Strategie oparte na aptamerach w celu zwiększenia immunoterapii w TNBC, część 1

Proste podsumowanie:

Potrójnie ujemny rak piersi (TNBC) jest agresywnym podtypem raka piersi o słabych rokowaniach i ograniczonych możliwościach terapeutycznych. Charakteryzuje się bardziej wyraźną immunogennością w porównaniu z innymi podtypami raka piersi, co sugeruje, że immunoterapia jest realną strategią. Aptamery to krótkie oligonukleotydy, które podobnie jak przeciwciała rozpoznają swój cel białkowy z wysoką specyficznością i powinowactwem. Jednak w porównaniu z przeciwciałami mają kilka zalet pod względem wielkości, produkcji, modyfikacji i stabilności, co czyni je doskonałymi kandydatami do opracowania nowych ukierunkowanych terapii przeciwnowotworowych. Ostatnio, aby przywrócić immunoreaktywne i przeciwnowotworowe mikrośrodowisko guza, opracowano skuteczne strategie oparte na aptamerach. Tutaj omawiamy najnowsze podejścia mające na celu wykorzystanie aptamerów do wzmocnienia lub przywrócenia przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej w TNBC.

Potrójnie ujemny rak piersi jest podtypem raka piersi, który jest trudny do leczenia i podatny na nawroty i przerzuty oraz jest ściśle związany z odpornością.

Badania wykazały, że potrójnie ujemny rak piersi znacznie różni się od innych rodzajów raka piersi na poziomie immunologicznym. Potrójnie ujemny rak piersi charakteryzuje się wysokim stopniem nacieku komórek odpornościowych i silną odpowiedzią zapalną, co może prowadzić do zwiększonej trudności w leczeniu i zwiększonej częstości nawrotów. Ponadto niektóre cząsteczki białka na powierzchni potrójnie ujemnego raka piersi mogą indukować prezentację antygenu przez układ odpornościowy, co dodatkowo stymuluje odpowiedź immunologiczną.

Dlatego obecnie trwają badania nad potrójnie ujemnym rakiem piersi z immunoterapią jako głównym podejściem. Jednym z kierunków badań jest wykorzystanie monitoringu immunologicznego do monitorowania skuteczności immunoterapii i stanu immunologicznego pacjentów; innym kierunkiem badań jest opracowanie specyficznych komórek odpornościowych, szczepionek i leków immunomodulujących dla potrójnie ujemnego raka piersi w celu promowania roli układu odpornościowego. Z tego wiemy, że odporność jest bardzo ważna. Cistanche może znacznie poprawić odporność. Polisacharydy w mięsie mogą regulować odpowiedź immunologiczną ludzkiego układu odpornościowego, poprawiać zdolność komórek odpornościowych do stresu i wzmacniać działanie bakteriobójcze komórek odpornościowych.

Kliknij dodatek cistanche deserticola

Abstrakcyjny:

Układ odpornościowy (IS) może odgrywać kluczową rolę w zapobieganiu rozwojowi i progresji nowotworu, prowadząc w ostatnich latach do opracowania skutecznych immunoterapii nowotworów. Niemniej jednak unikanie odpowiedzi immunologicznej, czyli zdolność nowotworów do obejścia destrukcyjnej odporności gospodarza, pozostaje jedną z głównych przeszkód do pokonania w celu maksymalizacji sukcesu leczenia. W tym kontekście szybko pojawiają się obiecujące strategie mające na celu przekształcenie mikrośrodowiska odpornościowego guza i promowanie odporności przeciwnowotworowej. Potrójnie ujemny rak piersi (TNBC), agresywny podtyp raka piersi o słabych wynikach, jest wysoce immunogenny, co sugeruje, że immunoterapia jest realną strategią.

