanja faze II u pacijenata s metastatskim rakom vrata maternice, korištenjem infuzije T-stanica tretiranih ex vivo i odabranih kao reaktivnih protiv E6 i E7; uočeno je u nekim slučajevima da je došlo do potpune ili djelomične regresije raka [191]. Međutim, trenutačno je zabilježena stopa učinkovitosti od približno 30 posto, zajedno s razvojem terapijske rezistencije [191-193]. Osim toga, varijabilni odgovor na ovaj oblik liječenja može se objasniti i individualnom genetskom varijabilnošću i heterogenošću stanica raka. U prilog tome, primijećene su mutacije u interferonu gama 1 i HLAA receptorima [194]. Štoviše, postoje dokazi da se reaktivnost T-stanica protiv HPV16- inficiranih tumora raka vrata maternice razlikuje od reaktivnosti opažene u HPV18-inficiranim tumorima [195]. Stoga, prije nego što se može upotrijebiti za poboljšanje učinkovitosti ovog tretmana, dizajn ove vrste terapije zahtijeva dublju studiju genetike svakog pojedinca i karakteristika tumora prije primjene ex vivo tretmana na T-stanice.
3.4. Nekodirajuće terapije temeljene na RNA
Studije otpornosti na imunoterapiju otkrile su da nekodirajuće RNA mogu modulirati te procese [196]. Među mikroRNA proučavanim u raku vrata maternice, otkriveno je da se ekspresija PD-L1 može smanjiti stimulacijom s miR140/142/340/383 i supresijom miR-18a [197]. Ova je strategija od velike vrijednosti jer je upotreba anti-PD{11}}/PD-L1 protutijela u kliničkim ispitivanjima faze I i faze II kod raka vrata maternice pokazala nisku učinkovitost i otpornost na liječenje [198,199]. Druga je studija pokazala da je primjena miR-34a i sPD-1, korištenjem supkutanih kationskih lipidnih mikromjehurića u miševa, dovela do povećane proizvodnje IFN-a povezane s povećanim antitumorskim imunološkim odgovorom [200]. Nedavno su druge predkliničke studije raka grlića maternice preporučile indukciju ekspresije E-kadherina stimulacijom ekspresije miR-185-5p [201], korištenjem miR-126 za indukciju citotoksičnosti posredovane TNF-om i FasL [ 202] i upotrebom lncRNA HOX (HOTAIR—dugi nekodirajući RNA HOX transkript antisense), koji djeluje kompetitivno protiv miR-148a i pokazao je sposobnost sudjelovanja u regulaciji ekspresije HLA-G [203]. Međutim, dokazi sugeriraju da je još uvijek potrebno poboljšati te strategije.
3.5. Uređivanje gena CRISPR/Cas9
Novi alat za onemogućavanje ekspresije HPV onkoproteina, E6 i E7, je alat za uređivanje gena CRISPR/Cas9. Inturi i Jemth [204] pokazali su da je izbacivanje ovih onkoproteina pomoću CRISPR/Cas9 omogućilo obnavljanje signalnih putova p53/p21 i pRb/p21, što je izazvalo starenje u tim stanicama. S obzirom na sposobnost CRISPR/Cas sustava da inhibira rast tumorskih stanica grlića maternice u golih miševa, primijećeno je da je volumen tumora značajno manji kod miševa koji su podvrgnuti cijepanju E6/E7 mRNA sustavom CRISPR/Cas nego kod kontrolna skupina [205,206]. Druga je studija pokazala da poremećaj onkogena HPV-a pomoću CRISPR/Cas9 u HPV-pozitivnim orofaringealnim karcinomima skvamoznih stanica (OPSCC) rezultira obnavljanjem cGAS-STING puta. Ovaj rezultat pruža nove uvide u liječenje potrebno za ciljanje HPV infekcije, kao i raka vrata maternice, budući da se STING smatra potencijalnom novom imunoterapijom metom za rak vrata maternice [207,208].
