¿Cuáles son los marcadores inmunológicos clave de la inmunoterapia exitosa contra el cáncer?

Los dos lados de la inmunoterapia exitosa contra el cáncer son

• Las características únicas del cáncer que engendran artificialmente la inmunidad específica del cáncer (células T CD8 citotóxicas, por ejemplo) y / o ofrecen rutas explotables mediante inmunoterapia (anticuerpos contra inhibidores del punto de control tales como CTLA-4 o PD-1, por ejemplo).
• Potencial de respuestas inmunes eficaces contra el cáncer efectivas.

Características del cáncer que favorecen el éxito de la inmunoterapia

La investigación muestra que ciertas características del cáncer son útiles para ayudar a iniciar y / o mantener una inmunidad contra el cáncer efectiva.

Éstas incluyen

• Alto nivel de inestabilidad genómica y carga mutacional . Los datos que respaldan esta característica se observaron en casos de éxito de la inmunoterapia contra el cáncer de pulmón no microcítico (1), el melanoma (2), el melanoma metastásico (3, 4) y el cáncer colorrectal (5).
• Para garantizar que el sistema inmune no ataque al propio cuerpo, la mayoría de las células T (y B) específicas de antígenos del tejido nunca superan los cuellos de botella del desarrollo. En otras palabras, los procesos normales de tolerancia inmunológica que protegen al cuerpo del ataque de su propio sistema inmune también son una barrera natural para una fuerte inmunidad antitumoral.
• ¿Qué es una célula cancerosa? Una célula que en el pasado fue deshonesta y ya no está sujeta al control del crecimiento. Pero, ¿qué significa eso para el sistema inmune? ¿Sigue siendo una célula que el sistema inmunitario ha programado para tolerar o algo diferente que puede reconocer y responder? Habiendo comenzado como una célula de tejido normal, la mayor parte de lo que expresa una célula tumoral es la misma que ese tejido.
• El punto crucial que determina si la inmunoterapia puede o no aprovecharse para eliminar un tumor es cuán antigénicamente diferente se ha vuelto de una célula normal.
• Más tumor antigénicamente similar al tejido normal, disminuyen las posibilidades de células inmunitarias específicas de tumor. Después de todo, incluso para poder hacer respuestas inmunes antitumorales efectivas en primer lugar, se necesita una célula T específica de tumor (CD4 y CD8).
• Dado que el sistema inmune del cuerpo humano está dirigido a empujar a través de células T y B específicas para antígenos no expresados ​​por ella en el curso normal de la vida, se esperan células T y B específicas de neoantígenos.
• Por lo tanto, más neoantígenos que expresa un tumor (6), mayor es la probabilidad de que puedan ser “vistos” por el sistema inmune (7, 8), mayor sea la probabilidad de una mayor frecuencia de células T CD8 citotóxicas específicas de neoantígenos y mayores las posibilidades de ser capaz de alimentar artificialmente la inmunidad específica de tumor efectiva.
• Presencia de linfocitos tumorales infiltrantes ( TIL ). Más TILs, especialmente CD8 citotóxicos, más inmunogénicas que las células tumorales y asociadas a tumores, es decir, capaces de provocar inmunidad antitumoral específica (véase a continuación de 9). La mayoría de las inmunoterapias contra el cáncer intentan maximizar la destrucción dirigida por las células T CD8 citotóxicas, que se considera el principal y más efectivo tipo de respuesta y el tipo de células inmunes antitumorales. Dichos enfoques funcionan mal en pacientes con tumores sólidos de células no inmunes que tienen pocas células para comenzar, por ejemplo, cáncer de próstata.

• OTOH, tumores con pocas o ninguna TIL podrían significar (ver más abajo de 10)
• El tumor restringe activamente su entrada. Por ejemplo, liberando quimiocinas específicas tales como CCL2 nitrado.
• La vasculatura del tumor expresa moléculas específicas tales como el ligando Fas capaz de causar la apoptosis (muerte) de las células T o la prostaglandina E2 capaz de bloquear su respuesta efectora.
• El tumor puede mantener niveles bajos de oxígeno dentro y alrededor de este, hipoxia (médica). A su vez, tales condiciones promueven la expresión de proteína de muerte celular programada en células presentadoras de antígeno asociadas a tumor. La unión de PD-1 a PD-L1 en células T CD8 inhibe su respuesta.
• El microambiente tumoral puede favorecer la acumulación de metabolitos tales como la Indoleamina 2,3-dioxigenasa (IDO) que inhiben la respuesta de las células T CD8.
• El tumor puede reclutar específicamente ciertos fibroblastos y células B a su proximidad para inhibir la entrada y respuesta de las células T CD8, respectivamente.
• En otras palabras, la inmunoterapia contra el cáncer exitosa contra tumores sólidos tiene que diseñarse cuidadosamente para prevalecer sobre numerosos obstáculos físicos y funcionales naturales.

