1. El origen del inmunofenotipo tumoral
El tratamiento moderno de los tumores tiene su origen en Occidente y se remonta al siglo XVIII. La historia del tratamiento del cáncer se remonta a la dinastía Song en China. La descripción más antigua del cáncer se encuentra en el libro "Renzhai Zhizhi Apéndice Tratado", en el que "los pacientes con cáncer tienen agujeros superiores e inferiores profundos, con raíces venenosas profundas y agujeros profundos", lo que significa que el tumor es como una roca y las raíces venenosas. están escondidos en lo profundo del cuerpo. De esta frase se puede ver que la descripción de la apariencia de los tumores en ese momento era básicamente similar a la de los tumores actuales. La humanidad lleva miles de años luchando contra los tumores, pero no se han logrado avances significativos. Esto se debe a que la mayoría de las investigaciones anteriores sobre tumores se centraban en las propias células tumorales, lo que se denomina categoría de biología tumoral; con el avance del tratamiento médico y la investigación científica, la gente se ha dado cuenta de que los tumores tienen una gran heterogeneidad, especialmente entre los pacientes. Las células tumorales pueden evolucionar después de cambios en el entorno que las rodea, lo que dificulta el estudio de las propias células tumorales. Por lo tanto, no fue hasta el siglo XX que la gente empezó a darse cuenta de que para derrotar a los tumores necesitamos un arma más poderosa, que es el propio sistema inmunológico del cuerpo. Esta línea de investigación científica también promueve el desarrollo del popular campo de investigación de la inmunología tumoral.
Al principio, el método de utilizar el sistema inmunológico humano para matar tumores no era optimista. Por un lado, el método de utilizar el sistema inmunológico para tratar tumores no era tan inmediato como la cirugía y la quimioterapia. Por otro lado, los científicos inicialmente no estaban convencidos del complejo cáncer. El sistema inmunológico humano no se comprende completamente. Con la profundización de la investigación sobre el sistema inmunológico, la inmunoterapia tumoral ha sido aceptada gradualmente por el mundo en las últimas dos décadas. Lo más sensacional es que el Premio Nobel de Medicina de 2018 fue otorgado a dos académicos que estudiaron la inmunoterapia tumoral: Allison y Honjo. . Revelaron respectivamente las funciones de los puntos de control inmunológico CTLA-4 y PD-1 en los tumores, sentando así las bases para la aplicación clínica de fármacos de inmunoterapia.
Los inhibidores de puntos de control inmunológico han logrado buenos resultados en muchos tumores, lo que debería haber sido un resultado ideal. Sin embargo, la historia no es tan sencilla. El camino hacia la inmunoterapia tumoral apenas ha comenzado. A medida que los inhibidores de puntos de control inmunológico se utilizan en ensayos clínicos a gran escala en varios tumores, el problema se ha vuelto cada vez más prominente: aunque algunos pacientes con tumores responden bien a los inhibidores de puntos de control inmunológico, en muchos otros pacientes con tumores, los inhibidores de puntos de control inmunológico no tuvieron ningún efecto. . ¿Por qué hay resultados tan completamente diferentes para el mismo anticuerpo? Los científicos comenzaron a estudiar la causa de este fenómeno.
Figura 1:
Teniendo en cuenta que los inhibidores de los puntos de control inmunitarios movilizan principalmente sus propias células inmunitarias para atacar los tumores, es fácil imaginar si los pacientes responderán a la inmunoterapia debido al diferente estado funcional del sistema inmunológico. Las células. Los medicamentos producen reacciones diferentes. Hay una dirección, pero parece estar todavía a cierta distancia de la explicación que quieren los científicos. Esto se debe a que si partimos del sistema inmunológico de todo el cuerpo, el problema será más complicado y no lo suficientemente directo. Este problema no se resolverá mejor hasta que se proponga el microambiente inmunológico. Después de analizar el microambiente tumoral de varios tumores, los investigadores encontraron que había diferencias en la infiltración de células inmunes dentro de cada tumor, e incluso dentro del tumor de cada paciente. Por lo tanto, algunos investigadores clasificaron los tumores de manera aproximada según las características de la infiltración de células inmunes. Tumores "fríos" y tumores "calientes". El primero tiene menos células inmunitarias infiltrantes y más células inmunosupresoras (Treg, MDSC) y responde menos a la inmunoterapia. Estos últimos tumores están infiltrados con células inmunes más activadas (CD8+T, Th1) y pueden responder mejor a los fármacos de inmunoterapia.