U nedavnoj studiji koja je uključivala humanizirane SCID miševe s ksenograftiranim SiHa stanicama, analizirano je blokiranje puta PD-1 kroz CRISPR/Cas9 zajedno s nokautom onkogena HPV-a. Rezultati su pokazali da je funkcija limfocita obnovljena s povećanim brojem CD8 plus i CD4 plus T-stanica, kao i dendritičnih stanica [209]. Osim toga, studija Zhena i njegovih kolega [210] pokazala je da isporuka liposoma CRISPR/cas9, in vivo, može eliminirati HPV, što rezultira povećanim brojem CD8 T-stanica i ekspresijom proupalnih citokina. Također je primijećeno smanjenje broja T reg stanica i mijeloidnih supresorskih stanica.
Inovativni oblici primjene sustava CRISPR/Cas predstavljaju ogroman napredak budući da omogućuju usvajanje novih kliničkih pristupa za liječenje HPV-a i karcinoma vrata maternice, a njegova se učinkovitost pokazala izvanrednom i in vivo i in vitro. Isporuka komponenti CRISPR/Cas, ubrizganih intratumoralno, pokazala je značajno smanjenje stope rasta tumora i tumora, kao i očuvanje susjednih struktura i osiguravanje da tehnologija ima dobre sigurnosne uvjete za normalne stanice. Sustavna isporuka CRISPR/Cas također je zabilježena u literaturi i otvorila je nove i potencijalne terapijske primjene koje nisu ograničene na mjesto primjene [211].
4. Zaključci
Na temelju rezultata gore navedenih studija, jasno je da je proučavanje antitumorskog imunološkog odgovora uključeno u visok stupanj složenosti budući da postoji nekoliko odstupanja u svim fazama staničnog adaptivnog imunološkog odgovora protiv raka vrata maternice [212]. Isto tako, citotoksične CD8 plus T-stanice igraju ključnu ulogu u uništavanju tumorskih stanica. Međutim, dokazi pokazuju da oni sami po sebi nisu dovoljni za postizanje učinkovitog antitumorskog imunološkog odgovora. Stoga je potrebno ispitati studiju zajedno s drugim tipovima stanica uključenih u CIC. Na primjer, funkcije različitih podtipova APC-a mogu utjecati i na pripremu i aktivaciju T-stanica, kao i na njihovu migracijsku i efektorsku sposobnost. Imunosupresivnu funkciju Treg stanica također treba uzeti u obzir jer postoji stalna i dinamična interakcija između različitih tipova imunoloških stanica i tumorskih stanica. Štoviše, budući da mnoge studije provode analizu raka vrata maternice na holistički način, postoje neki kontradiktorni rezultati između podtipova raka vrata maternice kao što su ADC i SCC. Stoga bi odvajanje studija prema njihovom histološkom podtipu moglo pomoći u razjašnjavanju mehanizama uključenih u imunološki odgovor na učinkovitiji način.
Trenutačno usvojene strategije za borbu protiv ovih promjena nisu dovoljno učinkovite i samo je mala skupina pacijenata imala koristi [196,213]. To može proizaći iz činjenice da je većina identificiranih terapijskih ciljeva rezultat redukcionističkih analiza koje su značajno pridonijele boljem razumijevanju mehanizama imunološkog odgovora. Unatoč tome, imunološki odgovor je visoko integriran i zahtijeva terapije koje postižu višestruke ciljeve, a istovremeno sprječavaju mehanizme kompenzacije da stvore otpornost na liječenje. Slično tome, budući terapijski pristupi trebali bi imati personaliziraniji pogled. Na primjer, razlike u imunološkom odgovoru protiv raka vrata maternice uzrokovane varijablama kao što su histološki podtipovi, sojevi HPV-a, dob i klinički stadij trebaju se dodatno istražiti.
Doprinosi autora:
Konceptualizacija, JPA i ECC; pretraživanje literature, JPA i ECC; pisanje—priprema izvornog nacrta, JPA; pisanje—pregled i uređivanje, BMC i ECC; nadzor, ECC i BMC Svi su autori pročitali i složili se s objavljenom verzijom rukopisa.
Financiranje:
Ovu studiju djelomično je financirao Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior—Brasil (CAPES)—Financijski kod 001.
