Vähi tüvi vastab immuunsusele: mehhanismist teraapiani (2. osa)

Lisateabe saamiseks võtke palun ühendustdavid.wan@wecistanche.com

Mitme vähitüübi korral on seotud makrofaagide ja mikrogliia radade ja/või teguritegakasvajat soodustavpolarisatsioonid hõlmavad STAT3, tuumafaktori (NF)-kB ja PI3Ky radasid (Kaneda et al., 2016; Qian ja Pollard, 2010). Nende hulgas mängib olulist rolli STAT3 transkriptsioonifaktor. Makrofaagi STAT3 aktiveerib CSC-st tuletatud IL-6, L-10 ja/või eksosoomikoormus, mille tulemuseks on geenide ülesreguleeriminekasvajate soodustaminekasvajavastaseid tsütokiine kodeerivate geenide programmeerimine ja inhibeerimine (Malyshev ja Malyshev, 2015). Veelgi enam, STAT3 inhibeerimine kaotab CSC-indutseeritud kasvajaeelse makrofaagi polarisatsiooni GBM-is (Gabru-siewicz et al., 2018; Wu jt, 2010; Yao jt, 2016), põievähi (Kobatake jt, 2020) ja rinnavähk (Weng et al., 2019). NF-kB rada on oluline CSC-indutseeritud kasvajaeelse makrofaagi polarisatsiooni jaoks munasarjavähi korral (Deng et al. 2015). Kokkuvõttes on CSC-indutseeritud makrofaagide polarisatsiooni uuring tuvastanud konkreetsete vähivormide puhul silmapaistvad ja terapeutiliselt kasutatavad makrofaagide rajad (tabel 1).

Cistanche kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin

TAM-id edendavad vähirakkude tüve ja CSC nišši peegeldavad CSC toiminguid, TAM-id võivad toetada CSC tüve ja CSC nišši (joonis 3). Nišš on eriti oluline CSC eneseuuendamise, repopulatsioonipotentsiaali ja kasvaja initsiatsiooni säilitamisel. See toetav mikrokeskkond koosneb vähirakkudest, immuunrakkudest, mesenhümaalsetest tüvirakkudest (MSC), fibroblastidest, endoteelirakkudest ja ekstratsellulaarse maatriksi (ECM) komponentidest (joonis 3; Plaks et al, 2015). Nendest erinevatest stroomarakkude tüüpidest tuletatud parakriinsed tegurid mängivad CSC tüve edendamisel nišis olulist rolli. Täpsemalt, rinna- ja käärsoolevähi puhul aitavad MSC-d kaasa CSC niši moodustumisele, eritades prostaglandiini E2 (PGE2), IL-6, IL-8 ja CXCL1 (Liet al.2012). Fibroblastid võivad POSTN-i sekretsiooni kaudu esile kutsuda rinnavähi CSC-de metastaatilise niši (Malanchi et al, 2011). TAM-id toodavad tegureid, mis võimaldavad "diferentseeritud" vähirakkudel omandada CSC-sarnaseid tunnuseid ja säilitada rinnavähi CSC tüve (Lu et al, 2014),suu lamerakk-kartsinoom(Li et al., 2019), neerurakk-kartsinoom (Yang et al., 2016), hepatotsellulaarne kartsinoom (HCC) (Wang et al., 2016) ja kõhunäärmevähk (Mitchem et al., 2013). Vastavalt sellele vähendab TAM-ide ammendumine kolooniaid stimuleeriva faktori 1 retseptori (CSF1R) ja CC motiivi kemokiini retseptori 2 (CCR2) inhibeerimise kaudu hiiremudelites CSC-de kasvajat initsieerivaid omadusi (Mitchem et al, 2013). GBM-is toetab TAM-i. CSC niši osa sõltub selle kasvajaeelsest fenotüübist ja ümberprogrammeerimine kasvajavastaseks fenotüübiks (kasutades amfoteritsiin-Bor-vitamiini B3) nõrgendab vähirakkude tüve ja tuumorigeensust in vitro ja in vivo ning muudab need kasvajad kemoteraapia suhtes sensibiliseeritud (Sarkar et al, 2014). ,2020). Need leiud rõhutavad CSC niši häirimise terapeutilist potentsiaali TAM-ide ümberprogrammeerimise teel kasvajavastase fenotüübi suunas.