2. Mecanismo molecular de la tipificación inmune del tumor
Los conceptos de tumores "fríos" y "calientes" son el prototipo de los fenotipos inmunes de los tumores. Para comprender mejor los fenotipos inmunes, existe. Existe una necesidad urgente de comprender qué causa diferencias tan grandes en el microambiente inmunológico del tumor entre diferentes pacientes.
Como todos sabemos, el sistema inmunológico humano es un todo, incluyendo el timo, la médula ósea, los ganglios linfáticos, el bazo, etc. , es donde residen varias células inmunitarias, y se necesitan vasos linfáticos y sanguíneos para transportar las células inmunitarias a los tejidos locales. Hay pocos vasos linfáticos en el tumor, pero abundantes vasos sanguíneos. ¿Es el contenido vascular del tumor el que explica la diferencia en la infiltración de células inmunes? La respuesta es no, porque los tumores con vasos sanguíneos ricos infiltran células inmunes más supresoras y promueven el crecimiento tumoral. En este punto de la historia, necesitamos algunos conocimientos inmunológicos que lo respalden. La migración direccional de las células inmunitarias no sólo se ve afectada por los vasos sanguíneos y linfáticos, sino que también requiere una clase importante de moléculas inmunitarias: quimiocinas y receptores de quimiocinas.
Si los vasos sanguíneos se comparan con las carreteras, las quimiocinas son señales luminosas que controlan la dirección de varias células inmunitarias.
Figura 2:
Los científicos han descubierto a través de investigaciones que son los diferentes tipos y contenidos de quimiocinas y receptores de quimiocinas en los tumores los que causan las diferencias en la infiltración tumoral de células inmunes en diferentes pacientes. Gran diferencia. Por lo tanto, algunas células tumorales aprovechan esta característica del sistema inmunológico para liberar quimiocinas que promueven la infiltración de células inmunes inhibidoras y expresan altamente los receptores de quimiocinas correspondientes, atrayendo la infiltración de células inmunes inhibidoras, lo que es beneficioso para su propio crecimiento.
Capítulo 2: Revelación integral del fenotipo inmune tumoral.
1. Proponer tres fenotipos inmunes de tumores.
Se ha propuesto el concepto de inmunofenotipado tumoral, pero la investigación científica no es filosofía y las ideas por sí solas no son suficientes. Los investigadores deben dejar que los datos hablen por sí solos. Aunque hay muchas células inmunitarias que se infiltran en tumores, se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías: una son las células inmunitarias que pueden matar tumores, como las células NK, NKT y CD8+, la otra son las células que pueden inhibir la destrucción de las células inmunitarias; tumores, como Tregs, Th1, TH2, M1, M2; la función más importante de estas células inmunitarias son las células T, porque no importa qué forma de red reguladora de células inmunitarias, en última instancia se requieren células T y, actualmente, varios inhibidores de puntos de control inmunitarios. actúan principalmente sobre las células T. Las células ejercen efectos antitumorales, por lo que es más importante revelar la función de las células T que se infiltran en el tumor.
Figura 3:
Existen numerosos estudios sobre los fenotipos inmunitarios tumorales, entre los que se encuentran tres fenotipos inmunitarios ampliamente reconocidos por los investigadores: el tipo infiltración inmune, el tipo rechazo inmunológico y el tipo desierto inmunológico. . Después de la tinción inmunohistoquímica del tejido tumoral, los investigadores encontraron diferencias significativas entre los tres tipos. En los tumores "inmunoagresivos", las células T CD8+ pueden infiltrarse en el tumor. En los tumores de "rechazo inmunológico", aunque hay un alto grado de infiltración de células T CD8+, se concentran en la periferia del tumor; sin embargo, en los tumores de "desierto inmunológico", casi no hay infiltración de células T CD8+;
Figura 4:
Investigaciones adicionales encontraron que las moléculas de MHCI se expresan más en tumores "inmunoagresivos" que en los otros dos tipos de tumores. Además, la glicoproteína serina proteasa (FAP) de la superficie celular se expresa altamente en la periferia de los tumores de "rechazo inmunológico". Este gen es el principal responsable de dar forma a la matriz extracelular y puede regular la formación de una matriz gruesa alrededor de los tumores, bloqueando así la infiltración de células inmunes.
