Inflamazomi u napredovanju raka i imunitetu protiv tumora

Inflamazomi su kritični regulatori urođenog imuniteta, upale i ćelijske smrti i pojavili su se kao važni regulatori razvoja i kontrole raka. Inflamazomi se sastavljaju pomoću receptora za prepoznavanje uzoraka (PRR) nakon otkrivanja molekularnih obrazaca povezanih s mikrobom ili opasnostima (MAMPs/DAMP) i izazivaju upalu oligomerizacijom i aktivacijom upalnih kaspaza. Ove cisteinil-aspartat proteaze cijepaju proinflamatorne citokine IL-1 i IL-18 u njihov biološki aktivan zreli oblik. Uloge inflamasoma i povezanih proupalnih citokina uvelike variraju ovisno o vrsti raka. Ovdje raspravljamo o nedavnim studijama koje naglašavaju kontrastne uloge inflamasomskog puta u obuzdavanju naspram promicanja tumorigeneze. S jedne strane, inflamazomi učestvuju u stimulaciji antitumorskog imuniteta, ali se pokazalo da doprinose imunosupresiji ili direktno promovišu preživljavanje tumorskih ćelija, proliferaciju i metastaze. Stoga je bolje razumijevanje funkcija inflamasoma kod različitih karcinoma ključno za dizajn novih imunoterapija raka.

Prednosti cistanche tubulosa-Antitumor

Ključne riječi: inflamazom, kaspaza, piroptoza, tumor, imunoterapija, makrofagi, imunosupresija, metastaze

cistanche koristi za muškarce - jača imuni sistem

UVOD

Cancer development is a complex process that integrates tumor cell-intrinsic and -extrinsic signals that favor cellular transformation, unhinged growth, invasion, and metastasis. Among the hallmarks of cancer (Hanahan and Weinberg, 2011), inflammation and tumor escape from immune destruction exert determining roles. Indeed, cancer control is intricately linked to the potency of the immune response. The fundamental understanding of immune surveillance, immune editing (Dunn et al., 2002) (a process in which the immune 'pressure' shapes tumor immunogenicity), and immune escape has resulted in breakthroughs in cancer immunotherapies, such as immune checkpoint inhibitors (ICI) or chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy, among others. Such therapies have revolutionized cancer treatment by significantly improving patient survival and quality of life. Notably, the eligibility of patients to ICI immunotherapy has increased from 1.5% in 2011 to 43.6% in 2018, and >Trenutno je odobreno 29 imunoterapije. Međutim, uprkos ovom impresivnom napretku, klinička stvarnost otkriva nekoliko nerešenih izazova: 1) relativno mali broj pacijenata pokazuje objektivne odgovore na ove terapije kao samostalan tretman i podskup pacijenata razvija hiperprogresivnu bolest, 2) efikasnost imunoterapije je često povezane sa inflamatornim toksičnostima koje zahtijevaju kliničko liječenje ili obustavu liječenja, 3) podskup pacijenata koji su odgovorili na imunoterapiju relaps i razvoj agresivne bolesti; 4) efikasnost terapija raka, uključujući hemoterapije, ICI, adaptivnu T ćelijsku terapiju i druge imunoterapije zahtijeva signale iz mikrobiote; 5) sistemski i ćelijski metabolizam utiču na kancerogeni i antitumorski imunitet; i 6) imuni odgovori promovišu klonsku selekciju, transformaciju tumorskog mikrookruženja (TME) i uspostavljanje premetastatske niše. Heterogeni odgovor pacijenata odražava praznine u znanju, posebno u razumijevanju tumorskih makro- i mikro-okruženja specifičnih za organe i interakcije između sistema, odnosno imunološkog, metaboličkog i mikrobnog sistema u kontroli raka. Urođeni imuni sistem je naša prva linija odbrane, jer brzo osjeća signale 'opasnosti' (Matzinger, 2002) preko receptora za prepoznavanje obrazaca (PRR), npr. Toll-like receptore (TLR) i Nod-like receptore (NLR) uključujući inflamasome receptore i pruža pomoćne efekte za potpuno angažovanje adaptivnog imuniteta. Što se tiče antitumorskog imuniteta, PRR ligandi se smatraju obećavajućim putem u imunoterapiji raka. Na primjer, tri TLR agonista, a to su Bacillus Calmette-Guérin (BCG), monofosforil lipid A (MPL) i imikvimod, odobreni su za upotrebu kod pacijenata sa rakom, a dodatni PRR ligandi, prvenstveno mimetici nukleinskih kiselina, trenutno su u kliničkom ispitivanju. Inflamazomi su centralni efektori urođenog imuniteta i pokazalo se da imaju važnu, iako kontrastnu, ulogu u tumorigenezi, antitumorski imunitet i odgovor na terapije raka. U ovom pregledu razmatramo nedavni rad koji ispituje funkcije inflamasoma kod raka i potencijal razvoja imunoterapije zasnovane na inflamazomima.