TAM-ide tähtsust CSC bioloogias tugevdab kasvav nimekiri TAM-ist tuletatud teguritest, mis on seotud CSC tüve säilitamisega. Tabelis 2 on kokku võetud sellised tegurid ja nende väidetavad mehhanismid erinevates vähimudelites. EMT on oluline protsess, mis võimaldab vähirakkudel omandada CSC-laadsed omadused ja säilitada CSC tüve (Biddle ja Mackenzie, 2012). Rinnavähirakkudes seostatakse EMT-d CD90 ja EphA4 ülesreguleerimisega, mis vahendavad CSC-de ja TAM-ide vahelisi füüsilisi koostoimeid (Lu et al, 2014). Selle tulemusena võivad TAM-id rinnavähirakkude EMT-d veelgi kiirendada, kutsudes seega esile positiivse tagasisideahela, et tugevdada CSC tüve, eritades CSC-d toetavate tsütokiinide paneeli, nagu IL-6, IL-8 ja IL-1 (Guo et al., 2019a; Let al., 2014; Valeta-Magara jt, 2019). Samamoodi näitavad kogunevad tõendid, et TAM-id GBM-is (Hide jt, 2018), HCC-s (Fan jt, 2014; Wan jt, 2014), kõhunäärmevähis (Nomura jt, 2018; Saint al., 2015; Zhang jt. .,2019a) ja munasarjavähk (Raghavan et al., 2019) võivad soodustada vähirakkude EMT-d ja/või eritada mitmesuguseid CSC-d toetavaid tsütokiine (sh IL-1, IL-6 ja TGF -), soodustades seega CSC tüve, kasvaja progresseerumist ja raviresistentsust. Lisaks tsütokiinidele võivad TAM-id spetsiifiliselt toota ainulaadseid tegureid, et toetada CSC tüve. Näiteks eesnäärmevähi (Huang et al, 2020), lümfoomi (Wei et al, 2019b) TAM-id ekspresseerivad ja sekreteerivad eelistatavalt CCL5, pleiotropiini (PTN), gloobuli-epidermaalset kasvufaktorit Val (MFG-E8) ja CCL8. ), kolorektaalne vähk (CRC) (Jinushi et al, 2011) ja GBM (Zhang et al, 2020), kus need soodustavad CSC tüve ja kasvaja progresseerumist. Lõpuks võivad TAM-id lisaks lahustuvatele teguritele soodustada CSC tüve otseste interaktsioonide kaudu. Täpsemalt, rinnavähi, maksa ja lümfisõlmede sinusoidsete endoteelirakkude C-tüüpi puhul on lektiin transmembraanne valk, mida ekspresseeritakse tugevalt TAM-idel ja mis interakteerub vähirakkude hüdrofiilse alamperekonna 3-liikmelise A3 retseptoriga, et suurendada tüve (Liu et al., 2019). . TAM-st pärinevad tegurid ja TAM-vähirakkude füüsilised interaktsioonid aktiveerivad vähirakkudes mitmeid radu, mis on tüve säilitamisel keskse tähtsusega. Nende peamiste CSC radade hulka kuuluvad STAT3, SHH ja NOTCH (Han et al., 2015; Hirata jt, 2014; Zhang jt, 2019b), samuti PI3K/AKT, WNT/ -catenin ja NANOG (Morgan et al., 2015; al, 2018; Wang jt, 2010b, 2019a; Wei jt, 2013; Zhang jt, 2019c). Olemasolevad tõendid toetavad seisukohta, et TAM-st tuletatud tegurid aktiveerivad neid teid CSC tüve tugevdamiseks või säilitamiseks (tabel 2). Nende hulgas näib STAT3 kõige olulisem tänu oma tüvega seotud geenide tugevale ülesreguleerimisele ja tüve soodustavate radade (nt NF-kB) aktiveerimisele (Galoczova et al. 2018). Seega kaotab STAT3 / NF-kB inhibeerimine rinnavähi TAM-i poolt soodustatud tüve (Lu et al., 2014; Val-eta-Magara jt, 2019; Yang jt, 2013), HCC (Li jt, 2017; Wan jt, 2014), eesnäärmevähki (Huang et al., 2020), kõhunäärmevähki (Mitchem et al., 2013; Nomura jt, 2018) ja CRC-d (Jinushi jt, 2011). WNT/-kateniini ja SHH rajad võivad teatud seadetes soodustada ka CSC tüve olemasolu. WNT signaalimise ebanormaalne aktiveerimine, mis on levinud paljudes kasvajatüüpides, määrab sageli CSC oleku ja CSC bioloogia säilimise (de Sousa E Melo ja Vermeulen, 2016). Rakukultuuri ja hiire mudelisüsteemid näitavad, et TAM-id aktiveerivad WNT / -kateniini raja CSC-des ja selle raja pärssimine kahjustab TAM-i poolt indutseeritud CSC tüve ülesreguleerimist HCC-s (Chen et al., 2019b), eesnäärmevähis (Huang et al., 2020) ja lümfoom (Wei et al, 2019b). Samamoodi on SHH rada seotud CSC tüve reguleerimisega kas otse või koostoime kaudu teiste tüvega seotud radadega, nagu TGF- (Takebe et al., 2015). Mis puutub TAM-toega CSC tüvesse, siis CRC tugineb SHH rajale (Jinushi jt, 2011), kõhunäärmevähk TGF- 1/SMAD2/3/NANOG rajale (Zhang et al, 2019a), HCC NOTCH-rada (Wang et al.2016), rinnavähk v-src sarkoomil (Schmidt-Ruppin A-2), viiruse onkogeeni homoloogi (lindude) (SRC) rada (Lu et al., 2014) ja glioom rakuvälisel reguleeritud kinaasi 1/2 (ERK1/2) rajal (Zhang et al.2020). Need leiud toovad ühiselt esile STAT3 / NF-kB ja WNT / -kateniini kui peamised teed, mis vastutavad TAM-indutseeritud CSC tüve eest. Paljude vähkkasvajate radade mitmekesisus rõhutab aga vajadust töötada välja kontekstipõhised strateegiad nende sihtimiseks.

CSC-MDSC Crosstalk

CSC-de mõju MDSC bioloogiale

MDSC-d on heterogeenne müeloidrakkude populatsioon, mis sisaldab granulotsüütilisi või polümorfonukleaarseid (PMN-MDSC) ja monotsüütseid (M-MDSC) alarühmi (Gabrilovich ja Nagaraj 2009). PMN-MDSC-d moodustavad enam kui 80 protsenti kõigist MDSC-dest ja M-MDSC-d. võivad diferentseeruda TAM-ideks (Gabrilovich, 2017; Kumar et al., 2016). MDSC-d tekivad luuüdis ja värvatakse kasvajatekskasvajast pärinevad kemokiinid, nagu CCL2 ja CCL5. Sarnaselt TAM-idele mängivad MDSC-d olulist rolli kasvaja angiogeneesi, kasvu, metastaaside ja immuunsupressiooni reguleerimisel (Gabrilovich, 2017; Kumar et al 2016). Üha rohkem tõendeid on näidanud ka sümbiootilisi interaktsioone CSC-de ja MDSC-de vahel TME-s, kus CSC-d soodustavad MDSC infiltratsiooni, laienemist ja aktiveerumist lahustuvate tegurite ja eksosoomide sekretsiooni kaudu erinevates vähitüüpides (joonis 4; tabel 3). SCCHN-is eritavad CD44* CSC-d võrreldes CD44 rakkudega kõrgemat IL-8, granulotsüütide-makrofaagide kolooniaid stimuleeriva faktori (GM-CSF) ja TGF-i taset ning indutseerivad suuremaid MDSC-de populatsioone, kui neid kasvatatakse koos perifeerse vere mononukleaarsed rakud (PBMC-d) (Chika-matsu et al., 2011). GBM-is ei soodusta GSC-d mitte ainult PBMC-de diferentseerumist M-MDSC-deks eksosoomide sekretsiooni kaudu (Do-menis et al., 2017), vaid aktiveerivad ka MDSC-sid. immuunvastuste pärssimiseks makrofaagide migratsiooni inhibeeriva faktori (MIF) sekretsiooni kaudu (Otvos et al, 2016). Melanoomi korral on miR-92 ekspressioon CD133 ja CSC-des võrreldes CD133- rakkudega vähenenud, mis reguleerib üles TGF- ekspressiooni x5 integriini/SMAD2 raja kaudu, mille tulemuseks on rohkem PMN-MDSC-sid. TME-s (Shidal et al, 2019). MDSC-d edendavad CSC tüvelisust