2. Cuantificación de los fenotipos inmunes tumorales
Los tres fenotipos inmunes tumorales principales proporcionan a los investigadores evidencia más definitiva, pero también conducen a un problema, es decir, para muchos pacientes, los tumores ya estaban en etapas avanzadas en el momento del diagnóstico; además, no sería práctico clasificar los tumores mediante tinción inmunohistoquímica si se seccionara a cada paciente. Por lo tanto, combinamos patología digital y análisis de datos transcriptómicos en una gran cohorte de tumores de ovario y desarrollamos un enfoque de aprendizaje automático para revelar la clasificación molecular y caracterizar los fenotipos inmunes de los tumores. Utilizando un algoritmo de bosque aleatorio, los investigadores desarrollaron un clasificador basado en 157 genes característicos y clasificaron a los pacientes con firmas inmunes tumorales en función de la expresión de estos genes.
Figura 5:
3. Mecanismos moleculares que afectan a la tipificación inmune del tumor.
Las células tumorales de "tipo infiltración inmune" expresan niveles más altos de moléculas MHCI y niveles más bajos de genes FAP; sin embargo, las células tumorales de "rechazo inmunológico" de moléculas MHCI se reducen significativamente, pero los genes FAP se expresan altamente. Entonces, ¿cuál es la relación entre estos dos mecanismos? ¿Cuál es el factor inicial que conduce a diferentes perfiles inmunes tumorales? Al analizar los mecanismos reguladores ascendentes y descendentes de estas dos vías, los investigadores descubrieron que tanto las moléculas MHCI como la FAP están reguladas por una importante molécula inmune, a saber, el TGFβ. Resulta que las células tumorales pueden producir TGFβ a través de células inmunitarias supresoras de tumores (Treg, M2) para evadir el ataque de las células T. Por un lado, este último puede unirse a receptores de células tumorales y regular negativamente las moléculas de MHCI, por otro lado, puede unirse a receptores de fibroblastos y regular positivamente la expresión de FAP, produciendo así colágeno y formando una capa gruesa; alrededor del tumor. La capa estromal repele la infiltración de células inmunes asesinas.
Figura 6:
Capítulo 3: Aplicación del inmunofenotipado tumoral.
Después de hablar sobre los conocimientos básicos de la tipificación inmune de los tumores, presentaré algunos artículos recientes de alta puntuación sobre la tipificación inmune de los tumores, con la esperanza de que la gente piense más a fondo.
1: Aplicación de una molécula M6 en la regulación de la clasificación inmune de los tumores
En los últimos años, el mecanismo regulador de la modificación de la m6A tumoral también ha sido un tema de investigación candente. ¿Qué tipo de reacciones químicas ocurrirán cuando los puntos calientes colisionen? Primero, presentaremos un artículo publicado en Molecular Cancer (IF:27.4) titulado: Patrones de modificación del método mediado por el regulador M6 y microambiente tumoral en la caracterización de la filtración en cánceres gaseosos.
Figura 7:
Antes de comenzar a explicar el análisis conjunto de m6A y el fenotipo inmune del tumor, permítanme presentarles algunos conocimientos previos sobre m6A. Este artículo identificó por primera vez 21 reguladores m6A, incluidos 8 escritores, 2 borradores y 11 lectores. La Figura 7 describe la distribución celular y las funciones básicas de estas moléculas. En pocas palabras, m6A es una modificación reversible del ARN que es modificada por un escritor, leída por un lector y eliminada por un borrador después de completar una tarea específica.