Las características de la inmunidad eficaz contra el cáncer

• Más TILs y más CD8 entre tales TILs.
• Alto nivel de expresión PD-L1. Aunque la alta expresión de PD-L1 en tumores inhibe la inmunidad antitumoral efectiva al unirse a PD-1 en células T CD8 e inhibirlas, dirigir PD-1 o PD-L1 a través de mAbs específicos (anticuerpo monoclonal) es similar a levantar los frenos de estas células, desencadenando inmunidad antitumoral efectiva (11, 12).
• El interferón gamma es una citocina importante en el arsenal de las células T citotóxicas. Un estudio de 2016 (13) encuentra que los melanomas son resistentes a Ipilimumab, el mAb contra el inhibidor de punto de control CTLA-4, pierde la capacidad de señalización de IFN-gamma, es decir, la razón plausible de su resistencia.

Ensayos y biomarcadores utilizados para medir la inmunidad antitumoral durante la inmunoterapia

Técnicas celulares para evaluar el estado inmune dentro de los tumores

• IHC ( inmunohistoquímica ) es un viejo caballo de batalla que se usa para contar el número de TIL en un tejido tumoral usando anticuerpos anti-CD8. Ahora los anticuerpos anti-PD-L1 también se utilizan para evaluar la expresión de PD-L1 como biomarcador (14) de cuán útiles podrían ser los anticuerpos anti-PD-1 o -PD-L1 para liberar los frenos y liberar respuestas inmunes antitumorales de TILs presentes dentro de él. Tales evaluaciones tienen salvedades porque diferentes estudios mostraron diferente poder predictivo de anti-PD-L1 IHC (15, 16).
• Diferentes estudios usaron diferentes anticuerpos y usaron diferentes umbrales para evaluar la positividad (17).
• Una molécula de superficie celular inducible , la presencia o ausencia de PD-L1 en muestras de tejido de archivo no puede predecir completamente su estado en tiempo real.
• Immunoscore (18), un algoritmo de patología relativamente nuevo desarrollado por el patólogo francés Jérôme Galon, utiliza la patología digital para minimizar la variabilidad y proporciona datos cuantitativos sobre las células T dentro de un tumor, no solo en su centro sino también en sus márgenes, algo que mejora el pronóstico exactitud. Este enfoque está llegando lentamente a una validación generalizada y quizás a una aceptación final (19).
• Actualmente cohibido por limitaciones técnicas y dificultades de interpretación (20), el IHC múltiple , es decir, intentar evaluar múltiples marcadores específicos de tejidos y células simultáneamente, proporcionaría más información no solo sobre el número de células inmunes dentro de los tumores sino también sobre su organización espacial . El IHC múltiplex secuencial es un enfoque para hacer que esta tecnología sea viable (21) pero aún está lejos de ser una utilidad práctica.
• Las secciones de tejido FFPE (formaldehído fijo en parafina), económicas y duraderas, son un pilar en los diagnósticos patológicos. La multiplexación FFPE basada en espectrometría de masas es un intento de combinar esta antigua técnica con una herramienta analítica molecular más moderna para aumentar exponencialmente el número de marcadores evaluados hasta 100 (22). Un estudio de 2014 (23) utilizó este enfoque para obtener imágenes simultáneas de hasta 32 proteínas hormonales e inmunológicas asociadas al cáncer de mama.
• Citometría de flujo y citometría de masas ( CyTOF ). De más valor en los cánceres de sangre en lugar de en los tumores sólidos, utilizando anticuerpos marcados con metales raros, CyTOF (citometría en tiempo de vuelo) combina citometría de flujo y espectrometría de masas. Un estudio de 2015 evaluó simultáneamente 15 proteínas de superficie y 16 intracelulares en leucemia y mostró discordancia entre estados superficiales e intracelulares de algunas de estas proteínas (24) y también identificó que las diferencias en el ciclo celular entre las células madre de leucemia podrían influir en su respuesta al tratamiento ( 25).