Kui MDSC-d imbuvad TME-sse, võivad nad erinevate vähitüüpide puhul erinevate mehhanismide kaudu vastastikku soodustada CSC tüve teket (joonis 4; tabel 3). Munasarjavähi korral indutseerivad MDSC-d vähirakkudes miR-101 ja GM-CSF ekspressiooni, mis suurendab korepressorgeeni C-otsa siduva valgu -2 (CtBP2) ülesreguleerimise kaudu tüve (Quiet al, 2013) ja STAT3 raja aktiveerimine (Li et al., 2020). Hulgimüeloomi korral käivitavad PMN-MDSC-d piwi-interakteeruva RNA piRNA-823 ekspressiooni vähirakkudes, mis soodustab tüve teket DNA metüültransferaasi 3B (DNMT3B) aktiveerimise kaudu, et hõlbustada DNA metüülimist (Ai et al., 2019). ). Kuigi need andmed rõhutavad MDSC-de olulist rolli vähirakkude tüve edendamisel, on nende vähitüüpide MDSC-st tuletatud tegurite identiteedid endiselt esile kerkimas. Pange tähele, et STAT3 näib taas olevat üks peamisi tüve eest vastutavaid teid. Rinna- ja kõhunäärmevähi korral eritavad MDSC-d IL-6 (mõlema vähitüübi korral) ja lämmastikoksiidi (rinnavähi korral), et aktiveerida STAT3 ja NOTCH radasid, et soodustada tüve kasvu (Panini et al, 2014; Peng jt, 2016) . Rinnavähi korral soodustab aktiveeritud STAT3 NOTCH-i aktiveerimist, mis omakorda hõlbustab püsivat STAT3 aktiveerimist, luues seega tagasisideahela tüve tugevdamiseks (Peng et al., 2016). Lisaks tüvele võib M-MDSC-st tuletatud NOS2 soodustada ka EMT-d STAT3 raja aktiveerimise kaudu, mis soodustab vähirakkude levikut ja metastaase (Ouzounova et al, 2017). CRC-s võivad PMN-MDSC-d sekreteerida eksosomaalset S100A9, et soodustada vähki. raku tüvi STAT3 ja NF-kB radade aktiveerimise kaudu, mida hüpoksilistes tingimustes veelgi võimendatakse (Wang et al., 2019b),

NF-kB loomine MDSC-indutseeritud tüvele. Tõepoolest, MDSC-d on mitut tüüpi vähi (nt munasarja-, emakakaela- ja endomeetriumivähk; Komura jt, 2020; Kuroda jt, 2018; Kuroda et al., 2018; Yokoi jt, 2019) puhul PGE peamine allikas, mis võib soodustada vähirakkude tüvi, aktiveerides NF-B E-tüüpi prostanoidretseptori 4 (EP4)-Pl3K ja EP4-mitogeeniga aktiveeritud proteiinkinaasi (MAPK) radade kaudu (Wang et al, 2015). Seega on MDSC-CSC interaktsioonide aluseks mitmed tegurid ja rajad ning STAT3 ja NF-KB on jällegi väga silmapaistvad.

CSC-T rakkude läbirääkimine

CSC-de mõju T-rakkude bioloogiale

Arvutusanalüüsid on samuti näidanud seoseid vähirakkude tüve jaCD8t T-rakudlaias valikus vähitüüpides (Miranda et al., 2019). SCCHN-i, GBM-i ja melanoomi korral korreleerub kõrge tüvega vähiga seotud antigeenide ja immuunstimuleerivate molekulide (nt CD86, CD40, peamine histo-sobivuse kompleks [MHC] Il, antigeeni töötlemisega seotud transporter, histo-sobivuse leukotsüütide antigeen [HLA]-A2, T-rakkude poolt äratuntav melanoomi antigeen 1, apoptoosi melanoomi inhibiitor, New Yorgi söögitoru lamerakk-kartsinoom 1 ja melanoom- seotud antigeen-A) ja immuunsüsteemi kontrollpunkti inhibiitorite kõrge ekspressioon (nt PD-L1; Chikamatsu et al., 2011; Schatton et al., 2010; Wei jt, 2010). Kooskõlas nende korrelaatidega reguleerivad CSC-d T-rakkude koostist ja funktsiooni mitme eksperimentaalselt valideeritud mehhanismi kaudu (joonis 4; tabel 4). Esiteks toodavad GSC-d GBM-is TGF-, CCL2 ja galektiini-3, mis pärsivad CD8 pluss ja CD4 pluss T-rakkude aktivatsiooni ja proliferatsiooni (Wei et al, 2010). Teiseks seob GSC eksosoom tenastsiin-C (TNC) T-rakkudes olevad x5 1 ja a5 6 integriinid, et alareguleerida AKT/mTOR signaaliülekannet ning pärssida T-rakkude aktivatsiooni ja proliferatsiooni (Domenis et al, 2017; Mizaei et al. al, 2018). Lõpuks, eesnäärmevähi korral sekreteerivad CSC-d TNC-d, et pärssida CD8 pluss ja CD4 pluss T-rakkude aktivatsiooni ja proliferatsiooni interaktsiooni kaudu T-rakkude x5 1 integriiniga (Ja-chetti et al., 2015).

