Um den T-Zell-Angriff zu schwächen, verändert der Tumor die Menge der Neo-Antigene • Vyacheslav Kalinin • Science News zu "Elementen" • Onkologie, Immunologie, Genetik

Um den T-Zell-Angriff zu schwächen, verändert der Tumor die Menge der Neoantigene

Abb. 1. Menschliche T-Lymphozyten. Bild wurde durch Rasterelektronenmikroskopie erhalten. Fotos von en.wikipedia.org

Eine Untersuchung von zwei Fällen von Melanomen zeigte, dass Neoantigene von Krebszellen und tumorinfiltrierende T-Zellen, die diese Neoantigene erkennen, in ständiger Wechselwirkung stehen: Solche T-Zellen verschwinden, wenn die entsprechenden Neoantigene verschwinden (aufgrund der Unterdrückung der Expression oder des Verlusts ihrer Mutantenallele). Es wurde gezeigt, dass T-Zellen den Satz von Tumor-Neoantigenen verändern, was dazu führt, dass der Tumor diese entsorgt. Dies bedeutet, dass, um die Entwicklung von Tumorresistenz zu verhindern, die Induktion einer T-Zell-Antwort gegen mehrere Neoantigene sofort verwendet werden sollte.

Im Prozess des Tumorwachstums und der Metastasierung mutieren Krebszellen ständig. Als Folge von Mutationen in einigen Genen können die von diesen Genen kodierten Proteine ​​Bereiche erhalten, die in gesunden Zellen nicht vorkommen und vom Immunsystem des Körpers als fremd erkannt werden – die sogenannten Neo-Antigene (siehe Neoantigene). Wir haben kürzlich einen Artikel diskutiert, dessen Autoren zeigten, dass Neo-Antigene ein wirksames Ziel für die Immuntherapie sein können. Es wurde künstlich durch Manipulationen nachgefolgt in vitro, lehren T-Zellen von gesunden Spendern, die Neoantigene von Tumorzellen zu erkennen, die von drei Patienten entnommen wurden (siehe T-Zellen von gesunden Menschen, die gelehrt wurden, den Krebs eines anderen zu erkennen, "Elements", 01.09.2016). Es ist zu früh, um über den Erfolg dieser Methode zu sprechen, aber es gibt Hoffnung.

Ein weiterer, wenngleich naheliegender Ansatz zur Nutzung der körpereigenen Ressourcen im Kampf gegen einen Tumor ist die ebenfalls in den letzten Jahren entwickelte Methode der adaptiven Übertragung eigener T-Zellen (ACT). Dem Patienten werden seine eigenen zytotoxischen T-Zellen injiziert, die aus der Umgebung des Krebses isoliert und ohne Modifikation vermehrt wurden. in vitro. Diese T-Zellen sind bereits "trainiert", Neo-Antigene anzugreifen, weil sie von Zellen stammen, die dies selbst gelernt haben. Es wurde gezeigt, dass die ACT ein starkes klinisches Potenzial aufweist (siehe z. B. E. Tran et al. Krebsimmuntherapie, basierend auf Mutations-spezifischen CD4 + T-Zellen bei Patienten mit Epithelkrebs). Bisher war jedoch nicht bekannt, ob die Menge der Neoantigene bei ACT konstant bleibt. Und das müssen Sie natürlich wissen, um die Aussichten für eine Langzeitbehandlung mit dieser Methode zu bestimmen.

Die Gruppe von Wissenschaftlern aus verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen in Holland und Dänemark hat sich entschieden, diese Frage zu verstehen. Sie untersuchten die Neoantigene, die in den Tumoren von zwei Melanompatienten vorhanden waren,die seit einigen Jahren mit ACT behandelt werden. Die Autoren verfolgten Veränderungen in der Expression von Neoantigenen und deren Erkennung durch T-Zellen.

Abb. 2 Diagramm des Krankheitsverlaufs, Auswahl des biologischen Materials und Behandlung von zwei Patienten mit Melanom im Stadium IV. PD – der Fortschritt der Krankheit, CR – klinische Remission, NED – keine Daten über den Krankheitsverlauf, SD – Stabilisierung der Krankheit. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Natur