SLIKA 1|Različiti mehanizmi aktivacije inflamasoma. Aktivacija inflamasoma kanonskim putem oslanja se na dva signala, prvi ili signal za primanje koji omogućava transkripciju komponenti inflamasoma, i drugi ili aktivirajući signal koji pokreće sklapanje kompleksa. Receptori za inflamasomske skele pripadaju različitim porodicama (NLR, ALR i PYRIN), od kojih svaki prepoznaje različite MAMP-ove ili DAMP-ove. Kaspaza-1 je centralna u kataliziranju inflamazomskih funkcija, cijepanju proinflamatornih citokina u njihov bioaktivni oblik, i gastrina D (GSDMD) u domenu za formiranje pora na N-terminalnom nivou koja izaziva piroptozu. Nekanonski put je posredovan direktnim vezivanjem LPS-a ili fosfolipida za kaspazu-4/-5 kod ljudi ili -11 kod miševa.

SNIMKA INFLAMASOMA: STRUKTURA I AKTIVACIJA

Termin inflamasom je 2002. godine nazvao dr. Jürg Tschopp, koji je prvi opisao inflamasom NLRP1 (Nod-like receptor sa pirinskim domenom) kao intracelularni multiproteinski kompleks, koji se sastoji od senzora NLRP1 (Nodlike receptor sa pirinskim domenom), adapter ASC (protein nalik na tačkicu povezan sa apoptozom koji sadrži CARD) i obje inflamatorne kaspaze-1 i -5 (Martinon et al., 2002). Od tada je okarakterisano više od dvanaest različitih inflamasoma, odnosno NLRP1, NLRP2, NLRP3, NLRP6, NLRP7, NLRP9, NLRP12, NLCR4/NAIP, AIM2, IFI16, CARD8 i PYRIN. Većina inflamasomskih senzora pripada porodici receptora sličnih Nod (NLR), koja se sastoji od 22 člana kod ljudi i 34 kod miševa (Ariffin i Sweet, 2013), a svi imaju centralnu domenu za vezivanje i oligomerizaciju nukleotida (NOD) i C -terminalna ponavljanja bogata leucinom (LRR). Članovi porodice NLR su dalje klasifikovani u četiri podfamilije prema prirodi njihove N-terminalne domene, aktivaciona domena (NLRA), bakulovirusni inhibitor proteina apoptoze (IAP), domen ponavljanja (BIR) (NLRB), aktivacija kaspaze i regrutovanje domen (CARD) domen (NLRC) ili pirin domen (NLRP). Osim NLRA, prijavljeno je da članovi drugih NLR potfamilija sklapaju inflamasome (Slika 1). Dok su navodni mikrobni ili domaćinski ligandi identificirani za neke inflamasome, oni ostaju nedostižni za ostale. Primjeri poznatih inflamasomskih liganada uključuju citoplazmatski domaćin ili patogen (bakterijski ili virusni) dvolančanu DNK koja aktivira Absent In Melanoma (AIM)2 (Bürckstümmer et al., 2009; Fernandes-Alnemri et al., 2009; Hornung et al., 2009), nuklearnu virusnu DNK koja pokreće AIM2-slične receptore (ALRs), faktor induciran IFN IFI204 kod miševa i IFI16 kod ljudi (Kerur et al., 2011), i intracelularne bakterijske proteine, naime flagelin i komponente sistem sekrecije bakterije tipa III, kao što su proteini igle i unutrašnje šipke, koji uključuju NAIP/NLRC4 inflamasome (Lightfield et al., 2008; Zhao et al., 2011; Rayamajhi et al., 2013; Yang et al., 2013; Reyes Ruiz et al., 2017; Tenthorey et al., 2017). S druge strane, ligandi NLRP inflamasoma ostaju nedostižni. Na primjer, NLRP1 se aktivira nakon svoje "funkcionalne degradacije" zavisne od proteosoma koja oslobađa njen C-terminalni CARD za interakciju sa kaspazom-1 i formira inflamasom. Takvu funkcionalnu degradaciju izazivaju efektori patogena kao što je smrtonosni faktor Bacillus anthracis (LF) (Klimpel et al., 1994; Fink et al., 2008), komponenta proteaze smrtonosnog toksina, ili Shigella flexneri E3 ubikvitin ligaza IpaH7.8 (Sandstrom et al., 2019), te stoga ukazuje na NLRP1 kao senzor vlastite stabilnosti kao odgovor na aktivnost patogena. Smanjenje ATP-a izazvano infekcijom Toxoplasma gondii ili Listeria monocytogenes također aktivira inflamasom NLRP1 (Liao i Mogridge, 2013; Neiman Zenevich et al., 2017). Nedavno su Bauernfried et al. demonstrirao je još jedan aktivator humanog, ali ne mišjeg NLRP1, naime virusne dsRNA, bonafidnog liganda koji se veže za reprize bogate leucinom (LRR) NLRP1 (Bauernfried et al., 2021).