T-reg rakud on immunosupressiivne alamhulkCD4 pluss T-rakudmida iseloomustab kahvlipea kasti P3 (FoxP3) ekspressioon ja kasvaja soodustamine efektor-T-rakkude inhibeerimise kaudu (Togashi et al, 2019). CSC-d meelitavad ja aktiveerivad T-reg rakke erinevate lahustuvate tegurite kaudu (joonis 4; tabel 4), sealhulgas eelkõige TGF-, mis kontrollib T-reg rakkude värbamist ja laienemist. Näiteks võivad CSC-d toota kõrgel tasemel TGF- SCCHN-is (Chikamatsu et al., 2011), GBM-is (Wei jt, 2010) ja melanoomis (Shidal et al., 2019), mis omakorda soodustab T-reg rakke. värbamine ja laienemine a5 integriini / emade aktiveerimise kaudu dekapentaplegilise homoloog 2 (SMAD2) raja vastu, indutseerides seega T-rakkude apoptoosi ja pärssides T-rakkude proliferatsiooni ja aktivatsiooni. Lisaks on näidatud, et mitmed CC kemokiinide perekonna liikmed, nagu CCL1 (Xu jt, 2017a), CCL2 (Wei jt, 2010) ja CCL5 (You et al., 2018), on CSC-de poolt kõrgel tasemel toodetud. erinevad vähitüübid, kus nad võivad stimuleerida T-reg-rakkude infiltratsiooni TME-sse. Üheskoos mängivad CSC-sekreteeritud TGF- ja spetsiifilised kemokiinid võtmerolli T-reg-rakkude värbamisel ja TME-s laienemisel. T-rakud reguleerivad CSC tüve

Uued tõendid näitavad, et T-rakkude erinevad alamhulgad võivad reguleerida CSC tüve (joonis 4; tabel 4). GBM-is inhibeerib T-rakkudega konditsioneeritud sööde GSC iseeneslikku uuenemist TNF- ja interferoon(IFN)-r sekretsiooni kaudu (Mirzaeiet al, 2018). NSCLC-s on CD8 pluss T-rakud peamised IFN-Y allikad, mille tase on madal. IFN-tasemed soodustavad CSC tüve teket PI3K/AKT/NOTCH1 raja aktiveerimise kaudu ja IFN-y kõrge tase kutsub esile vähirakkude apoptoosi Januse kinaasi 1 (JAK1)/STAT1/kaspaasi raja aktiveerimise kaudu (Song et al., 2019). ).Kõhunäärmevähi korral toodavad infiltreeruvad Th2-rakud tsütokiine -4 ja IL-13, et aktiveerida vähirakkudes JAK1/STAT6 rada, mis omakorda suurendab MYC-põhist glükolüüsi (Dey et al, 2020), anaboolne protsess, mis toetab CSC tüve (Chen et al., 2020b; Sancho et al., 2015). Lisaks lahustuvate faktorite sekretsioonile saavad T-rakud reguleerida CSC tüve otse rakkudevahelise kontakti mehhanismi kaudu rinnavähi korral, kus CD8 pluss T-rakkude ja vähirakkude vahelised mittelüütilised interaktsioonid võivad soodustada vähirakkude tüve (Stein et al., 2019).

Lisaks efektor-T-rakkudele võivad tüve reguleerida ka T-reg-rakud ja Th17-rakud. Näiteks AML-i korral sekreteerivad T-reg rakud IL-10, et soodustada leukeemiliste tüvirakkude tüve PI3K/AKT/OCT4/NANOG raja aktiveerimise kaudu (Xu et al., 2017b). T-reg-rakkude tüve soodustavat toimet täheldatakse ka rinnavähi korral, kus tundmatu reg-rakkude lahustuvad tegurid reguleerivad üles tüvega seotud radu: SOX2; NANOG; ja OCT4 (Xu et al, 2017a). HCC-s sekreteerivad T-reg rakud TGF-, et toetada CSC tüve, edendades EMT-d (Shi et al, 2018a; Xu et al, 2009), samas kui CRC-s T-reg- rakust tuletatud TGF- juhib vähirakkude dediferentseerumist (Nakano et al, 2019), mis viitab TGF- kontekstispetsiifilisele toimele CSC-des. Need tähelepanekud on kooskõlas TGF-i teadaolevate väga kontekstuaalsete funktsioonidega vähi korral (Massagué, 2008). Kuigi Th17 on T-abirakkude alamhulk, mis vahendavad kasvajavastaseid immuunvastuseid (Guery ja Hugues, 2015), soodustab Th17 rakkudest või CD4 pluss T-rakkudest pärinev IL-17 ka CSC tüve teket NF-kB aktiveerimise kaudu. ja p38 MAPK rajad munasarja- ja pankreasevähi korral (Kiang et al., 2015; Zhang et al., 2018) ja STAT3 rada maovähi korral (Jiang et al., 2017). Lisaks saab hüpoksilistes tingimustes T-reg rakkudes IL-17 ülesreguleerida, mis omakorda soodustab CSC tüve teket CRC-s (Yang et al., 2011). Seega aitavad erinevad T-rakkude alamhulgad CSC-de säilitamisele kaasa mitmesuguste mehhanismide kaudu, mis hõlmavad lahustuvaid tegureid ja rakkudevahelist kontakti.