Figura 8:
A continuación se comienza a explicar el contenido principal de este artículo. Los autores primero clasificaron a los pacientes según la expresión de los reguladores m6A y descubrieron que esta clasificación era muy similar al fenotipo inmunológico del tumor. Para ello, los autores estudiaron la relación entre la modificación de m6A y el fenotipo inmunológico. Finalmente, se encontró que existían diferencias significativas en las puntuaciones de m6Ascore calculadas por el gen de firma M6 entre pacientes con "tipo de infiltración inmune", "tipo de rechazo inmunológico" y "tipo de desierto inmunológico" (Figura 8A). Posteriormente, los pacientes con m6Ascore bajo tuvieron una eficacia clínica significativa (Figura 8B) y una supervivencia significativamente prolongada en la cohorte anti-PD-L1 (IMvigor210) y la cohorte anti-PD-1 (GSE78220). Además, la alta expresión de PD-L1 en pacientes con m6Ascore baja sugiere una posible respuesta en la inmunoterapia dirigida a PD-1/L1.
En resumen, basándose en 21 factores reguladores de m6A, este estudio distinguió tres patrones diferentes de modificación de la metilación de m6A, que tienen propiedades de infiltración de células TME significativamente diferentes. Además, las diferencias en el transcriptoma de ARNm entre diferentes patrones de modificación de m6A se asociaron significativamente con m6A y con las vías biológicas relacionadas con el sistema inmunológico. Los autores establecieron un sistema de puntuación de m6A para evaluar el patrón de modificación de m6A de cada paciente con cáncer gástrico, que es de gran valor para predecir el resultado de la inmunoterapia.
Aplicación 2: La secuenciación unicelular revela firmas inmunes del cáncer de ovario
La secuenciación unicelular es una tecnología revolucionaria en los últimos años, que permite a los investigadores estudiar a nivel unicelular Diversos mecanismos funcionales celulares. De manera similar, como tecnología comúnmente utilizada en artículos de alta puntuación en los últimos años, ¿qué sorpresas revelará la secuenciación unicelular sobre el inmunofenotipo tumoral? Permítanme presentarles un artículo publicado en la revista "Cancer Cell" (IF: 31.7). El artículo se titula: Las divisiones celulares individuales y las interacciones de componentes celulares dan forma al fenotipo inmune tumoral del cáncer de ovario.
Figura 9:
Este estudio realizó por primera vez scRNA-seq en muestras de tumores de 15 pacientes con cáncer de ovario (Figura 9A) y realizó análisis de tipo celular basado en marcadores de tipos de células conocidos. definir. Los resultados mostraron que las diferencias generales en las células tumorales en pacientes con diferentes fenotipos inmunes eran grandes, las células tumorales con el mismo fenotipo inmune podían agruparse y las células tumorales con diferentes fenotipos inmunes eran significativamente diferentes (Figura 9b, aunque estromales); Los tipos de células (Figura 9b) 9C) y células inmunes (Fig. 9D) no difirieron a nivel transcripcional entre pacientes, pero su distribución relativa varió significativamente y no se correlacionó claramente con el fenotipo inmunológico del tumor.
Este artículo investiga más a fondo si las características intrínsecas de los tumores afectan los patrones de infiltración inmune. Los resultados mostraron que no hubo diferencias significativas en la transcripción de células tumorales entre los tumores de rechazo y los invasivos, pero sí hubo diferencias significativas en la expresión de 29 genes entre la combinación de tumores de rechazo y los invasivos y los tumores del desierto. Respecto a esta conclusión, creo que debería haber una gran diferencia entre rechazo e invasión, pero la secuenciación unicelular requiere la preparación de una suspensión unicelular, que puede destruir esta estructura. Por lo tanto, un análisis más detallado de las funciones de las células tumorales bajo estos dos fenotipos inmunes utilizando un transcriptoma espacial unicelular, revelando especialmente las características de la capa de células estromales más externas del tipo de rechazo inmunológico, proporcionará un valor de referencia más directo para el tratamiento de dichos pacientes. .
El análisis de enriquecimiento del conjunto de genes mostró que estos genes estaban asociados principalmente con vías de proliferación y su identificación fue impulsada por tres tumores del desierto con subtipos moleculares proliferativos.
Por otro lado, las células tumorales infiltrantes y rechazadoras se enriquecieron significativamente en la vía de respuesta al interferón, que está impulsada principalmente por genes que codifican el procesamiento y la presentación del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) clases I y II. Además, también se observó un enriquecimiento significativo de la vía de fosforilación oxidativa en la infiltración y rechazo de células tumorales.