Kineska biljka cistanche biljka-antitumor

Što se tiče NLRP1, inflamasom Pyrina osjeća "promjenu" izazvanu infekcijom, odnosno inaktivaciju malih GTPaza porodice Rho bakterijskim Rho-modificirajućim toksinima (Xu et al., 2014). Na kraju, ligandi odgovorni za direktnu aktivaciju NLRP3 ostaju nepoznati. NLRP3 se aktivira širokim spektrom MAMP-a i DAMP-a, uključujući čestice, kristale holesterola, ćelijske metabolite, lizozomska oštećenja, defektnu mitofagiju i jonske perturbacije kao što su K+ efluks i Ca++ priliv. Aktivacija NLRP3 također zahtijeva nekoliko posttranslacijskih modifikacija, tj. ubikvitinaciju, fosforilaciju i sumoilaciju, te vezivanje kinaze 7 povezane s NIMA (NEK7) za njene LRR (pregledano u (Swanson et al., 2019)). Aktivacija nekanonskog inflamasoma NLRP3 pokreće se direktnim vezivanjem citosolnog lipopolisaharida (LPS) na kaspazu-11 kod miševa ili kaspazu-4/-5 kod ljudi (Shi et al., 2014. ). Oksidirani fosfolipid (oxPAPC) se vezuje za kaspazu- 11 i izaziva aktivaciju inflamasoma u dendritskim ćelijama (Zanoni et al., 2016), ali se takmiči sa LPS vezivanjem i inhibira nekanonsku aktivaciju inflamasoma u zaštitnoj bakteriji koja se prenosi od Grap-faga. (Chu et al., 2018). Posljednji, iako manje dobro proučeni, mehanizmi aktivacije drugih NLRP inflamasoma, odnosno NLRP2 (Zhang et al., 2020), NLRP6 (Shen et al., 2021), NLRP7 (Radian et al., 2015), NLRP9 (pregledano u (Mullins i Chen, 2021)) i NLRP12 (pregledano u (Tuladhar i Kanneganti, 2020)) se pojavljuju. Inflamasomski sklop dovodi do multi-oligomerizacije inflamasomskog senzora, ASC adaptera i oblika kaspaze-1 i/ili −11/−4/−5 u perinuklearni agregat poznat kao ASC "pjega" sa prionoidne karakteristike (Franklin et al., 2014). Aktivacija kaspaze potiče oslobađanje bioaktivnih IL-1 i IL-18, au nekim slučajevima, inflamatorna ćelijska smrt koja se naziva piroptoza putem cijepanja gastrina-D u N-terminalnu domenu koja stvara pore u plazma membrana koja dovodi do osmotske lize [pregledano u (Broz et al., 2020)]. Inflamazomi su najpoznatiji po svojoj funkciji u odbrani domaćina od patogena. Međutim, aberantna aktivacija inflamasoma također je povezana s razvojem raka. Uloga signalizacije inflamasoma u karcinomu varira u zavisnosti od vrste raka, etiologije raka i ćelija koje aktiviraju put inflamasoma unutar tumorskog mikrookruženja. U ovom pregledu dajemo sintezu novije literature koja istražuje ulogu različitih inflamasoma u progresiji raka ili antitumorskog imuniteta. Razgovaramo o dokazima dobivenim iz in vivo modela miša, bilo korištenjem farmakoloških inhibitora ili genetskih modela gubitka funkcije, kao i dokaze iz kohorti pacijenata i kliničkih ispitivanja.

cistanche koristi za muškarce - jača imunološki sistem

PROTUMORALNE FUNKCIJE UPALENOG PUTA

Promocija preživljavanja, proliferacije i invazije ćelija raka prvenstveno posredovana IL-1

Uloga inflamasoma u promociji raka često je posredovana IL-1, koji proizvode različite ćelije u tumoru, uključujući makrofage povezane s tumorom (TAM) i fibroblaste povezane s rakom (CAF). Zaista, mijeloidna ili CAF specifična delecija gena uključenih u aktivaciju Nlrp3 inflamasoma dovodi do smanjenog rasta tumora. Na primjer, pokazalo se da sfingolipid sfingozin-1-fosfat (S1P) receptor aktivira inflamasom Nlrp3 u TAM-ovima, a mijeloidno specifično brisanje S1pr smanjuje limfangiogenezu uzrokovanu IL-1 - i plućne metastaze u srednjem T polioma ( PyMT) mišji model raka dojke (Weichand et al., 2017). Koristeći isti model, Ershaid et al. pokazali su da genetska ablacija Nlrp3 ili Il1b specifična za CAF odlaže rast tumora i slabi metastaze u plućima (Ershaid et al., 2019). Mehanički, IL-1 je promovirao progresiju tumora i metastaze tako što je pokretao imunosupresivno tumorsko mikrookruženje (TME) i indukujući ekspresiju molekula adhezije na endotelnim stanicama (Ershaid et al., 2019.). Nadalje, pokazalo se da IL-1 posredovan sa Nlrp3 inflamazomom indukuje proizvodnju citokina IL{20}} koji promoviše rak pomoću memorijskih CD4+ T ćelija. Ovo je pokazano na modelima karcinoma dojke i pluća u kojima je neutralizacija IL-1R signalizacije sa anakinrom poništila proizvodnju IL-22 i smanjila rast tumora (Voigt et al., 2017). IL-1 proizveden od strane TAM-a ili oslobođen iz ćelija raka može također povećati protumogenu aktivnost CAF-a, naglašavajući njegovu ulogu glavnog orkestratora tumorigeneze (Brunetto et al., 2019.). Pored efekata na TME, pokazalo se da autokrina signalizacija IL{{28} djeluje kao direktan pokretač proliferacije ćelija raka. Ovo je pokazano korištenjem dietilnitrozaminskog (DEN) mišjeg modela hepatocelularnog karcinoma (HCC), u kojem je efektor mitofagije FUNDC1 specifično obrisan u hepatocitima što je dovelo do aberantne aktivacije Nlrp3 inflamasoma i IL{31}}pokrenutog hepatocita hiperenhuifera et al., 2019.). Ovo je također prijavljeno u mišjem modelu AML-a koji je pokretan onkogenim KrasG12D putem koji je aktivirao Nlrp3 inflamasom preko Kras-RAC1-indukovane proizvodnje ROS. Brisanje Nlrp3 smanjilo je abnormalnu mijeloproliferativnu i obnovilo normalnu hematopoezu (Hamarsheh et al., 2020). Osim što izaziva proliferaciju i preživljavanje ćelija raka, IL-1 također može pogodovati njihovoj migraciji i invaziji. U modelu kolorektalnog karcinoma (CRC), pokazalo se da IL-1 dobijen iz makrofaga izaziva proizvodnju serumskog amiloida A1 (SAA1) od strane tumorskih ćelija, koje su na način inducirane unaprijed inducirane makrofage da pojačaju regulaciju metaloproteinaze{{45} } sekrecija koja omogućava migraciju raka i uspostavljanje metastaza (Sudo et al., 2021) (Slika 2A). Dok većina dokaza ukazuje na IL-1 kao glavni pokretač efekata koji podstiču inflamasomski tumor, nedavna studija Hofbauera et al., proučavajući multipli mijelom na mišjem modelu, opisuje ulogu Nlrp{{50 }}zavisni IL-18 u destrukciji kostiju i proliferaciji multiplog mijeloma (Hofbauer et al., 2021). Na kraju, prijavljene su funkcije neovisne o inflamasoma u promociji tumora. Qi et al. pokazalo je da, iako je polydA:dT stimulacija tri NSCLC ćelijske linije aktivirala AIM2 inflamasom, nije imala utjecaja na njihov rast ili preživljavanje. Nasuprot tome, AIM2 je promovirao rast NSCLC tumora in vivo regulacijom dinamike mitohondrijalne fuzije i aktivacije ERK (Qi et al., 2020).