Pealtkuulamise terapeutiline potentsiaalCSC-ImmuunneCell Crosstalk

CSC-TAM Crosstalki sihtimine

Peamised prekliinilised ja kliinilised jõupingutused on püüdnud suunata CSC-de ja TAM-ide eristavaid bioloogilisi omadusi ja olulisi signalisatsiooniradasid, nagu eelnevalt läbi vaadatud (Agliano et al., 2017; Pathria et al., 2019; Zhao et al., 2018). Nagu on kokku võetud joonisel 5, hõlmavad kliinilised uuringud, mis võivad olla suunatud CSC bioloogiale, SHH, NOTCH, WNT/-kateniini, STAT3 ja NANOG radade inhibiitoreid (Agliano et al., 2017; Zhao et al., 2018) ja anti-CD44 antikehad (Menke-van der Houven van Oordt et al., 2016). Praeguseks on SHH inhibiitor vismodegiib heaks kiidetud metastaatilise või lokaalselt kaugelearenenud basaalrakulise kartsinoomi korral (Sekulic et al., 2012) ning käimas on kliinilised uuringud makrofaagide värbamisele suunatud ainete (CR2, CXCR4, integriini subühiku alfa 4 [ITGA4) jaoks. ] ja ITGA5 inhibiitorid), polarisatsioon (maksutaoline retseptor 4 [TLR4], TLR7, TLR9 ja CD40 aktivaatorid ning PI3Ky inhibiitor) ja ellujäämine (CSF1R inhibiitorid; Gregoire et al., 2020; Pathria et al., 2019). Vaatamata CSC-sihtivate ainete atraktiivsusele ei ole aga dramaatilisi reaktsioone täheldatud, võib-olla tõeliselt spetsiifiliste CSC sihtmärkide puudumise tõttu (Agliano et al., 2017; Turdo et al., 2019) ning samuti ainete suure plastilisuse tõttu. CSC, mis võimaldab tüve kaotamist ja uuesti omandamist

erinevates TME tingimustes (Agliano et al., 2017; Müller et al., 2020; Plakset al., 2015). Sarnaselt on TAM-i suunatud ravimeetodid, nagu CSF1R inhibeerimine, näidanud GBM-is väheseid kasvajavastaseid vastuseid, mis on osaliselt tingitud sellest, et resistentsus, mille annab aktiveeritud Pl3K signaalimine glioomirakkudes (Quail et al, 2016).

On ahvatlev spekuleerida, et CSC-de ja TAM-ide põimunud kaassõltuvuste ja nende plastilisuse konkreetsetes kontekstides tahtlikum sihtimine võib anda tugevamaid vastuseid. Näiteks on IL-6/STAT3 ja Pl3K olulised nii CSC tüve kui ka makrofaagide kasvajaeelse polarisatsiooni reguleerimiseks paljudes kasvajatüüpides; nende radade inhibeerimine on näidanud kasvajavastast toimet (Agliano et al., 2017; Kobatake jt, 2020; Pathria et al., 2019; Weng jt, 2019). Lisaks võib kõrge CSC- ja TAM-signatuuriga patsientide valimine suurendada vastuseid nendele radadele suunatud ainetele (Agliano et al, 2017; Pathria et al, 2019). Sellised uuringud võiksid veelgi kasu saada farmakodünaamilisest hindamisest selle kohta, kas need ained võivad neid radu ja nendega seotud kasvajabioloogiat moduleerida (joonis 5). Lõpuks, arvestades selle süsteemi plastilisust, tuleks neid farmakodünaamilisi uuringuid täiendada nende terapeutiliste sekkumiste adaptiivsete reaktsioonide integreeritud analüüsidega, mis võivad täiendavalt teavitada sünergistlike ainete kombineeritud katseid.

Ahvatlev strateegia CSC-TAM-i läbirääkimise katkestamiseks võib hõlmata CD47-signaali reguleeriva valgu alfa (SIRPa) raja blokeerimist. CD47 on CSC-del ja vähirakkudel ekspresseeritud transmembraanne valk, mis toimib signaalina "ära söö mind" (Cioffi et al.2015); CD47 interaktsioon SIRPa-ga makrofaagidel põhjustab fagotsütoosi pärssimist TAM-ide poolt (Matozaki et al, 2009). CD47-vastane ravi suurendab CSC fagotsütoosi in vitro ja vähendab kasvajakoormust in vivo (Chan et al., 2009; Cioffi jt, 2015; Majeti jt, 2009), mis suureneb veelgi, kui seda ravi kombineeritakse keemiaraviga (Cioffi). et al, 2015). Käimas on mitmed kliinilised uuringud monoklonaalsete CD47-vastaste antikehade (Hu5F9-G4, SFR231, CC-90002 ja IBlI188) ning väikesemolekuliliste inhibiitorite (TTI-621 ja ALX148) testimiseks (joonis 5). Gregoire jt, 2020; Pathria jt, 2019). Veel üks võimalus CSC-TAM-i läbirääkimiste katkestamiseks keskendub lahustuvatele teguritele, mis toetavad vastastikku iga rakutüüpi. Näiteks on näidatud, et CSC-spetsiifilise POSTN-i ja sellega seotud raja (Zhou jt, 2015) või TAM-st tuletatud CCL5 (Huang jt, 2020) inhibeerimine katkestab CSC-TAM-i läbirääkimise, pärsib kasvaja kasvu ja pikendab ellujäämist. GBM-i ja eesnäärmevähi hiiremudelites.