Jako dowód na to, już dwie immunoterapie stały się ostatnio standardem opieki nad pacjentami z guzami wykazującymi ekspresję PD-L1, które jednak stanowią niski odsetek pacjentów, co wymaga bardziej aktywnych podejść immunoterapeutycznych. Aptamery to krótkie, wysoce ustrukturyzowane, jednoniciowe oligonukleotydy, które wiążą się z docelowymi białkami z wysokim powinowactwem i specyficznością. Są one wykorzystywane do celów terapeutycznych w taki sam sposób jak przeciwciała monoklonalne; w związku z tym aktywnie bada się różne strategie oparte na aptamerach, aby stymulować odpowiedź IS na komórki rakowe. Ten przegląd ma na celu omówienie potencjału niedawno zgłoszonych podejść opartych na aptamerach w celu wzmocnienia IS w walce z TNBC.

Słowa kluczowe:

układ odpornościowy; immunoterapia; aptamer; TNBC; aktywne celowanie w raka.

1. Wstęp

Potrójnie ujemny rak piersi (TNBC) jest agresywnym podtypem raka piersi (BC), który stanowi około 10–20 procent wszystkich zdiagnozowanych BC. Na ogół dotyczy młodszych kobiet, jest bardziej podatny na nawroty i wiąże się z gorszym całkowitym przeżyciem w porównaniu z innymi podtypami BC [1,2]. Termin TNBC odnosi się do heterogennej grupy nowotworów o różnych cechach histologicznych, genomowych i immunologicznych oraz odpowiedzi na terapię, które mają wspólny brak receptora estrogenowego, receptora progesteronowego i receptora 2 naskórkowego czynnika wzrostu (HER2); dlatego chorzy na TNBC nie kwalifikują się do terapii hormonalnej lub anty-HER2 [2,3].

W oparciu o profilowanie ekspresji genów, Lehman i in. [4] początkowo podzielili TNBC na sześć odrębnych podtypów molekularnych, a mianowicie podstawnopodobny 1 (BL1), podobny do podstawowego 2 (BL2), immunomodulujący (IM), mezenchymalny (M), mezenchymalny podobny do łodygi (MSL) i luminalny androgen receptor (LAR). Następnie podtypy IM i MSL zostały usunięte z początkowej klasyfikacji, ponieważ uznano, że ich cechy transkryptomiczne nie pochodzą z komórek nowotworowych, ale odpowiednio z limfocytów naciekających guz (TIL) i komórek zrębowych związanych z nowotworem, obficie obecnych w TNBC mikrośrodowisko guza (TME) [5].

Inną klasyfikację TNBC zaproponowali Burstein i in. [6], którzy potwierdzili cztery podtypy opisane przez Lehmana: LAR, M i dwa BL. Podstawowe podtypy opisane przez Bursteina, oparte na sygnalizacji immunologicznej, są podzielone na podstawowe, podobne do immunosupresyjnych, które wykazują obniżenie poziomu limfocytów B, limfocytów T i szlaków immunoregulacyjnych komórek NK i szlaków cytokinowych, oraz podstawnopodobne aktywowany immunologicznie, który charakteryzuje się regulacją w górę genów kontrolujących funkcje komórek B, komórek T i komórek NK. Burstein i współpracownicy wykazali, że guzy poddane immunosupresji i immunoaktywowane mają odpowiednio najgorsze i najlepsze rokowania. Obie klasyfikacje podkreślają sygnaturę układu odpornościowego (IS) jako ważny czynnik prognostyczny w TNBC i potencjalny cel w leczeniu niektórych podtypów TNBC.

Ograniczone możliwości terapii molekularnych i wysoce niejednorodny charakter tych nowotworów sprawiają, że TNBC jest najtrudniejszym do leczenia rakiem piersi. Do tej pory standardem leczenia zarówno wczesnej, jak i zaawansowanej TNBC pozostaje chemioterapia, na ogół z zastosowaniem schematów złożonych z taksanu, antracykliny, cyklofosfamidu, cisplatyny i fluorouracylu [7,8]. Niestety skuteczność chemioterapii jest ograniczona przez wysoką toksyczność wobec komórek prawidłowych [9]. Co więcej, po krótkiej początkowej odpowiedzi na leczenie, TNBC ma tendencję do ponownego pojawiania się w bardziej agresywnej i chemioopornej postaci, wykazując znacznie wysoki odsetek remisji patologicznej [10]. Dlatego coraz bardziej konieczne jest zidentyfikowanie konkretnych sygnatur molekularnych, które można ukierunkować w celu ustalenia nowych skutecznych metod leczenia TNBC. Lata intensywnych badań nad TNBC doprowadziły do ​​identyfikacji pierwszych terapii molekularnych.