SLIKA 2|Protumorske funkcije inflamasomskog puta. (A) Inflamasom, prvenstveno NLRP3, promovira preživljavanje tumorskih ćelija, proliferaciju i invaziju putem IL-1. Također su demonstrirane funkcije AIM2 neovisne o inflamazomima, u kojima AIM2 kontrolira mitohondrijalnu dinamiku i aktivira onkogenu aktivaciju ERK preko reaktivnih vrsta kisika (ROS). (B) Inflamasom može potaknuti tumorigenezu kroz indukciju kroničnog inflamatornog stanja. U crijevima, i IL-18 i IL-1 konvergiraju na proizvodnju IL-22 koja pokreće hiperproliferaciju epitelnih stanica crijeva. Hronično inflamatorno stanje je također pokrenuto proizvodnjom IL-17 koja regrutuje granulocite da pojača odgovor. U jetri je oštećenje jetre povezano sa aktivacijom AIM2 inflamasoma kako u Kupfferovim ćelijama tako iu makrofagima ascitične tekućine. IL-1 u ovom slučaju potiče hiperproliferaciju hepatocita. U koži, mutacije zametne linije u NLRP1 rezultiraju kroničnom upalom i tumorigenezom. (C) Inflamazomi mogu indirektno pogodovati razvoju tumora potiskivanjem antitumorskog imuniteta. Pokazalo se da IL-1 pojačava regrutaciju supresorskih ćelija izvedenih iz mijeloida (MDSC) na mjesto tumora i da promovira tolerogenu diferencijaciju T ćelija.

Promocija kronične upale, obnavljanja tkiva i fibroze

Kao odgovor na oštećenje tkiva, odabrani upalni citokini pospješuju proces oporavka. Kada je ovaj odgovor aberantan, kao u kontekstu kronične upale, prekomjerna popravka tkiva može dovesti do neoplastičnog rasta. Ovo je najbolje ilustrovano u CRC-u i HCC-u povezanim s kolitisom. Mi i drugi smo rano pokazali da je proizvodnja IL-18 zavisna od inflamasoma neophodna za popravku crijevnog tkiva kod mišjih modela kolitisa i da pretjerana signalizacija inflamasoma potiče tumorigenezu crijeva [pregledano u (Saleh i Trinchieri, 2011)]. Huber et al. kasnije su pokazali da IL-18 promovira biološku aktivnost IL-22, važnog reparativnog citokina, inhibirajući proizvodnju IL-22-vezujućeg proteina (IL-22BP), a rastvorljivi oblik IL-22 receptora i negativan regulator IL-22 (slika 2B). Nokautiranje Il22bp što je rezultiralo povećanim omjerom IL- 22/IL-22BP ubrzalo tumorigenezu u CRC mišjem modelu dekstran sulfat natrijum (DSS)-azoksimetan (AOM) povezan s kolitisom, kao i u Apcminu /+ miševi koji razvijaju crijevne adenome (Huber et al., 2012). Osim IL-18, prekomjerna proizvodnja IL-1 u crijevima pokreće proizvodnju IL-17 od strane CD4+ Th17 ćelija i urođenih limfocita (ILC) 3, koji regrutuju granulocite i pokreću crijevni upala (Coccia et al., 2012). Nedavno su Dmitrieva-Posocco O et al. demonstrirali specifičnu funkciju IL-1 signalizacije u intestinalnoj tumorigenezi. Dok je delecija Il1ra specifična za T ćelije smanjila tumorigenezu zavisnu od IL-17A/IL-22-, ablacija Il1ra u neutrofilima je narušila njihovu funkciju u kontroli bakterija, što je dovelo do invazije mikrobnog tumora, što je izazvalo pogoršanje upale i CRC ( Dmitrieva-Posocco i dr., 2019.). Kao i kod CRC-a, kronična upala i ciroza uzrokovana ozljedom jetre predisponiraju za HCC. Prijavljeno je da se inflamasom AIM2 aktivira kod pacijenata sa uznapredovalom cirozom, posebno u makrofagima ascitesa (Lozano-Ruiz et al., 2015) (Slika 2B). Kasnije se pokazalo da ovaj inflamazom pokreće HCC u DEN mišjem modelu, gdje su Aim2−/− ili Casp1−/− miševi imali smanjenu kancerogenu ozljedu jetre i rast raka (Martínez-Cardona et al., 2018). U ljudskoj koži, NLRP1 je dominantni inflamasomski senzor. Godine 2016. Franklin et al. prijavili su mutacije zametne linije pojačanja funkcije u NLRP1 koje dovode do porodične upalne bolesti kože i povezanog karcinoma. Autori su pokazali da aktivacija inflamasoma u keratinocitima dovodi do autokrinog IL-1 koji pokreće epidermalnu hiperplaziju (Zhong et al., 2016).

