Candidato obiettivo dell'immunoterapia identificato per il cancro al cervello, forse per altri tumori / Candidate Immunotherapy Target Identified for Brain Cancer, Possibly Other Tumors

Candidato obiettivo dell'immunoterapia identificato per il cancro al cervello, forse per altri tumori /   Candidate Immunotherapy Target Identified for Brain Cancer, Possibly Other Tumors

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Scienziati del Dana-Farber Cancer Institute, del Massachusetts General Hospital e del Broad Institute del MIT e di Harvard, hanno riportato la scoperta di un potenziale nuovo bersaglio per l'immunoterapia dei tumori cerebrali maligni. Il gruppo ha utilizzato il sequenziamento dell'RNA a singola cellula (RNA-seq) per studiare l'espressione genica ed il panorama clonale delle cellule T infiltranti il ​​tumore in più di 30 pazienti con gliomi diffusi e glioblastoma. Il loro lavoro ha indicato che il recettore di superficie delle cellule immunitarie, CD161, sopprime l'attività antitumorale delle cellule T immunitarie ed è attivato dal suo ligando, CLEC2D, sulle cellule tumorali e sulle cellule immunosoppressive nel cervello. I loro studi hanno dimostrato che l'eliminazione genetica del KLRB1 che codifica per CD161, o l'utilizzo di anticorpi per bloccare CD161, ha aumentato l'uccisione mediata dalle cellule T delle cellule di glioma in vitro e la funzione antitumorale in vivo.

Gli studi hanno anche indicato che lo stesso percorso può essere pertinente ad altre forme di cancro. "... abbiamo dimostrato che questo percorso è rilevante anche in una serie di altri principali tipi di cancro umano", tra cui melanoma, cancro ai polmoni, al colon ed al fegato, ha affermato Kai Wucherpfennig, MD, PhD, direttore del Center for Cancer Immunotherapy Research di Dana -Farber. Wucherpfennig è l'autore corrispondente del rapporto insieme a Mario Suva, MD, PhD, del Massachusetts General Hospital; Aviv Regev, PhD, del Broad Institute, e David Reardon, MD, direttore clinico del Center for Neuro-Oncology a Dana-Farber.

Il gruppo ha descritto il suo lavoro su Cell , in un articolo intitolato " Recettore CD161 inibitorio identificato nelle cellule T infiltranti il ​​glioma mediante analisi di singole cellule ". Hanno concluso: "Il nostro atlante completo dei programmi di espressione delle cellule T attraverso le principali classi di gliomi diffusi identifica quindi il percorso CD161-CLEC2D come un potenziale bersaglio per l'immunoterapia dei gliomi diffusi e di altri tumori umani".

I farmaci immunoterapici contro il cancro sono progettati per disabilitare i checkpoint immunitari,  i freni sfruttati efficacemente dalle cellule tumorali per sopprimere la risposta difensiva dell'organismo da parte delle cellule T contro i tumori. La disabilitazione di questi checkpoint consente al sistema immunitario di attaccare le cellule tumorali, ma tali inibitori del checkpoint non sono efficaci contro tutti i tumori. Uno dei punti di controllo più frequentemente presi di mira è il PD-1, ma recenti studi sui farmaci che prendono di mira il PD-1 nei glioblastomi (GBM) non sono stati utili ai pazienti. "Sebbene il blocco dei recettori inibitori PD-1 e/o CTLA-4 rappresenti importanti progressi terapeutici in diversi tipi di cancro, un recente studio clinico di fase III sulla terapia anti-PD-1 non è riuscito a dimostrare benefici nei pazienti con GBM ricorrente", gli autori hanno scritto.

I gliomi sono tumori cerebrali che includono il glioblastoma, il tipo di tumore cerebrale più aggressivo e incurabile. Prima dello studio appena riportato, si sapeva poco dell'espressione dei geni e dei circuiti molecolari delle cellule T immunitarie che infiltrano i tumori del glioma, ma non riescono a fermarne la crescita. "Le cellule T sono effettori critici delle immunoterapie contro il cancro, ma si sa poco dei loro programmi di espressione genica nei gliomi diffusi", hanno affermato i ricercatori.

Per aprire una finestra su questi circuiti delle cellule T, i ricercatori hanno applicato la tecnologia RNA-seq a singola cellula alle cellule T infiltranti il ​​glioma da campioni di tumore freschi di 31 pazienti. Hanno usato le analisi risultanti per creare un "atlante" di percorsi che regolano la funzione delle cellule T. Hanno quindi utilizzato questo atlante delle cellule T per identificare potenziali nuovi percorsi che regolano la funzione delle cellule T nei gliomi diffusi. Si sono concentrati su sottogruppi di cellule T citotossiche infiltranti il ​​glioma che co-esprimevano geni delle cellule natural killer (NK), che possono svolgere un ruolo nell'immunità antitumorale. Nell'analizzare i dati RNA-seq, i ricercatori hanno identificato la proteina CD161, codificata dal gene KLRB1, come un potenziale recettore inibitorio. "Queste analisi hanno evidenziato il gene NK KLRB1 (che codifica per CD161) come potenziale recettore inibitorio", hanno osservato. “CLEC2D, il ligando per CD161,