Pierwszym klinicznie potwierdzonym biomarkerem terapii TNBC był status mutacji BRCA. Do 19 procent pacjentów z TNBC jest nosicielami mutacji w genach kodujących BRCA1 i BRCA2, białka zaangażowane w naprawę pęknięć dwuniciowych DNA, co skutkuje wrażliwością na inhibitory polimerazy poli-ADP-rybozy (PARP) [2,11]. W 2018 roku Food and Drug Administration (FDA) zatwierdziła dwa inhibitory PARP, olaparib [12,13] i talazoparyb [14], jako monoterapię w leczeniu pacjentów z guzami z mutacją BRCA. Obecnie badana jest również skuteczność inhibitorów PARP w TNBC typu dzikiego BRCA [15].

TNBC jest bardziej immunogenny niż inne podtypy BC ze względu na dużą skłonność do generowania neoantygenów, które mogą być rozpoznawane jako „obce” przez adaptacyjny IS [16] oraz obecność nacieków komórek odpornościowych, które są odpowiedzialne za rozwój przeciwnowotworowych odpowiedzi immunologicznych [17, 18]. Ponadto około 20 procent TNBC wyraża anty-ligand programowanej śmierci komórki 1 (PD-L1) [19], białko powierzchniowe, które wiąże receptory białka programowanej śmierci komórki 1 (PD{11}}) na TIL, wyłączając ich działalność. W ten sposób oś PD-1/PD-L1 indukuje immunosupresyjny TME odpowiedzialny za unikanie odpowiedzi immunologicznej guza. Wszystkie te cechy są podstawowymi warunkami odniesienia korzyści z immunoterapii. Rzeczywiście, w 2019 roku FDA zatwierdziła pierwszą immunoterapię z użyciem przeciwciała monoklonalnego (mAb) anty-PDL1 atezolizumabu w leczeniu PD-L{19}}dodatniego, nieoperacyjnego, miejscowo zaawansowanego i przerzutowego TNBC w połączeniu z nab-paklitakselem [20,21 ].

W ciągu kolejnych 2 lat pembrolizumab, mAb anty-PD{2}}, został również zatwierdzony przez FDA w skojarzeniu ze standardową chemioterapią: najpierw w 2020 r. dla nowo rozpoznanej i operacyjnej TNBC we wczesnym stadium poprzez dodanie przeciwciała zarówno do chemioterapii neoadiuwantowej, jak i adjuwantowej [22]. Jednak wymienione terapie są zatwierdzone tylko dla TNBC wykazujących wysoki poziom PD-L1, co powoduje konieczność znalezienia nowych strategii rozszerzających zastosowania immunoterapii dla TNBC.

Niedawno FDA zatwierdziła pierwszy koniugat przeciwciało-lek (ADC) jako leczenie drugiego rzutu u pacjentów z nieoperacyjnym miejscowo zaawansowanym lub przerzutowym TNBC, którzy otrzymali wcześniej dwie lub więcej terapii ogólnoustrojowych, przynajmniej jedną z nich z powodu choroby przerzutowej.

Nazwa tego ADC to Sacituzumab govitecan, który składa się z humanizowanego przeciwciała antygenu powierzchniowego komórki trofoblastu -2 sprzężonego przez łącznik z ładunkiem SN -38, aktywnym metabolitem inhibitora topoizomerazy 1 irynotekanu [23 ].

Aptamery oligonukleotydowe są wysoce selektywnymi związkami pojawiającymi się jako alternatywa lub uzupełnienie mAb do aktywnego celowania w raka, a zastosowanie aptamerów jako innowacyjnych środków terapeutycznych w różnych ludzkich nowotworach, w tym TNBC, szybko rośnie [24]. W tym przeglądzie najpierw omówimy cechy aptamerów przeciwko biomarkerom związanym z rakiem jako innowacyjnym terapeutykom. Następnie skupimy się na niedawno ujawnionych strategiach opartych na aptamerach, które mogą zapobiegać unikaniu odporności i stymulować przeciwnowotworowe odpowiedzi immunologiczne, omawiając ich potencjał do zarządzania TNBC w następnej przyszłości.