cistanche koristi za muškarce - jača imuni sistem

Kliknite ovdje za pregled proizvoda Cistanche Enhance Immunity

【Zatražite više】 Email:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Promocija imunosupresije

Tumori koriste više načina da izbjegnu antitumorski imunitet. Na primjer, mogu uzurpirati inflamatorne puteve kako bi uspostavili imunosupresivno okruženje. Inflamasomski put je jedan od takvih puteva koji se kod nekih karcinoma pokazuje da favorizuje imunosupresiju promicanjem geneze i regrutacije supresorskih stanica izvedenih iz mijeloida (MDSC) ili induciranjem diferencijacije TAM-a u tolerogeni fenotip (slika 2C). 2010. godine, koristeći slabo imunogeni B16-F10 model melanoma, van Deventer et al. pokazali su da inflamasom Nlrp3 potiskuje odgovor miša na vakcine protiv tumora dendritičnih ćelija kroz regrutaciju MDSC (van Deventer et al., 2010). U modelu duktalnog adenokarcinoma pankreasa (PDAC), Daley i sur. dalje implicirano Nlrp3 signaliziranje u imunosupresiji posredovanom TAM-om. Oni su pokazali da delecija ili inhibicija komponenti inflamasoma Nlrp3 štiti od PDAC. IL-1 je posredovao u tolerogenoj funkciji Nlrp3 regulacijom proizvodnje IL-10 i diferencijacije T ćelija u ćelije Treg, Th2 i Th17 (Daley et al., 2017). Osim TAM-a, tumorske ćelije PDAC također aktiviraju Nlrp3 inflamasom i djeluju kao istaknuti izvor IL-1 (Das et al., 2020). IL-1 izveden iz tumora također može djelovati preko IL-6-STAT3 inflamatorne petlje kako bi proširio MDSC i inducirao imunosupresiju (Tengesdal et al., 2021a). Tengesdal et al. su to demonstrirali koristeći B16-F10 model melanoma i dalje pokazali da je inhibicija Nlrp3 sa dapan sutrilom (OLT1177) poništila ekspresiju imunosupresivnih gena u PMN-MDSC i poboljšala antitumorski imunitet in vivo (Tengesdal et al., 2021b). Dok se čini da NLRP3 ima dominantnu ulogu u prigušenju antitumorskog imuniteta, kao što je gore ilustrovano, drugi inflamazomi su također uključeni u ovaj proces. Na primjer, pokazalo se da put NLRP1-IL- 18 potiče stvaranje zrelih MDSC kod multiplog mijeloma (Nakamura et al., 2018.) i Nlrc4 inflamasoma u kontroli CRC metastaza u jetri u nealkoholna masna bolest jetre (NAFLD) (Ohashi et al., 2019). Nadalje, inflamasom AIM2 izaziva imunosupresiju nakon ćelijske fagocitoze ovisne o antitijelima (ADCP) i DNK sensinga tumorske ćelije, tako što povećava ekspresiju PD-L1 i IDO, koji inhibiraju antitumorski imunitet od strane NK i T ćelija (Su et al., 2018). Primjetno, citokini zavisni od inflamasoma, kao što je IL-1, mogu se proizvoditi u TME nezavisno od inflamasoma. Nedavni rad koji je koristio mišje modele karcinoma nemalih ćelija pluća (NSCLC) i trostruko negativnog karcinoma dojke (TNBC) pokazao je da je lučenje IL-1 mijeloidnih ćelija nezavisno od aktivacije inflamasoma i formiranja pora gastrina D. IL-1 je promovirao imunosupresiju regrutirajući neutrofile u ležište tumora. Autori su pokazali da je tumorska infiltracija neutrofila ukinuta kod Il1b−/− miševa, što je rezultiralo gubitkom imunosupresije i obnavljanjem antitumorskog imuniteta tokom tretmana antiangiogenim agensima koji ciljaju VEGF. Iako je kaspaza{51}} aktivirana u mijeloidnim ćelijama koje infiltriraju tumor, njeno brisanje nije bilo dovoljno da u potpunosti blokira oslobađanje bioaktivnog IL-1 i infiltraciju neutrofila (Kiss et al., 2021). Također je vrijedno napomenuti da su citokini nezavisne funkcije NLRP3 ili AIM2 u imunosupresiji dokumentirane. Petrilli i kolege su izvijestili o imunosupresivnoj ulozi Nlrp3- Asc-Caspase-1 puta, koji je smanjio regrutaciju i aktivaciju tumora NK ćelija, ali to je bilo nezavisno od IL-1 , IL{{62 }} ili IL-1 signalizacija receptora. Ovo je pokazano korišćenjem ortotopske implantacije ćelijske linije raka dojke 4T1 kod BALB/c miševa ili sa MMTV NeuV664E na pozadini BALB/c ukrštenim na miševe sa nedostatkom komponenti inflamasoma C57Bl/6 (Guey et al., 2020). Osim toga, Theivanthiran et al. su pokazali da anti-PD1 imunoterapija dovodi do regulacije PD-L1 na površini tumorske ćelije, koja konvergira na aktivaciju NLRP3 i nizvodno oslobađanje proteina toplotnog šoka (HSP) 70. Na autokrini i parakrini način, HSP70 sensing pomoću TLR4 i naknadna ekspresija i sekrecija Wnt5a promovirala je proizvodnju CXCL5 koji privlači PMN-MDSC na tumor (Theivanthiran et al., 2021).

