Immuntherapie Medikamente bekannt als checkpoint-Inhibitoren revolutioniert Krebs-Behandlung: viele Patienten mit malignen Erkrankungen, die bis vor kurzem noch als unheilbar erleben Langzeit-Remissionen. Aber die Mehrheit der Patienten reagieren nicht auf diese Medikamente, und Sie arbeiten viel besser in einigen Krebsarten als andere, aus Gründen, die Sie verwirrt haben die Wissenschaftler. Nun, UC San Francisco Forscher haben festgestellt, ein überraschendes Phänomen, das erklären mag, warum viele Krebsarten reagieren nicht auf diese Medikamente und Hinweise auf neue Strategien zu entfesseln, die das Immunsystem gegen die Krankheit.
„Im best-case-Szenarien, wie Melanom, nur 20 bis 30 Prozent der Patienten reagieren zu immun-checkpoint-Inhibitoren, während in anderen Fällen, wie Prostata-Krebs, es gibt nur einen einstelligen response-rate,“ sagte Robert Blelloch, MD, PhD, professor für Urologie an der UCSF und senior-Autor der neuen Studie, veröffentlicht am 4. April in der Zelle. „Das bedeutet, dass ein Großteil der Patienten nicht mehr reagiert. Wir wollten wissen, warum.“
Im malignen Gewebe, ein protein namens PD-L1-Funktionen als „tarnmantel“: durch die Anzeige von PD-L1 auf Ihrer Oberfläche, die Krebszellen schützen sich vor Angriffen durch das Immunsystem. Einige der erfolgreichsten Immuntherapien arbeiten durch Wechselwirkung mit PD-L1 oder mit dessen rezeptor PD-1, die sich auf Zellen des Immunsystems. Wenn die Interaktion zwischen PD-L1 und PD-1 blockiert ist, Tumoren die Fähigkeit verlieren, sich zu verbergen vor dem Immunsystem und anfällig für anti-Krebs-immun-Angriffe.
Ein Grund dafür, dass einige Tumore können resistent gegen diese Behandlungen ist, dass Sie nicht produzieren, PD-L1, was bedeutet, dass es nirgendwo für bestehende checkpoint-Inhibitoren zu handeln-das heißt, Sie können vermeiden, das Immunsystem mit anderen Kontrollpunkt-Proteine noch nicht entdeckt werden. Wissenschaftler haben vorher gezeigt, die PD-L1-protein vorhanden sein, auf niedrigem Niveau, oder völlig abwesend, in Tumorzellen von Prostata-Krebs-Patienten, die potenziell erklären Ihren Widerstand gegen die Therapie.
Aber in Ihrem neuen Papier Blelloch die Gruppe ist, was auf eine sehr unterschiedliche Antwort auf dieses Rätsel: PD-L1 wird in Massenproduktion hergestellt, die von diesen Tumoren, die Sie gefunden, aber anstatt das protein auf der Oberfläche der Krebszellen, die export-PD-L1 in der molekularen Frachter bekannt als exosomen. Diese PD-L1-verpackt exosomen sprießen von Krebszellen und Reisen Sie durch das Lymphsystem oder die Blutbahn in die Lymphknoten, die Stätten, an denen Immunzellen aktiviert werden, um den Körper schützen. Es, die PD-L1-Proteine wirken als Wanderprediger molekulare Saboteure, Remote zu Entwaffnen Immunzellen und verhindert, dass Sie von der Ortung von Tumoren zu montieren, eine anti-Krebs-offensive.
Anstatt also die Abschaltung der Immunantwort im tumor Oberfläche, exosomal PD-L1 hemmen Immunzellen, noch bevor Sie dort ankommen. Und im Gegensatz zu PD-L1 auf den gefundenen tumor-Oberfläche, exosomal PD-L1, aus unklaren Gründen, ist resistent gegen bestehende checkpoint-Inhibitoren.