Per determinare se il blocco del percorso CD161 potrebbe ripristinare la capacità delle cellule T di attaccare le cellule del glioma, i ricercatori lo hanno disabilitato eliminando il KLRB1 che codifica per CD161 o utilizzando anticorpi per bloccare il percorso CD161-CLEC2D. In un modello animale di gliomi, questa strategia ha fortemente potenziato l'uccisione delle cellule tumorali da parte dei linfociti T e migliorato la sopravvivenza. I ricercatori sono stati anche incoraggiati dalla scoperta che il blocco della via inibitoria sembrava ridurre l'esaurimento delle cellule T, una perdita della funzione di uccisione delle cellule nelle cellule T che ha rappresentato un grosso ostacolo nell'immunoterapia.

Gli scienziati hanno anche scoperto che meno cellule T dei gliomi contenevano PD-1 rispetto a CD161. Di conseguenza, hanno affermato, "CD161 può rappresentare un bersaglio attraente, in quanto è una molecola di superficie cellulare espressa da sottoinsiemi di cellule T sia CD8 che CD4 [i due tipi di cellule T coinvolte nella risposta contro le cellule tumorali] e una frazione maggiore delle cellule T che esprimono CD161 rispetto alla proteina PD-1. Hanno usato la tecnologia di modifica del gene CRISPR/Cas9 per inattivare il gene KLRB1 nelle cellule T e hanno dimostrato che CD161 inibisce la funzione di uccisione delle cellule tumorali delle cellule T.

"Il nostro atlante completo dei programmi di espressione delle cellule T attraverso le principali classi di gliomi diffusi identifica quindi il percorso CD161-CLEC2D come un potenziale bersaglio per l'immunoterapia dei gliomi diffusi e di altri tumori umani", hanno commentato gli autori. "L'identificazione di sottoinsiemi in gran parte simili di cellule T in diverse classi di gliomi diffusi suggerisce che potrebbero essere sfruttate strategie comuni per l'immunità mediata dalle cellule T".

Hanno effettuato test in due diversi modelli animali che sono stati creati impiantando "gliomasfere" - gruppi tridimensionali di cellule tumorali di pazienti umani - in roditori, che hanno sviluppato tumori aggressivi che hanno invaso il cervello. Gli scienziati hanno successivamente iniettato cellule T con il gene KLRB1 modificato nel liquido cerebrospinale di alcuni animali e cellule T che non avevano cancellato il gene KLRB1. Il trasferimento delle cellule T modificate dal gene ha rallentato la crescita dei tumori e "ha conferito un significativo beneficio di sopravvivenza", in entrambi i modelli animali di gliomi, hanno detto gli scienziati.

I loro studi hanno anche scoperto che KLRB1 e il suo programma trascrizionale associato sono espressi da popolazioni di cellule T in altri tumori umani. "Il significato di questi risultati può estendersi oltre i gliomi diffusi, come illustrato dall'espressione di KLRB1 nelle cellule T infiltranti il ​​tumore di altri quattro tumori umani comuni", hanno concluso. “Il nostro studio evidenzia l'importanza dei recettori delle "cellule NK" che sono espressi dalle cellule T infiltranti il ​​tumore che possiedono diversi repertori di TCR... I recettori delle cellule NK inibitori e attivanti espressi dalle cellule T infiltranti il ​​tumore possono offrire opportunità.

ENGLISH

Scientists at Dana-Farber Cancer Institute, Massachusetts General Hospital, and the Broad Institute of MIT and Harvard, reported the discovery of a potential new target for immunotherapy of malignant brain tumors. The team used single-cell RNA sequencing (RNA-seq) to study gene expression and the clonal landscape of tumor-infiltrating T cells across more than 30 patients with diffuse gliomas and glioblastoma. Their work indicated that the immune cell surface receptor, CD161, suppresses the cancer-fighting activity of immune T cells, and is activated by its ligand, CLEC2D, on tumor cells and immune-suppressing cells in the brain. Their studies showed that genetically deleting the KLRB1 that codes for CD161, or using antibodies to block CD161, increased T cell-mediated killing of glioma cells in vitro and anti-tumor function in vivo.

The studies also indicated that the same pathway may be pertinent to other forms of cancer. “… we showed that this pathway is also relevant in a number of other major human cancer types,” including melanoma, lung, colon, and liver cancer, said Kai Wucherpfennig, MD, PhD, director of the Center for Cancer Immunotherapy Research at Dana-Farber. Wucherpfennig is corresponding author of the report along with Mario Suva, MD, PhD, of Massachusetts General Hospital; Aviv Regev, PhD, of the Broad Institute, and David Reardon, MD, clinical director of the Center for Neuro-Oncology at Dana-Farber.