SLIKA 3|Antitumorske funkcije inflamasomskog puta. (A) Inflamasom može potisnuti proliferaciju tumorskih stanica i promovirati homeostazu tkiva i diferencijaciju stanica. (B) Aktivacija inflamasoma favorizuje antitumorski imunitet tako što povećava tumorigene aktivnosti NK i CD8 T ćelija. Ovo prvenstveno posreduje IL-18. Okidači inflamasoma povećavaju efikasnost inhibitora imunoloških kontrolnih tačaka. (C) Piroptotička ćelijska smrt nizvodno od aktivacije inflamasoma uspostavlja imunogeno okruženje kroz oslobađanje nekoliko DAMP-a i imunostimulirajućih molekula. Piroptoza se inicira procesiranjem gasdermina koji tvori pore, što dovodi do osmotske lize ćelije, ovisno o kaspazi. Određene kemoterapije izazivaju toksičnost zbog piroptotičke smrti zdravih ćelija kroz centralno E cijepanje kaspazom-3.

ANTI-TUMORALNE FUNKCIJE UPALENOG PUTA

Održavanje homeostaze tkiva, promicanje ćelijske diferencijacije i inhibicija proliferacije

Upala je zaštitni biološki odgovor induciran fiziološki radi suzbijanja patogene infekcije ili oštećenja tkiva. Rane studije koje smo proveli i drugi pokazali su da inflamasomski put ima zaštitnu ulogu u ozljedama izazvanim DSS-om promicanjem popravke crijevnog tkiva putem IEC regeneracije posredovane IL-18- (Dupaul-Chicoine et al., 2010.). Shodno tome, gubitak Nlrp3, Asc ili kaspaze-1 doveo je do teškog kolitisa, ali i do CRC-a (CAC) povezanog s kolitisom (Allen et al., 2010). Slično, uloga Nlrp6 (Elinav et al., 2011), Nlrc4 (Rauch et al., 2017), Aim2 (Man et al., 2015) i pirina (Sharma et al., 2018) inflamasoma u održavanju crijevne homeostaze i prijavljeno je suzbijanje CAC-a (Slika 3A). Flavell, Elinav i kolege su pokazali da je to posredovano promjenama u crijevnoj mikrobnoj ekologiji uzrokovanim nedostatkom proizvodnje antimikrobnih peptida (AMP) (Elinav et al., 2011; Levy et al., 2015). ). Takva disbioza mikrobiote je potaknula infiltraciju neutrofila, kroničnu upalu i hiperproliferaciju crijevnih epitelnih stanica (IEC) uzrokovanu IL{{19} (Hu et al., 2013). Osim što kontrolira homeostazu tkiva pokretanjem kompenzatorne proliferacije, inflamasomska signalizacija sprječava tumorigenezu tako što povećava programe diferencijacije. U MMTV-PyMT modelu miša, Castaño Z et al. su pokazali antimetastatsku ulogu IL-1. Oni su pokazali da je IL-1 izveden iz mijeloida nametnuo "blok" diferencijacije ćelijama koje iniciraju metastaze (MIC) tako što je regulirao ZEB1-zavisnu diferencijaciju koja je suprotstavila njihov proliferativni kapacitet (Castaño et al., 2018) ( Slika 3A). Dok u većini slučajeva, osnovni mehanizmi upale uključuju IL-18 ili IL-1, opisane su i uloge nezavisne od inflamasoma. Na primjer, pokazalo se da Aim2 ograničava CAC i sporadični rak debelog crijeva supresijom Akt signalizacije (Wilson et al., 2015.) (Slika 3A). Funkcije nezavisne od inflamasoma su također prijavljene za Nlrc4 u potkožnom modelu B16-F10 melanoma miša. Ekspresija Nlrc4 u TAMs promovirala je zaštitni antitumorski odgovor, za razliku od kaspaze-1 ili Asc, sugerirajući da je Nlrc4 djelovao kroz alternativni mehanizam (Janowski et al., 2016).