2. Aptamery do celowanej terapii raka

Aptamery to syntetyczne, krótkie, jednoniciowe oligonukleotydy DNA lub RNA, które składają się w unikalne trójwymiarowe (3D) struktury oddziałujące z wysokim powinowactwem i specyficznością z celami o różnej naturze. Aptamery zostały po raz pierwszy odkryte w 1990 roku, kiedy w dwóch artykułach [25,26] opisano technologię in vitro SELEX (systematyczna ewolucja ligandów przez wykładnicze wzbogacanie) do generowania aptamerów i wprowadzono termin aptamer, który pochodzi od łacińskiego słowa „Aptus” (pasować do ) i starożytne greckie słowo „meros” (część), oznaczające w ten sposób „pasujące części” (ryc. 1).

Rycina 1. Schematyczne przedstawienie wiązania aptameru z jego celem oraz kluczowe etapy metody SELEX. (a) Aptamer przyjmuje strukturę 3D, aby związać się z celem; (b) SELEX zaczyna się od losowych bibliotek sekwencji ssDNA lub RNA i obejmuje powtarzane rundy wiązania z celem, rozdzielanie sekwencji związanych z celem od niezwiązanych i amplifikację sekwencji związanych. Wreszcie wzbogacona biblioteka jest analizowana przez klonowanie i sekwencjonowanie lub, w najnowszych podejściach, ligandy o wysokim powinowactwie są identyfikowane przez sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) i bioinformatykę. Utworzono za pomocą BioRender.com (dostęp: 2 marca 2023 r.).

Selekcja in vitro rozpoczyna się od wygenerowania kombinatorycznej biblioteki oligonukleotydów, z których każdy zawiera centralną losową sekwencję o długości około 20–100 nukleotydów, otoczoną dwoma stałymi regionami niezbędnymi do hybrydyzacji starterów podczas amplifikacji i transkrypcji in vitro (w celu wyselekcjonowania aptamerów RNA ). Bibliotekę inkubuje się z cząsteczką docelową i przeprowadza się etap podziału w celu oddzielenia oligonukleotydów związanych z cząsteczką docelową od niezwiązanych niespecyficznych sekwencji. Cele dla SELEX mogą obejmować peptydy, białka, metabolity, węglowodany, małe cząsteczki organiczne, inne ustrukturyzowane RNA, a nawet całe komórki lub organizmy oraz różne schematy selekcji, które zostały dotychczas opisane, dostosowane do charakteru celu [27–29] . Po elucji z celu sekwencje są bezpośrednio amplifikowane przez PCR w przypadku DNA-SELEX lub najpierw poddawane odwrotnej transkrypcji, a następnie amplifikowane w przypadku RNA-SELEX. Zamplifikowane sekwencje są wykorzystywane do generowania nowej biblioteki oligonukleotydów, która jest poddawana dalszej rundzie selekcji. Powtarzając wiele rund inkubacji, podziału i amplifikacji, proces ten prowadzi do generowania sekwencji o wysokim powinowactwie i specyficzności względem celu (ryc. 1).

Aptamery można uznać za kwas nukleinowy w wersji przeciwciał białkowych, ponieważ dzielą z nimi wysokie powinowactwo wiązania i specyficzność względem celu (wartości Kd, 10-8-10-12 M) i, analogicznie do przeciwciał, mają różnorodne zastosowania jako elementy rozpoznawania, w tym terapeutyki, bioczujniki i diagnostykę [30].