Figura 10:
Finalmente, para resumir estas observaciones, los autores resumen un modelo en el que distintos componentes y posibles interacciones entre la diafonía tumoral, inmune y estromal pueden formar diferentes fenotipos inmunes tumorales. (Figura 10). En los modelos, los tumores con TME inmunocompetentes (incluidos los tumores agresivos y los tumores de rechazo) comparten muchas similitudes con los tumores del desierto. Las células endoteliales y los pericitos que expresan el ligando CX3CR1 también pueden participar en el reclutamiento de macrófagos asociados a tumores en tumores invasivos y rechazadores. También existen diferencias importantes entre los tumores agresivos y los tumores rechazantes. En los tumores que infiltran células T, el grado de infiltración puede verse afectado por dos factores: las células tumorales infiltrantes expresan altamente CXCL16, lo que puede estar relacionado con el reclutamiento de células T CXCR6+ en el epitelio tumoral; además, los CAF de IL1 son abundantes en los tumores invasivos; tumores, es posible que CXCL12/14 promueva la expresión de CXCR4, reclutando así más células T.
Este estudio realizó un análisis en profundidad de diferentes células, fenotipos funcionales e interacciones dinámicas del TME mediante secuenciación de ARN unicelular de 15 pacientes clínicos con cáncer de ovario, enriqueciendo las características de los fenotipos inmunes tumorales. Nuestros resultados resaltan posibles mecanismos moleculares que pueden dar forma a los fenotipos inmunes de los tumores y pueden proporcionar estrategias terapéuticas para mejorar el beneficio clínico de la inmunoterapia contra el cáncer.
Resumen y perspectivas
En los últimos años, la exploración del mecanismo de inmunofenotipado tumoral ha sido un tema candente en la investigación clínica y la investigación científica básica, y los resultados de la investigación producidos también son muy beneficiosos para Inmunoterapia clínica tumoral. Transformación de fármacos.
Este artículo clasifica sistemáticamente el origen, desarrollo y aplicación de los fenotipos inmunes tumorales, pero sólo da una idea del panorama completo y todavía quedan muchos detalles por agregar. Estoy haciendo una investigación básica sobre la inmunidad tumoral. En los últimos años, me he dado cuenta desde el fondo de mi corazón de que es difícil escribir un artículo con una puntuación alta centrándose simplemente en los mecanismos clásicos de regulación de la función genética. Sólo partiendo de resultados de investigación con potencial valor de aplicación clínica puedo tomar la iniciativa en la ola de investigación científica actual. La investigación sobre inmunofenotipado tumoral está en línea con la imaginación de los investigadores científicos.
Por supuesto, si no desea publicar artículos con puntuaciones altas y solo desea escribir algunos artículos sobre SCI, realizar un inmunofenotipado tumoral simple también es la mejor opción. Sin embargo, de los artículos publicados en 2021 se desprende que nos resulta difícil ver artículos que solo analicen las características biológicas de los tumores. Casi el 90% de los artículos sobre la idea de información sobre el nacimiento de tumores lo harán más o menos. analizarse en combinación con las características inmunes. Si no se ha dado cuenta de este problema antes, después de leer este artículo, debería estudiar el fenotipo inmunológico del tumor. Creo que en un futuro próximo se publicará un buen artículo de SCI relacionado con el fenotipo inmunológico del tumor.
[Referencias]
Quimiocinas en el microambiente tumoral y su relevancia en la inmunoterapia tumoral. Nat Rev Immunol Rev 2017;17(9):559-572.doi:10.1038/nri 2017.49. publicación electrónica del 30 de mayo de 2017.
El análisis integrado de patología digital y transcriptoma identifica mediadores moleculares del rechazo de células T del cáncer de ovario. 4 de noviembre de 2020 Nat Rev Commun;11(1):5583.doi:10.1038/s 41467-020-19408-2.
Zhang B, Wu Q, Li B, Wang D, Wang L, Zhou. Patrones de modificación de la metilación mediados por el regulón m6A y las características de infiltración del microambiente tumoral en el cáncer gástrico. cáncer mol 12 de marzo de 2020; 19 (1): 53.doi: 10.1186 / s 12943-020-01170-0.
Disección unicelular de componentes celulares e interacciones que dan forma al fenotipo inmune tumoral en el cáncer de ovario. Célula cancerosa 2021 27 de abril: s 1535-6108(21)00212-9. doi:10.1016/j.ccell.2021.04.004.
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