Promoviranje antitumorskog imuniteta citokinima zavisnim od inflamazoma

Razvoj tumora ovisi o ravnoteži između sposobnosti tumora da izbjegne imunološki nadzor i antitumorskih imunoloških odgovora. Citokini ovisni o inflamasomima IL-18 i IL-1 igraju centralnu ulogu u antitumorskom imunitetu. Godine 2009. Ghiringhelli et al. prvi je izvijestio da se oslobađanje ATP-a iz tumorskih ćelija osjeća od strane P2X7 receptora na dendritskim ćelijama (DC) koji aktivira Nlrp3 inflamasom, pokrećući oslobađanje IL-1. Nedostatak kaspaze-1 ili IL-1r je poremetio početak rada CD8+ T ćelija koje proizvode INF (Ghiringhelli et al., 2009) (Slika 3B). Konzistentno, kondicioniranje IL-1 omogućava bolji odgovor usvojeno prenesenih antitumorskih T-ćelija. Mehanički, IL-1 potiče vraćanje T-ćelija na mjesto tumora i poboljšava preživljavanje i aktivaciju T-ćelija (Lee et al., 2019.). Što se tiče IL-1, IL-18 je suštinski induktor antitumorskog imuniteta. S jedne strane, poboljšava sazrijevanje NK ćelija i litičku aktivnost posredovanu FasL-om, kao što je pokazano u modelu CRC metastaze u jetri (Dupaul-Chicoine et al., 2015.) (Slika 3B). S druge strane, IL-18 povećava broj limfocita koji infiltriraju tumor (TIL), kao što je prikazano u potkožnom modelu melanoma (Zhou et al., 2020). Međutim, IL-18 ranije nije uspio pokazati efikasnost u kliničkim ispitivanjima raka. Potencijalni uzrok može biti ekspresija IL-18BP, negativnog regulatora koji gasi cirkulirajući IL-18. Zaista, pokazalo se da varijanta IL-18 otporna na IL-18BP izaziva povećanu frekvenciju i funkciju TIL-a, te da proširuje intratumoralni TCF1+ CD8+ T ćelije u tumorima miševa (Zhou et al., 2020). Slično svojoj ulozi u prirodnom antitumorskom imunitetu, inflamasom također posreduje u sintetičkom antitumorskome imunitetu koji je potaknut određenim inhibitorima imunoloških kontrolnih tačaka i inhibitorima malih molekula ektonukleotidaza. Na primjer, inhibicija CD39 koja rezultira ekstracelularnom akumulacijom ATP-a pojačala je anti-PD- 1 antitumorske imune odgovore uključivanjem P2x7-Nlrp3- IL-18 puta (Xian- Yang Li et al., 2019. Yang i sur., 2020.) (Slika 3B). Slično, oslobađanje aktivnosti Nlrp3 kroz inhibiciju transmembranskog proteina 176B (TMEM176B), imunoregulatornog kationskog kanala, pojačalo je antitumorsko djelovanje TIL-a kao odgovor na inhibitore imunološke kontrolne točke (Segovia et al., 2019). U skorije vrijeme, Kuchroo i kolege su pokazali da je inhibicija imunološke kontrolne tačke TIM- 3 na migratornim DC-ima rezultirala snažnim antitumorskim imunitetom, posredovanom aktivacijom inflamasoma Nlrp3 vođenom ROS-om (Dixon et al., 2021.) (Slika 3B ).

cistanche biljka koja povećava imuni sistem

Imunogena ćelijska smrt tumorskih ćelija piroptozom

Piroptoza je litička i imunogeno regulirana stanična smrt koja je inducirana aktivacijom kaspaze. Glavni mehanizam piroptoze uključuje GSDMD obradu u domenu koja formira pore. GSDM porodica je dobro očuvana kod kičmenjaka i sastoji se od šest paraloga kod ljudi, GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD, GSDME (DFNA5) i GSDMF (DFNB59). Miševi nemaju GSDMB homolog i imaju tri GSDMDA homologa, četiri GSDMC homologa, GSDMD, GSDME i GSDMF [pregledano u (Zou et al., 2021)]. Piroptoza tumorskih ćelija oslobađa spektar molekula koji omogućava efikasan antitumorski imunološki odgovor i regresiju tumora. Ovo je elegantno demonstrirano u biortogonalnom sistemu kod miševa, koji je otkrio da je piroptoza manje od 15% tumorskih ćelija dovoljna da se očisti cijeli tumorski transplantat. Takav antitumorski odgovor posredovan je kompetentnim imunološkim sistemom jer miševi s imunodeficijencijom ili miševi s nedostatkom T-ćelija nisu bili u stanju inducirati antitumorski imunitet (Wang et al., 2020). Osim GSDMD, GSDME može izazvati piroptozu. Pokazalo se da njegovo cijepanje kaspazom-3 nizvodno od TNF-a ili lijekova za kemoterapiju izaziva piroptozu (Wang et al., 2017). Tumorske ćelije, ali ne i normalne ćelije, imaju tendenciju da smanje regulaciju GSDME, što djelimično objašnjava neciljnu toksičnost nekih terapija raka (Slika 3C). Dosljedno, Gsdme−/− miševi su bili zaštićeni od oštećenja tkiva izazvanog kemoterapijom (Wang et al., 2017). Za razliku od GSDME, GSDMC je pojačan u tumorskim ćelijama. Kroz svoju interakciju sa Stat3, PD-L1 kontrolira GSDMC transkripciju. TNF koji oslobađaju TAM aktivira kaspazu-8, koja obrađuje GSDMC što dovodi do piroptoze (Hou et al., 2020).