Aptamery rozróżniają bardzo podobnych członków tej samej rodziny białek, izoformy białek, a także białka różniące się pojedynczym aminokwasem [27]. Na przykład, przez kontrastowe badanie przesiewowe SELEX z kulkami agarozowymi i kulkami magnetycznymi sprzężonymi odpowiednio z białkami typu dzikiego i zmutowanymi, wygenerowano aptamery RNA zdolne do wiązania się z p53R175, jednym z gorących punktów mutacji p53, odróżniając zmutowane białko od p53 typu dzikiego [31].

Aptamery mogą działać jako leki przeciwnowotworowe na różne sposoby (ryc. 2).

Rycina 2. Terapia przeciwnowotworowa oparta na aptamerach. (a) Terapia antagonistyczna: aptamery wiążą się z celami na powierzchni komórek nowotworowych, hamując szlaki przednowotworowe. (b) Ukierunkowane dostarczanie leku: aptamery skoniugowane z nanocząstkami obciążonymi lekiem lub połączone z lekami wiążą się z celami na powierzchni komórki i internalizują się do komórek nowotworowych, powodując selektywne dostarczanie leku do wnętrza komórki. (c) Terapia genowa: aptamery dekorujące małe nanocząstki obciążone interferującym RNA (siRNA) lub sprzężone bezpośrednio z siRNA, wiążą się z docelowymi powierzchniami komórek i internalizują się do komórek nowotworowych, powodując selektywne wyciszanie genów. (d) Immunoterapia: aptamery stymulują komórki odpornościowe przeciwko komórkom nowotworowym (szczegóły w tekście). Stworzony za pomocą BioRendera. com (dostęp 2 marca 2023 r.).

Podobnie jak w przypadku przeciwciała, działanie aptameru jako środka przeciwnowotworowego polega na jego zdolności do wiązania się z docelowym białkiem związanym z nowotworem i zakłócania jego prawidłowego funkcjonowania, ostatecznie hamując rozwój i progresję nowotworu [27,32]. Alternatywnie, podobnie jak mAb połączone z ładunkami w ADC [33], aptamery przeciwko unikalnym biomarkerom raka mogą być stosowane jako narzędzia przeciwnowotworowe, wykorzystując je jako środki nakierowujące do transportu cząsteczek terapeutycznych specyficznie do miejsc guza [28,34]. Pod tym względem zdolność podzbioru aptamerów ukierunkowanych na komórki do aktywnej internalizacji do komórek docelowych poprzez endocytozę lub mikropinocytozę za pośrednictwem receptora [35,36] napędza obszar intensywnych badań mających na celu opracowanie inteligentnych modalności opartych na aptamerach dla ukierunkowanego TNBC leczenie poprzez koniugację aptamerów z chemioterapeutykami [37], terapeutycznymi RNA [38], małymi inhibitorami [39] czy nanosystemami załadowanymi lekami [40,41], które muszą dostać się do komórki, aby pełnić swoją funkcję przeciwnowotworową.

Co więcej, w ostatnich podejściach próbuje się również przypisać aptamerom funkcje efektorowe, typowe dla przeciwciała, polegające na aktywacji układu dopełniacza [42]. Co więcej, metody radioznakowania stosowane do przeciwciał mogą być z łatwością wykorzystane do sprzęgania aptamerów z radionuklidami, a otrzymane koniugaty mają ogromny potencjał w innowacyjnych zastosowaniach teranostycznych [43]. Nawet jeśli aptamery można porównać z przeciwciałami ze względu na ich sposób działania, nie ma wątpliwości, że mają one kilka zalet, które skutecznie zastępują lub uzupełniają tradycyjne przeciwciała do aktywnego ukierunkowania na raka (Tabela 1) [44,45].

Po pierwsze, mają mniejsze rozmiary (5–15 kDa) i bardziej elastyczną strukturę w porównaniu z klasycznymi przeciwciałami, co pozwala im łatwiej penetrować guzy lite i wiązać się z małymi i ukrytymi celami, niedostępnymi w inny sposób dla przeciwciał [46]. Co ważne, produkcja zidentyfikowanych aptamerów na drodze syntezy chemicznej pozwala uniknąć zmienności pomiędzy partiami i przezwycięża kosztowne i pracochłonne etapy wymagane do produkcji przeciwciał.

For more information:1950477648nn@gmail.com