Tavapärasemalt öeldes on hoolduskemoteraapiate standard näidanud piiratud lubadust kaugelearenenud metastaatilise haiguse korral, mis on tingitud raskest toksilisusest ja resistentsuse kiirest arengust. Kuna CSC-d ja TAM-id mängivad olulist rolli ravimiresistentsuse kujunemisel (Agliano et al., 2017; De Palma ja Lewis, 2013), võib CSC-TAM-i läbirääkimise katkestamine parandada selle reaktsiooni keemiaravile. Samamoodi eritavad kemoresistentsete kasvajate CSC-d tsütokiine, et luua kasvajat soodustav mikrokeskkond, kallutades makrofaage põlle-kasvaja fenotüübi suunas (Yama-shiniest al., 2014). Tõepoolest, TAM-ide ammendumine vähendab CSC tüve teket, inhibeerib metastaase ja parandab kemoterapeutilist reaktsioonivõimet kõhunäärmevähi korral (Mitchem et al, 2013). Mehaaniliselt soodustavad TAM-id CSC tüve ja kemoresistentsust MFG-E8 vabanemise kaudu, mis võib vallandada STAT3 ja SHH radade aktiveerimise CRC CSC-des (Jinushi et al, 2011). Seega viitavad üha suurenevad tõendid CSC-TAM-i ahelate sihtimise potentsiaalile nii uudsete vähiravi jaoks kui ka keemiaravi tõhususe suurendamiseks.

SihtimineCSC-MDSCCrosstalk

MDSC-de tähtsus kasvaja kasvu, metastaaside, angiogeneesi, CSC tüve ja immuunsupressiooni soodustamisel on motiveerinud MDSC-sid inhibeerivaid testimisaineid (Fleming et al, 2018). MDSC pärssimise strateegiad on suunatud värbamisele (nt CCR5 ja CXCR2 inhibeerimine), soodustavad ammendumist (nt türosiinkinaasi inhibiitorid ja kemoterapeutilised ained) ja blokeerivad immunosupressiivset aktiivsust (nt STAT3, fosfodiesteraasi-5 ja I klassi inhibeerimine histooni deatsetülaasid; Fleming et al., 2018). MDSC-le suunatud ravimeetodite väljatöötamist takistab aga MDSC-de heterogeensus ja rakuliste markerite puudumine (Lu et al., 2019). See tähendab, et MDSC-d on heterogeensed ebaküpsed müeloidrakud, mis koosnevad PMN-MDSC-dest ja M-MDSC-dest, millel on erinevad bioloogilised funktsioonid. Praegused MDSC-sihitud ained võivad TME-s sihtida nii MDSC alarühmi kui ka teisi rakutüüpe. Lisaks on translatsiooniuuringuid takistanud inimese MDSC-de spetsiifiliste markerite puudumine ja samaväärsete hiire MDSC-de tuvastamine. Lõpuks võivad MDSC tihedus ja aktiveerimisolekud TME-s dünaamiliselt muutuda.

Vaatamata nendele väljakutsetele tasub kaaluda mitmeid CSC-MDSC ristkõnele suunatud strateegiaid. Üks strateegia oleks sihtida STAT3, mis on CSC säilitamiseks ja MDSC infiltratsiooniks/aktiveerimiseks kahekordselt oluline, ning STAT3 inhibeerimine on näidanud tugevat kasvajavastast toimet, mis on seotud CSC tüve ja MDSC infiltratsiooni/aktiveerimisega vähi hiiremudelites (Fleming et al. ,2018; Peng jt, 2016). Teine strateegia oleks CSC-MDSC läbirääkimist soodustavate lahustuvate tegurite sihtimine. Näiteks pikendab CSC-st pärineva MIF-i või MDSC-st pärineva IL-6 inhibeerimine GBM-i (Otvos et al., 2016) ja rinnavähi (Peng et al., 2016) hiiremudelite elulemust. Kolmas strateegia hõlmaks eksosoomi poolt stimuleeritud CSC-MDSC sümbioosi neutraliseerimist. Täpsemalt, S100A9 hävitamine MDSC eksosoomides kahjustab STAT3 aktivatsiooni ja pärsib kasvaja kasvu CRC hiiremudelites (Wang et al, 2019b). Need erinevad mehhaanilised arusaamad koos viitavad IL-6/STAT3 raja katkemisele kui strateegiale CSC-MDSC läbirääkimiste häirimiseks ja kasvaja kasvu pärssimiseks. SihtimineCSC-T rakkCrosstalk