„Das standard-Modell sagt, dass PD-L1 wirkt auf Zellen des Immunsystems, dass die Reise in die tumor-Nische, wo Sie auf das immun-unterdrückende protein,“ Blelloch sagte. „Unsere Daten lassen vermuten, dass das nicht wahr für viele Immuntherapie-resistenten Tumoren. Diese Tumore umgehen das Immunsystem durch die Bereitstellung von exosomal PD-L1 auf die Lymphknoten, wo Sie hemmen die Aktivierung von Immunzellen aus der Ferne. Diese Ergebnisse stellen einen Bruch vom dogma.“
Blelloch die Gruppe beschlossen, zu erforschen exosomen als Sie bemerkten etwas seltsames, die vorgeschlagen, dass das standard-Modell des PD-L1-Präsentation war fehlerhaft. Wie die Wissenschaftler, die vor kam, fanden Sie niedrige Konzentrationen von PD-L1-protein in resistenten Krebsarten. Aber als Sie sah auf die messenger-RNA (mRNA), die molekularen Vorläufer aller Proteine, die Sie beobachtet eine seltsame Diskrepanz: es war viel zu viel PD-L1 mRNA, die für den geringen Betrag von PD-L1-protein, dass Sie, gemessen in den Zellen.
„Wir sahen den Unterschied zwischen mRNA-und protein-Ebene, und wollte, um herauszufinden, was Los war,“ Blelloch sagte. „Unsere Experimente zeigten auch, dass das protein wurde in der Tat gemacht, an einem gewissen Punkt, und dass es nicht beeinträchtigt wird. Das ist, wenn wir uns auf exosomen und fand die fehlenden PD-L1.“
Exosomal PD-L1 Behindert die Immunabwehr, Fördert das Krebs-Wachstum
Um zu zeigen, dass exosomal PD-L1 war verantwortlich für die Vermittlung von immun-Unsichtbarkeit, die die Wissenschaftler wandte sich an eine Maus-Prostata-Krebs-Modell, das resistent gegen den checkpoint-Inhibitoren. Wenn Sie transplantiert werden, diese Krebszellen in gesunde Mäuse, die Tumore schnell gekeimt. Aber wenn die Wissenschaftler die gen-editing-tool CRISPR löschen zwei Gene notwendig, die für exosome Produktion, die bearbeitet Krebs-Zellen waren nicht in der Lage zu Tumoren bilden, die in genetisch identischen Mäusen. Obwohl beide bearbeitete und unbearbeitete Zellen waren Herstellung von PD-L1, nur diejenigen, die nicht zu schaffen exosomen wurden sichtbar und anfällig für das Immunsystem, wenn PD-L1 blockiert wurde.
„Die Bedeutung dieser Entdeckung wurde sofort klar erkennbar“, sagte post-doc Mauro Poggio, PhD, Erstautor der neuen Studie. „Die derzeit in der Klinik, es gibt keine Medikamente zur Verfügung, die in der Lage sind, die Bekämpfung der zerstörerischen Kraft von exosomal PD-L1, Verständnis der Biologie von exosomal PD-L1 ist der erste grundlegende Schritt, führen möglicherweise zu neuen therapeutischen Ansätzen für Patienten.“
In einem ergänzenden experiment, das gleiche CRISPR-bearbeitet von Krebs-Zellen transplantiert wurden, in gesunden Mäusen, sofort gefolgt von einer Serie von Injektionen von exosomen tragen von PD-L1. Nicht in der Lage zu produzieren exosomen, die CRISPR-bearbeitet Krebszellen haben sollte, zum Opfer gefallen, um das Immunsystem. Stattdessen die injizierten exosomen waren in der Lage, zu neutralisieren, um die Immunantwort im Namen der Krebs, die es erlaubt, die exosome-defizienten Krebszellen zu bilden Tumoren.
Um herauszufinden, wie exosomal PD-L1 wurde sich mit dem Immunsystem, die Forscher überprüft die Lymphknoten von Mäusen, die entweder CRISPR-bearbeitet oder unverfälscht Krebszellen. Mäuse erhalten, dass die bearbeiteten Zellen zeigten eine erhöhte immun-Zell-proliferation und hatten eine höhere Anzahl von aktivierten Zellen des Immunsystems, die in Ihren Lymphknoten, dem zentralen Befehl hubs des Immunsystems.