Sukob interesa:
Autori izjavljuju da nemaju suprotstavljenih interesa.
Reference
Sung, H.; Ferlay, J.; Siegel, RL; Laversanne, M.; Soerjomataram, I.; Jemal, A.; Bray, F. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN procjene učestalosti i smrtnosti u svijetu za 36 vrsta raka u 185 zemalja. CA Cancer J. Clin. 2021, 71, 209–249. [CrossRef]
2. Stelzle, D.; Tanaka, LF; Lee, KK; Ibrahim Khalil, A.; Baussano, I.; Šah, ASV; McAllister, DA; Gottlieb, SL; Klug, SJ; Winkler, AS; et al. Procjene globalnog tereta raka vrata maternice povezanog s HIV-om. Lancet Glob. Zdravlje 2021, 9, e161–e169. [CrossRef]
3. Bhatla, N.; Aoki, D.; Sharma, DN; Sankaranarayanan, R. Rak vrata maternice: ažuriranje za 2021. Int. J. Gynecol. Obstet. 2021., 155 (Dodatak S1), 28–44. [CrossRef]
4. Wiemann, B.; Starnes, CO Coleyjevi toksini, faktor nekroze tumora i istraživanje raka: povijesna perspektiva. Pharmacol. Ther. 1994, 64, 529–564. [CrossRef] [PubMed]
5. McCarthy, EF Toksini Williama B. Coleya i liječenje sarkoma kostiju i mekog tkiva. Iowa Orthop. J. 2006, 26, 154–158.
6. Guo, ZS Nobelova nagrada za medicinu 2018. ide imunoterapiji raka. BMC Cancer 2018, 18, 1086. [CrossRef]
7. Pioniri imunoterapije raka osvojili Nobelovu nagradu za medicinu. Dostupno na internetu: https://www.science.org/content/article/cancerimmunotherapy-pioneers-win-medicine-nobel (pristupljeno 16. prosinca 2022.).
8. Farhood, B.; Najafi, M.; Mortezaee, K. CD8 plus citotoksični T limfociti u imunoterapiji raka: pregled. J. Cell. Physiol. 2019, 234, 8509–8521. [CrossRef] [PubMed]
9. Maskey, N.; Maskey, N.; Thapa, N.; Thapa, N.; Maharjan, M.; Maharjan, M.; Shrestha, G.; Shrestha, G.; Maharjan, N.; Maharjan, N.; et al. Infiltracija limfocita CD4 i CD8 u milje grlića maternice zaražen HPV-om. Cancer Manag. Res. 2019, 11, 7647–7655. [CrossRef] [PubMed]
10. Borst, J.; Ahrends, T.; B ˛abała, N.; Melief, CJM; Kastenmüller, W. CD4 plus T stanice pomažu u imunologiji raka i imunoterapiji. Nat. Rev. Immunol. 2018, 18, 635–647. [CrossRef]
11. Najafi, M.; Farhood, B.; Mortezaee, K. Doprinos regulatornih T stanica raku: pregled. J. Cell. Physiol. 2018, 234, 7983–7993. [CrossRef]
12. Moynihan, KD; Irvine, DJ Uloge za urođeni imunitet u kombiniranim imunoterapijama. Cancer Res. 2017, 77, 5215–5221. [CrossRef] [PubMed]
13. DeMaria, O.; Cornen, S.; Daëron, M.; Morel, Y.; Medžitov, R.; Vivier, E. Iskorištavanje urođenog imuniteta u terapiji raka. Priroda 2019, 574, 45–56. [CrossRef] [PubMed]
14. Kametani, Y.; Miyamoto, A.; Šeki, T.; Ito, R.; Habu, S.; Tokuda, Y. Značaj humaniziranih mišjih modela za procjenu humoralnog imunološkog odgovora protiv cjepiva protiv raka. Pers. Med. sveuč. 2018, 7, 13–18. [CrossRef]
15. Varn, FS; Mullins, DW; Arias-Pulido, H.; Fiering, S.; Cheng, C. Programi adaptivnog imuniteta kod raka dojke. Imunologija 2016, 150, 25–34. [CrossRef]
For more information:1950477648nn@gmail.com