Bei dem ersten Patienten mit Melanom im Stadium IV (in Fig. 2 mit VO markiert) wurden zum Zeitpunkt der Diagnose mehrere Metastasen unter der Haut, in den Lymphknoten und in die Lunge beobachtet. Eine der subkutanen Metastasen wurde entfernt und eine MEL05.18-Zelllinie wurde daraus erhalten, die verwendet wurde, um den anfänglichen Satz von Neoantigenen zu charakterisieren. Im Laufe des nächsten Jahres ging die Krankheit voran: Metastasen bildeten sich im Gehirn. Aus einer solchen Metastase wurde MEL06.07-Zelllinie und Lymphozyten-infiltrierte Metastasen-TIL06.07-Zellkultur erhalten. Nach der Vermehrung dieser Lymphozyten begannen die Ärzte mit der ACT-Therapie, die sich als sehr erfolgreich erwies: Über 9 Jahre lang, bis zum Zeitpunkt der Abgabe der Arbeit an die Presse, blieb der Patient am Leben.

Die Analyse der Genstruktur der MEL05.18-Zelllinie ergab viele Nukleotidsubstitutionen, die die entsprechenden Aminosäuresubstitutionen in Proteinen verursachten. Mit Hilfe von synthetischen Peptiden, die diese Substitutionen überlappen, wurden Erkennungsstellen für die T-Zellen des Patienten in fünf Proteinen identifiziert – das waren Neo-Antigene, die in normalen Geweben fehlten. Um die Stabilität einer Reihe von Neoantigenen, die von T-Zellen erkannt werden, zu bestimmen, wurde die erste Reaktivität von T-Zellen gegen zwei von ihnen bestimmt: KIA-Proteine ​​(P451L) und RPL28 (S76F). T-Zellen, die diese beiden Neo-Antigene identifizierten, wurden während der Probennahme für die MEL05.18-Linie im Blut nachgewiesen. Diese Daten wurden als Grundlinie verwendet, um die Ergebnisse der Behandlung, Veränderungen in den Mengen von Neoantigenen und T-Zellen zu verfolgen.

Ein Jahr später gab es praktisch keine T-Zellen, die diese Neo-Antigene unter den Lymphozyten in der TIL06.07-Linie erkennen konnten. Darüber hinaus waren in der MEL05.18-Linie und in der MEL06.07-Linie mutierte KIA-Neoantigensequenzen vorhanden (P451L) und die Spuren von RPL28 (S76F) von der MEL06.07-Linie verschwanden (3).

Abb. 3 Die Ergebnisse der Analyse der Struktur von Genen in den Geweben von Tumoren und in den Zellinien des Patienten VO (auf der linken Seite) und Patient AB (auf der rechten Seite). Pfeile nicht-synonyme Mutationen, die zur Bildung von Neoantigenen führen, und entsprechende Positionen im Wildtyp (WT) sind angegeben. Bilder aus dem Artikel in der Diskussion Natur

Die Analyse von Mikrosatelliten, die in der Nähe von RPL28 lokalisiert waren, enthüllte eine Deletion von einer von zwei Kopien dieses Gens in MEL06.07 und im Tumorgewebe, während beide Kopien in normalem Gewebe und in MEL05.18-Zellen vorlagen (Fig. 4).

Abb. 4 Verlust der Heterozygotie im Bereich des Gens RLP28 in der Zellkultur MEL06.07 und im Tumorgewebe aus der Probe 06.07. In normalem Gewebe wurden beide Kopien des Gens erhalten. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Natur

Diese Daten deuten darauf hin, dass im Laufe der Entwicklung der Krankheit Tumorimmun-Editing tatsächlich auftritt – loszuwerden von Neo-Antigenen, die von zytotoxischen T-Zellen erkannt werden. Infolgedessen kann die Fähigkeit eines Tumors, der Wirkung von Immunitätsmechanismen zu widerstehen, zunehmen.

All dies legt nahe, dass die Akkumulation von T-Zellen, die für das Neoantigen in der Tumorumgebung spezifisch sind, das Vorhandensein des entsprechenden Neoantigens in den Tumoren widerspiegelt. Um diese Annahme zu überprüfen, wurde die Expression von Neoantigenen während der Entwicklung der Krankheit bei dem zweiten Patienten untersucht, der in der Studie der AB-Patient genannt wurde. Ein Jahr nach der Diagnose wurde eine axilläre Metastasierung mit der MEL04.01-Zelllinie und der T-Zelle TIL04.01 erhalten.Die Krankheit schritt voran, und nach zwei Jahren wurde ACT mit diesen T-Zellen begonnen. Für ein Jahr stabilisierte sich die Krankheit, aber dann entwickelten sich Metastasen in der Leber. Metastasen wurden entfernt und TIL08.10 Lymphozyten wurden von ihnen erhalten. Für weitere vier Jahre wurde das Fortschreiten der Krankheit nicht beobachtet, aber dann endete die Wirkung von ACT und Metastasen entwickelten sich in den Lungen, in den Knochen und unter der Haut. Aus subkutanen Metastasen wurden die MEL12.07-Zelllinie, TIL12.07- und TIL12.09-Lymphozyten erhalten. Der neue Kurs AST war nicht erfolgreich.