In einer separaten Maus-Modell — ein Darmkrebs, der nur teilweise als Reaktion auf die Immuntherapie — die Forscher identifizierten zwei verschiedene pools von PD-L1 auf der Oberfläche von tumor-Zellen, die empfindlich auf PD-L1 Inhibitoren, und anderen in der exosomen, die beständig sind. Wenn Sie behandelt Krebs mit einer Kombination Therapie beteiligt, dass die Vermeidung exosome Bildung und die Verwaltung PD-L1-Hemmer, die Mäuse überlebten länger als die Behandlung mit entweder Ansatz allein.
„Diese Daten sind aus zwei sehr unterschiedlichen Krebs-Modelle schlagen einen neuartigen therapeutischen Ansatz, bei dem die Unterdrückung der Freisetzung von PD-L1 in exosomen, die entweder allein oder in Kombination mit den aktuellen checkpoint-Inhibitoren, überwinden konnte den Widerstand in einem großen Anteil der Patienten, die aktuell die resistent gegen die Behandlung mit checkpoint-Inhibitoren alleine,“ Blelloch sagte.
Exosome-Defizienten Tumorzellen Kann als ‚Impfstoff‘ Gegen die Immunabwehr
In einem überraschenden Ergebnis aus der neuen Studie, fanden die Forscher heraus, Sie könnte Verwendung CRISPR-bearbeitet, exosome-defizienten Krebszellen zu induzieren, um eine anti-Krebs-Immunantwort, die gezielt Tumoren, die normalerweise widerstehen, immun-Angriff.
Die Forscher erste transplantiert CRISPR-bearbeitet Krebszellen nicht in der Lage zu produzieren exosomen in den normalen Mäusen und wartete 90 Tage. Sie pflanzte dann ungeschnitten — und vermutlich auch, das Immunsystem zu umgehen — Krebszellen in den gleichen Mäusen. Nachdem er ausgesetzt, die das Immunsystem, um die CRISPR-bearbeitet, exosome-defizienten Krebszellen, die unbearbeitete Zellen waren nicht mehr unsichtbar. Anstatt ignorieren diese Zellen, die das Immunsystem montiert eine heftige Reaktion, die gezielt diese ehemals Immunsystem umgehen Krebszellen und hinderte Sie daran, sich zu vermehren.
„Das Immunsystem entwickelt eine anti-tumor-Speicher, nachdem Sie ausgesetzt, um die Krebszellen, die nicht produzieren können exosomal PD-L1. Sobald das Immunsystem hat entwickelt Speicher, es ist nicht mehr empfänglich für diese form von PD-L1 und damit Ziele exosomal PD-L1-produzierenden Krebszellen“, Blelloch sagte.
Ein weiteres überraschendes Ergebnis wurde erreicht, wenn beide ungeschnitten und CRISPR-bearbeitet, exosome-defizienten Krebszellen wurden gleichzeitig transplantiert, die in die gegenüberliegenden Seiten der gleichen Maus. Obwohl Sie wurden zur gleichen Zeit eingeführt, die CRISPR-bearbeiteten Zellen erwiesen sich als dominant-Sie waren in der Lage, das Immunsystem aktivieren, das dann einen Angriff startete, der zerstört die unveröffentlichte, angeblich immun-resistenten Tumoren wachsen auf der anderen Seite.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch die vorübergehende Hemmung der Freisetzung von PD-L1 in exosomen führen könnte, um langfristige, Körper-breiten Unterdrückung von Tumorwachstum. Weiterhin ist der Hinweis auf die Möglichkeit einer neuen Art von Immuntherapie, bei der ein patient Krebs Zellen können bearbeitet werden und wieder eingeführt, um das Immunsystem aktivieren und Peitsche es in Angriff immun-gegen Krebserkrankungen. Unterdrückung der Freisetzung von PD-L1 in exosomen oder die Einführung der „tumor cell vaccine“ wurde von der Blelloch team kann eines Tages bieten Hoffnung für Patienten, deren Tumore reagieren nicht auf die heutigen Behandlungsmöglichkeiten.
„Es muss noch viel mehr aufgedeckt werden, über PD-L1 die Funktion in Krebs,“ Poggio sagte. „Wir sind nur verkratzen der Oberfläche dessen, was sein könnte, eine neue Methode, die, wenn Sie blockiert wird, hat das Potenzial, unterdrücken viele aggressive Tumoren, die nicht auf die Behandlung ansprechen.“