CSC-de ja T-rakkude vahelised sümbiootilised interaktsioonid võivad samuti pakkuda mitmeid täpseid ravistrateegiaid. Esiteks, rinnavähi puhul on näidatud, et CSC-st pärinevate T-reg-rakke toetavate tegurite, nagu CCL1, blokeerimine pärsib oluliselt kasvaja kasvu ja T-reg-rakkude infiltratsiooni (Xu et al, 2017a). Sarnast kasvajavastast toimet on täheldatud kõhunäärmevähi hiiremudelis T-rakkudest pärinevate tüve toetavate faktorite, nagu Th17 rakust pärineva IL-17 pärssimisega, mis kahjustas oluliselt kasvaja kasvu ja CSC-d. tüve (Xiang et al, 2015). Teine lähenemisviis on kasutada ära T-rakupõhiste immunoteraapiate potentsiaali, eriti immuunkontrollpunkti pärssimist (ICI). ICl-de kasvajavastane efektiivsus on seotud immuunkontrollpunkti molekulide, nagu PD-L1, ekspressiooniga TME-s (Ravindran et al., 2019). Pärast STAT3 ja NOTCH3 / mTOR radade aktiveerimist (Lee et al., 2016; Mansour et al., 2020) ekspresseerivad CSC-d paljudes vähitüüpides, sealhulgas GBM, melanoom, SCCHN, CRC, kõrgemat PD-L1 taset võrreldes mitte-CSC-dega. , rinnavähk, maovähk ja munasarjavähk, mille puhul PD-L1 võib CSC tüve veelgi soodustada, kutsudes seega esile positiivse tagasisideahela (Gao et al., 2019; Gupta jt, 2016; Ravindran jt, 2019; Wei et al., 2019a). Lisaks saab PD-L1 tasemeid võimendada pärast sümbiootilist CSC-immuunrakkude interaktsiooni. Näiteks võivad MDSC-d soodustada tüve ja ülesreguleerida PD-L1 CSC-des, aktiveerides PI3K / AKT / mTOR raja (Komura et al, 2020). Järelikult sekreteerivad CSC-d STAT3 raja aktiveerimise kaudu PD-L1 ülesreguleerimiseks makrofaagides eksosoome (Gabrusie-wicket al, 2018). Üheskoos osutavad need leiud IClagentsi potentsiaalsele kasulikkusele – kontseptsioonile, mida toetab CSC vaktsiini kasvajavastase aktiivsuse PD1-vastase ravi võimendamine põievähi hiiremudelis (Shi et al., 2018b). Kolmas lähenemisviis oleks kombineeritud ravimeetodite väljatöötamine, mis on suunatud CSC-immuunrakkude läbirääkimisele ja immuunsüsteemi kontrollpunktidele. Intensiivraviosakonnad annavad mõnedel vähihaigetel märkimisväärseid vastuseid; enamikul patsientidest ei ole aga vastust. Mehhaanilised uuringud on näidanud, et intensiivraviosakonna tõhusus sõltub suuresti TME-st (Murciano-Goroff et al., 2020). TAM-id, MDSC-d ja T-reg-rakud on TME-s kõige silmatorkavamad immuunrakud, kus nad moodustavad sümbiootilise interaktsiooni CSC-dega, interakteeruvad üksteisega ja pärsivad T-rakkude funktsiooni (joonis 4). Mehaaniliselt võivad TAM-id ja MDSC-d pärssida T-rakkude poolt vahendatud kasvajavastaseid immuunvastuseid immuunsüsteemi kontrollpunktimolekulide (nt PD-L1, PD-L2, CD80 ja CD) kõrge ekspressiooniga, immunosupressiivsete tsütokiinide tootmisega (nt IL-10 ja TGF-) ning immunosupressiivsete T-reg rakkude värbamine TME-sse (Engblom et al., 2016; Kumar et al., 2016; Manto-vani et al., 2017). Need uuringud toovad esile TAM- või MDSC-sihipäraste ravimeetodite lubaduse ICl tõhususe parandamiseks. Tõepoolest, kasvav hulk tõendeid näitab, et makrofaagidele suunatud ravimeetodid, nagu makrofaagide fagotsütoosi aktiveerimine (Lian et al., 2019; Liu jt, 2018) või TAM-ide ümberprogrammeerimine kasvajavastastelt kasvajavastaseks raviks fenotüüp (Baer jt, 2016; Guerriero et al., 2017; Kaneda jt, 2016; Zhu jt, 2014), sünergistuvad ICl-dega mitmetes vähihiiremudelites. Sarnaselt MDSC-le suunatud ravimeetodid, inhibeerides MDSC infiltratsiooni (Flores-Toro jt, 2020; Highfillet al., 2014; Liao et al., 2019; Zhao jt, 2020) või blokeerivad MDSC aktiveerimise (Davis jt, 2017; Liu jt, 2020; Lu jt, 2017), näitavad hiiremudelites tugevat sünergiat ICU-dega. Need prekliinilised uuringud on ajendanud paljude vähitüüpide kombineeritud ravi uuringuid (Hou et al., 2020; Pathria et al., 2019).

Lõppmärkused ja tulevikuväljavaated

Geneetiline paradigma on domineerinud meie lähenemises vähiravile, luues palju aineid, mis on suunatud vähirakkude onkogeensetele sündmustele. Viimastel aastatel on immuunsuse ja angiogeneesi sihtimise edu suurendanud huvi TME ökosüsteemis tegutsevate sihtmärkide vastu. Selles ülevaates on konkreetselt kataloogitud CSC-de ja immuunrakkude, sealhulgas TAM-ide, MDSC-de ja T-rakkude vastastikuste koostoimete aluseks olevad molekulaarsed ahelad kasvaja säilitamisel. See kahesuunaline läbirääkimine avaldub mitmel tasandil, sealhulgas CSC-suunaline immuunrakkude värbamine ja aktiveerimine ning nende immuunrakkude roll vähirakkude tüve edendamisel ja toetava CSC niši loomisel. CSC-immuunraku sümbioosi molekulaarne iseloomustus on avastanud potentsiaalsed terapeutilised strateegiad, sealhulgas nii CSC-des kui ka immuunrakkudes aktiveeritud elutähtsate radade kahekordne sihtimine (nt STAT3 ja PI3K, mis häirib CSC-immuunrakkude füüsiliste interaktsioonide eest vastutavaid molekule (nt CD). 47-SIRPa) ja neutraliseerivad lahustuvad tegurid, mis toetavad vastastikku nii CSC-sid kui ka immuunrakke (nt IL-6). Nende sümbiootiliste tegurite ühiselt selgitamineCSC-immuunnerakkude interaktsioonid on samuti näidanud nende uudsete molekulaarsete mehhanismide kesksust tuumorigeneesi, metastaaside ja keemiaravi resistentsuse juhtimisel. Seega võib selle molekulaarse ahela sihtimine häirida CSC-immuunrakkude kaassõltuvust ja suurendada tavapäraste ravimeetodite tõhusust.