Eine Analyse der Genstruktur der MEL04.01-Zelllinie hat viele Mutationen ergeben, die zur Bildung von Neoantigenen führen können. Die für die ACT verwendeten T-Zellen erkannten nur die Neoantigene der EML1-Proteine ​​(R64W), SEPT2 (R300C) und CAD (R1854Q) und erkannten praktisch keine Wildtyp-Proteine. Für alle nachfolgenden T-Zelllinien, die aus Patientenmetastasen isoliert wurden, wurde eine geringe Reaktivität gegen das EML1-Protein (R64W) beobachtet, und es wurde praktisch keine Reaktivität gegen die SEPT2-Proteine ​​(R300C) und CAD (R1854Q) beobachtet. Es wurde keine Aktivität gegen das Neoantigen-Mutantenprotein des programmierten Zelltods in der TIL08.10-Linie beobachtet, aber es wurde ziemlich klar in den TIL12.07- und TIL12.09-Linien exprimiert. Die Überprüfung der Anwesenheit der Nukleotidsequenzen von Neoantigenen in den daraus erhaltenen Genomen von Tumoren und Zellkulturen sowie das Expressionsniveau dieser Neoantigene zeigtedass während der Entwicklung von Tumoren das SEPT2-Allel (R300C), das in MEL04.01 vorlag, in MEL12.07 verloren ging. Das mutierte CAD-Allel (R1854Q) wurde in den entsprechenden Zellen gehalten, aber seine Expression wurde sehr stark inhibiert.

Während der Analyse der Beziehung von Neoantigenen und T-Zellen, die bei Patienten mit Melanom auf sie reagierten, was für eine lange Zeit nach ACT durchgeführt wurde, wurde somit eine Veränderung des Expressionsniveaus von vier der sechs untersuchten Neoantigene beobachtet. In zwei Fällen ging das mutierte Allel mit der Zeit verloren, in einem Fall war die Expression des mutierten Gens signifikant unterdrückt und in einem Fall war es signifikant verstärkt. In allen vier beobachteten Fällen entsprachen Veränderungen in der Expression von Neoantigenen Veränderungen in der Aktivität von gegen sie gerichteten T-Zellen. Die verfügbaren Daten erlauben es noch nicht, mit absoluter Sicherheit zu bestätigen, ob die beobachteten Veränderungen auf zufällige klonale Variationen bei verschiedenen Metastasen zurückzuführen sind oder auf die Selektion neoantigen-negativer Varianten unter dem Einfluss von sie erkennenden T-Zellen zurückzuführen sind. Aber die zweite Annahme ist wahrscheinlicher. Die Beziehung zwischen Krebszellen und T-Zellen gegen Neoantigene ähnelt der Beziehung zwischen Bakterien und Antibiotika,wenn es eine Auswahl antibiotikaresistenter Bakterien gibt.

Die Ergebnisse zeigen, dass es zur Verhinderung der Entwicklung einer Tumorresistenz gegenüber T-Lymphozyten ratsam ist, eine Reaktion nicht auf eines, sondern auf mehrere Neoantigene zu induzieren. Bei einem Tumor ist es schwieriger, mehrere Neoantigene gleichzeitig loszuwerden als bei einem. Es sollte angemerkt werden, dass T-Zellen, die mit einem Tumor assoziiert sind, gemäß den neuesten Ergebnissen einer anderen Gruppe (die Autoren der besprochenen Arbeit wussten höchstwahrscheinlich nichts davon) nicht alle potentiellen Neo-Antigene erkennen (siehe: T-Zellen von gesunden Menschen lehrten sie, die eines anderen zu erkennen Krebs, "Elemente", 01.09.2016). Gegen diese Neoantigene kann zusätzlich eine T-Zell-Antwort ausgelöst werden, was die Wirksamkeit der Behandlung erhöhen kann.

Quelle: E. M. E. Verdegaal et al. Neoantigen-Landschaftsdynamik während menschlicher Melanom-T-Zell-Interaktionen // Natur. 2016. V. 536. P. 91-95. DOI: 10.1038 / Natur18945.

Vyacheslav Kalinin


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