The team described its work in Cell, in a paper titled, “Inhibitory CD161 receptor identified in glioma-infiltrating T cells by single-cell analysis.” They concluded: “Our comprehensive atlas of T cell expression programs across the major classes of diffuse gliomas thus identifies the CD161-CLEC2D pathway as a potential target for immunotherapy of diffuse gliomas and other human cancers.”

Immunotherapy drugs against cancer are designed to disable immune checkpoints, effectively the brakes exploited by cancer cells to suppress the body’s defensive response by T cells against tumors. Disabling these checkpoints unleashes the immune system to attack cancer cells, but such checkpoint inhibitors aren’t effective against all cancers. One of the most frequently targeted checkpoints is PD-1, but recent trials of drugs that target PD-1 in glioblastomas (GBM) have failed to benefit patients. “Although blockade of the inhibitory PD-1 and/or CTLA-4 receptors represent major therapeutic advances in several cancer types, a recent Phase III clinical trial of anti-PD-1 therapy failed to demonstrate benefit in recurrent GBM patients,” the authors wrote.

Gliomas are brain cancers that include glioblastoma, the most aggressive and incurable type of brain tumor. Prior to the newly reported study, little was known about the expression of genes and the molecular circuits of immune T cells that infiltrate glioma tumors, but fail to halt their growth. “T cells are critical effectors of cancer immunotherapies, but little is known about their gene expression programs in diffuse gliomas,” the investigators stated.

To open a window on these T cell circuits, the investigators applied single-cell RNA-seq technology to glioma-infiltrating T cells from fresh tumor samples from 31 patients. They used the resulting analyses to create an “atlas” of pathways that regulate T cell function. They then used this T cell atlas to identify potentially new pathways regulating T cell function in diffuse gliomas. They focused on subsets of cytotoxic glioma-infiltrating T cells that co-expressed natural killer (NK) cell genes, which may play a role in anti-tumor immunity. In analyzing the RNA-seq data, the researchers identified the CD161 protein, encoded by the KLRB1 gene, as a potential inhibitory receptor. “These analyses highlighted the NK gene KLRB1 (encoding CD161) as a potential inhibitory receptor,” they noted. “CLEC2D, the ligand for CD161, is a surface molecule expressed by myeloid cells and malignant cells, suggesting a ligand-receptor pathway for immunotherapy.”

To determine if blocking the CD161 pathway could restore the T cells’ ability to attack the glioma cells, the researchers disabled it either by knocking out the KLRB1 that codes for CD161, or by the use of antibodies to block the CD161-CLEC2D pathway. In an animal model of gliomas, this strategy strongly enhanced the killing of tumor cells by T cells, and improved survival. The researchers were also encouraged by the finding that blocking the inhibitory pathway appeared to reduce T-cell exhaustion—a loss of cell-killing function in T cells that has represented a major hurdle in immunotherapy.

The scientists also found that fewer T cells from gliomas contained PD-1 than CD161. As a result, they said, “CD161 may represent an attractive target, as it is a cell surface molecule expressed by both CD8 and CD4 T cell subsets [the two types of T cells involved in response against tumor cells] and a larger fraction of T cells express CD161 than the PD-1 protein.” They used CRISPR/Cas9 gene-editing technology to inactivate the KLRB1 gene in T cells and showed that CD161 inhibits the tumor cell-killing function of T cells.

“Our comprehensive atlas of T cell expression programs across the major classes of diffuse gliomas thus identifies the CD161-CLEC2D pathway as a potential target for immunotherapy of diffuse gliomas and other human cancers,” the authors commented. “The identification of largely similar subsets of T cells across different classes of diffuse gliomas suggests that common strategies could be leveraged for T cell-mediated immunity.”

They carried out tests in two different animal models that were created by implanting “gliomaspheres”—3-dimensional clusters of tumor cells from human patients—into rodents, which developed aggressive tumors that invaded the brain. The scientists subsequently injected T cells with the KLRB1 gene edited out into the cerebrospinal fluid of some of the animals, and T cells that hadn’t had the KLRB1 gene deleted. Transfer of the gene-edited T cells slowed the growth of the tumors and “conferred a significant survival benefit,” in both of the animal models of gliomas, the scientists said.

Their studies also found that KLRB1 and its associated transcriptional program are expressed by T cell populations in other human cancers. “The significance of these findings may extend beyond diffuse gliomas, as illustrated by expression of KLRB1 in tumor-infiltrating T cells from four other common human cancers,” they concluded. “Our study highlights the significance of ‘‘NK cell’’ receptors that are expressed by tumor-infiltrating T cells that possess diverse TCR repertoires … Inhibitory and activating NK cell receptors expressed by tumor-infiltrating T cells may offer opportunities for.

Da:

https://www.genengnews.com/news/candidate-immunotherapy-target-identified-for-brain-cancer-possibly-other-tumors/