Técnicas genómicas para evaluar el estado inmune dentro de los tumores

• La secuenciación del exoma ( secuenciación del exoma completo , WES ) del tejido tumoral permite su estimación de la carga mutacional (1, 2, 3). Combinando esto con algoritmos que ayudan a predecir la probabilidad de que las secuencias peptídicas se unan al HLA (antígeno leucocitario humano) o ayuden a predecir la probabilidad de que los TCR (receptores de células T) los reconozcan podrían mejorar los resultados de Rx de una manera más individualizada.
• La deficiencia en la reparación del desajuste del ADN ( MMR ) podría ser un biomarcador de respuesta a la inmunoterapia basada en PD-1 (26), especialmente en cánceres colorrectales (5).
• La secuenciación del receptor de células T ( TCR ) puede controlar los cambios en las poblaciones de células T dentro de un tumor a lo largo del curso de Rx. Las diferencias entre los que responden y los que no responden podrían identificar a los que tienen más probabilidades de beneficiarse de Rx (27).
• Al describir la actividad transcripcional de un tumor, la secuenciación de ARN es para ARN lo que WES para el ADN (28).
• Si bien todos estos enfoques se han intentado en los tejidos tumorales, los enfoques más nuevos buscan aplicarlos en el nivel de una sola célula . Uno de estos enfoques mostró, por ejemplo, que los patrones mutacionales en cada célula cancerosa en pacientes con leucemia mieloide aguda eran diferentes (29).
• Resultados como estos revelan por qué incluso las últimas inmunoterapias terminan beneficiando solo a un puñado de pacientes y por qué la cura real del cáncer solo puede provenir de esfuerzos individualizados y, por lo tanto, extremadamente costosos .
• La mayoría de estos enfoques son invasivos y requieren acceso al tumor en sí. Una contraparte no invasiva intenta aprovechar el derrame del metabolito del tumor en el torrente sanguíneo.
• Los exosomas (vesículas) son vesículas de 50 a 100 nm unidas a la membrana secretadas por muchas células, incluyendo células tumorales e inmunes. Se cree que son una forma de que las células se comuniquen a distancias cortas y largas mediante el intercambio de material genético y de proteínas. Un estudio aún inédito de 2015 que utilizó el análisis de exosomas circulantes para evaluar las respuestas a la inmunoterapia del cáncer encontró diferencias entre los que respondieron y los que no respondieron (30), sugiriendo que tales diferencias podrían usarse como biomarcadores predictivos, si se encuentran reproducibles.

Ver gráficos compuestos a continuación de 9, 28 en enfoques celulares y genómicos actualmente utilizados o propuestos para ser utilizados para monitorear la inmunidad antitumoral durante la inmunoterapia en algunos ensayos clínicos.

Obstáculos prácticos para estudiar la inmunidad antitumoral humana

• El tipo de tejido tumoral disponible para la evaluación hace una gran diferencia, específicamente si el tejido es de archivo o fresco (ver más abajo de 9). Las ventajas de la primera son para el paciente, lo que hace innecesaria otra biopsia invasiva. Las desventajas de OTOH incluyen cambios en los perfiles de expresión celular, proteica y génica según cómo se haya conservado el tejido de archivo. Obviamente, el tejido tumoral fresco refleja el estado actual de la enfermedad con mayor precisión, en particular los cambios en la respuesta a Rx.
• Dado que las características de las células tumorales e inmunes son dinámicas, no estáticas, el muestreo en el tiempo puede proporcionar información más precisa. Obviamente, esto aumenta el costo y también puede aumentar el riesgo para el paciente.
• PD-L1 representa un excelente ejemplo de trampas inherentes a la elección del tejido tumoral y la frecuencia de muestreo utilizada en la toma de decisiones de inmunoterapia del cáncer. Por un lado, ahora se aprecia que una mayor expresión de PD-L1 en tumores mejora las posibilidades de inmunoterapia contra el cáncer. Sin embargo, la mayoría de las veces, la expresión de PD-L1 se evalúa en el tejido de archivo. Dado que PD-L1 es una molécula inducible , tomar decisiones de Rx sobre los resultados del tejido de archivo conlleva una carga doble, una, el paso del tiempo desde que se tomó esa muestra, y dos cambios dinámicos en la expresión de PD-L1 en el tumor.

• La cantidad de tejido disponible es otra variable importante (ver más abajo de 9).
• Las biopsias centrales son demasiado pequeñas para permitir evaluaciones inmunológicas significativas como la enumeración topográfica de TIL, es decir, cuántas están presentes en el centro del tumor frente a sus márgenes invasivos.
• Los tumores también pueden ser muy heterogéneos , no solo en sitios diferentes (31) sino también dentro del mismo tumor (29, 32).
• Más muestreo en más lugares brinda una imagen más precisa, pero nuevamente a un mayor costo y riesgo para el paciente.

Bibliografía

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Gracias por el R2A, Sean Scott.