Kuigi meie teadmised CSC-immuunrakkude läbirääkimisest on küpsemas, tuleb mehhaaniliste arusaamade tõhusaks ja süstemaatiliseks muutmiseks uuteks terapeutilisteks sekkumisteks vastata mitmele küsimusele. Esiteks on paljud CSC-immuunrakkude läbirääkimist käsitlevad uuringud tuginenud rakuliini kaaskultuuri mudelitele või kasvaja kudedest eraldatud rakkudele, mis rõhutab vajadust täiendavate uuringute järele, kasutades in vivo mudeleid, geneetilist valideerimist ja TME dünaamilisi analüüse, kasutades liini jälgimist. ja elus mikropositronemissioontomograafia (microPET)/kompuutertomograafia (CT) kujutise tehnoloogiad. Selliseid in vivo mudeleid võiks täiendada organoidkultuuridega, mis näivad oma lähtekudede omadusi tõepärasemalt kokkuvõtvat (Baker, 2018). See tähendab, et vähirakkude organoidid ja immuunrakkude kaaskultuurid võiksid olla tugevamad ja suurema läbilaskevõimega mudelisüsteemid, et uurida CSC-de ja immuunrakkude vahelisi dünaamilisi ja vastastikuseid interaktsioone ning testida CSC-immuunrakkude läbirääkimisele suunatud terapeutilisi aineid. Teiseks nii CSC-de (üleminek tüvi ja mitte-tüvi olekute vahel) kui ka immuunrakkude (sealhulgas rakutüüpide sees ja nende vahel, näiteks üleminek üle fenotüübispektri TAM-ides, MDSC diferentseerumine PMN-iks) märkimisväärne plastilisus ja heterogeensus. MDSC ja M-MDSC alarühmad ning M-MDSC-de diferentseerimine TAM-ideks) tõstavad esile väljakutsed erinevate kriitiliste CSC-immuunrakuahelate kontekstispetsiifilise olemuse tuvastamisel kasvaja erinevates staadiumides ja erinevates vähitüüpides, samuti muutused CSC-s. -terapeutiliste sekkumiste tulemusena tekkinud immuunrakkude vastastikmõjud. Seega nõuab CSC-immuunrakkude läbirääkimise sihtimise täieliku potentsiaali ärakasutamine siRNA-seq laialdast kasutamist, et tuvastada uusi alampopulatsioone ja määratleda CSC-de ja immuunrakkude füsioloogilised seisundid, samuti nende läbirääkimine spetsiifilistes kasvajakontekstides ja teatud kokkupuute korral. teraapiad. Sellist üherakulist auditeerimist peavad täiendama funktsionaalsed ja geneetilised analüüsid, kasutades in vivo mudelisüsteeme, et tuvastada ja kinnitada sihtmärke ja mehhanisme, mis reguleerivad CSC-immuunrakkude kaassõltuvust. Arvestades kaasatud tegurite arvukust, on bispetsiifilised antikehad kahelt suunatud võtmeteguritele, mis toimivad kooskõlasCSC-immuunrakkvooluringi tuleks kaaluda. Kolmandaks näib paljude kasvajatüüpide puhul IL-6/IL-6R/STAT3 rada olevat CSC-immuunrakkude ristkõne kõige silmapaistvam ja olulisem tegur, mida tõendab leid, et farmakoloogiline IL-6R/STAT3 raja inhibeerimine kahjustab kasvaja progresseerumist ja vähendab CSC tüve, TAM-e ja MDSC-sid põievähi, rinnavähi ja HCC hiiremudelite korral (Kobatake et al., 2020; Peng et al. , 2016; Wan et al., 2014). Siiski on vaja nende ravimite toimet üksikasjalikumalt uurida, kuna need on suunatud ka teistele TME stroomarakkudele. See tähendab, et kasvajavastased toimed ei pruugi olla seotud CSC-immuunrakkude läbirääkimisega ja/või võivad olla suunatud stroomarakkudele, millel on CSC-dele, TAM-idele ja MDSC-dele vastupidine toime. Sellega seoses oleksid geneetiliselt muundatud hiiremudelid kasulikud IL-6/L-6R/STAT3 raja arvukate rollide eristamiseks konkreetselt CSC-des, TAM-ides, MDSC-des ja/või T-rakkudes versus. teised rakud TME ökosüsteemis. Lõpuks, lisaks TAM-idele, MDSC-dele ja T-rakkudele, näitasid TGGA andmekogumite erapooletud analüüsid, et kõrge vähirakkude tüvi on seotud vähenenud NK-rakkudega (Miranda et al, 2019), mis viitab potentsiaalsele CSC-NK-rakkude läbirääkimisele. CSC-d on üldiselt vastuvõtlikud aktiveeritud NK-rakkude poolt tapmisele; Siiski näitab kasvav hulk tõendeid, et CSC-d võivad olla resistentsed NK-rakkude suhtes teatud vähitüüpide puhul, nagu GBM, AML ja rinnavähk (Sultan et al, 2017). Uued tõendid näitavad, et NK-rakkude CSC-vastane aktiivsus sõltub suuresti TME-st ja NK-rakkude aktivatsiooni võivad pärssida TAM-id, MDSC-d ja T-reg-rakud (Bruno et al, 2019; Ghiringhel et al, 2006; Kmeta jt, 2017). Lisaks NK-rakkudele näitavad väga piiratud tõendid, et vähirakkude tüvi on seotud dendriitrakkude (DCS), B-rakkude (Hsuet al., 2018; Miranda et al., 2019) ja neutrofiilide olemasoluga (Hira et al. ,2015; Hwang et al., 2019). CSC-de ja nende nelja tüüpi immuunrakkude (NK-rakud, B-rakud, DC-d ja neutrofiilid) vahelise läbirääkimise olemus on aga suures osas teadmata. Seetõttu sillutavad edasised uuringud, mis iseloomustavad sellist läbirääkimist, samuti nende nelja rakutüübi seost teiste immuunrakkudega, sealhulgas TAM-ide, MDSC-de ja T-rakkudega, teed uute ja tõhusamate immunoteraapiate väljatöötamiseks.

Kokkuvõttes oleme esitanud üha rohkem tõendeid, mis viitavad CSC-immuunrakkude interaktsioonidele kasvaja arengu tõukejõuna, mis hõlmavad paljusid vähi tunnuseid ja terapeutiliste sekkumiste reageerimise modulaatoreid. Nende koostoimete terapeutilise potentsiaali ärakasutamine nõuab selle sümbiootilise suhte aluseks olevate sihtmärkide ja mehhanismide ranget valideerimist ning sügavamat mõistmist konkreetsetest bioloogilistest kontekstidest, milles nad mängivad kasvaja säilitamisel olulist kiirust piiravat rolli. Selle eesmärgi edukas saavutamine tooks vähihaigetele palju kasu.