KLINIČKA ISPITIVANJA CILJANA NA PUTU ZAPALE

Višestruki pristupi mogu se koristiti za ciljanje aktivnosti inflamasoma, uključujući inhibiciju uzvodnih signalnih puteva, inhibiciju komponenti inflamasoma ili neutralizaciju citokina (dodatna tabela S1). Cijepanje citokina zavisnih od inflamazoma pomoću kaspaze-1 čini ga privlačnom terapijskom metom. Talidomid, koji cilja kaspazu- 1, je efikasan antiinflamatorni i antiangiogeni lijek. Njegova terapeutska upotreba je odobrena za liječenje upalnih bolesti kože i određenih vrsta raka. Kod multiplog mijeloma, testiranje talidomida u kombinaciji s drugim terapijama dostiglo je fazu III ili IV kliničkih ispitivanja. Drugi inhibitori kaspaze-1 koji se koriste kod upalnih bolesti, kao što su Pralnacasan ili VX-765 (Belnacasan) još se ne koriste u kliničkim ispitivanjima raka. Inhibicija specifičnih inflamasomskih receptora kao što je NLRP3 je takođe zanimljiv pristup. Lijek koji inhibira otpuštanje citokina (CRID)3 također poznat kao MCC950 i Dapansutril (OLT1177) su inhibitori NLRP3 koji su pokazali obećavajuće rezultate kod miševa (Hamarsheh i Zeiser, 2020; Tengesdal et al., 2021b; Oizumi et al., 2021). očekuje se da pređu u klinička ispitivanja. Ipak, u kliničkim studijama, blokada citokina je najuspješniji pristup, a čini se da je IL-1 jedan od ciljeva koji najviše obećavaju. Na osnovu ispitivanja CANTOS u kojem se procjenjuje učinak kanakinumaba na prevenciju neželjenih srčanih događaja, Novartis vodi nekoliko kliničkih ispitivanja usmjerenih na IL-1 kod raka, uključujući tri u fazi III u NSLC. CANOPY-A (NCT03447769) je kliničko ispitivanje koje kombinuje kanakinumab i cisplatin kod pacijenata sa NSLC nakon hirurške resekcije kako bi se sprečio recidiv. CANOPY-1 (NCT03631199) je procijenio kanakinumab kao prvu liniju liječenja za uznapredovali ili metastatski NSCLC u kombinaciji s pembrolizumabom i dvostrukom hemoterapijom na bazi platine. Međutim, nije dostigao primarne krajnje tačke ukupnog preživljavanja (OS) i preživljavanja bez progresije (PFS). CANOPY-2 (NCT03626545) je istraživao kombinaciju kanakinumaba sa docetakselom u terapiji druge ili treće linije u odnosu na samo docetaksel u NSCLC. Međutim, ni on nije dostigao svoju prvu krajnju tačku. MABp1, Janssen monoklonsko antitijelo koje cilja na IL-1, pokazalo je kliničku korist u kliničkom ispitivanju faze III (NCT02138422), povećavajući medijan preživljavanja pacijenata sa CRC otpornim na standardnu ​​terapiju. Klinička studija faze II Klinike Mayo (NCT00635154) istraživala je učinak anakinre kod pacijenata sa ranim stadijem multiplog mijeloma. Rezultati pokazuju da IL-1Ra potiskuje markere progresije bolesti. Drugi pristup koji se istražuje je stimulacija antitumorskog imuniteta aktivacijom NLRP3 inflamasoma. Kliničko ispitivanje faze III (NCT03329846) procjenjuje BMS-986299, lijek razvijen za aktiviranje NLRP3 inflamasoma, u kombinaciji s Nivolumabom kod pacijenata sa uznapredovalim melanomom. Upotreba rekombinantnih citokina je također način promoviranja antitumorske aktivnosti, a SB-485232, rekombinantni humani IL-18, korišten je u sedam kliničkih ispitivanja, iako nije pokazao efikasnost.

ZAKLJUČAK

Inflamazomi igraju dvostruku ulogu u tumorigenezi i antitumorski imunitet. S jedne strane, promovišu rast raka i metastaze upućivanjem imunosupresivnog TME, uglavnom putem IL-1, i stimulacijom proliferacije tumorskih ćelija u autokrinim i parakrinim petljama amplifikacije. Osim toga, izazivaju kompenzacijske mehanizme proliferacije kao odgovor na trajno oštećenje tkiva koje favorizira tumorigenezu. S druge strane, aktivacija inflamasoma pojačava tumorigenu aktivnost CD8+ T ćelija i NK ćelija na IL-18-zavisan način i dalje promovira antitumorski imunitet putem piroptoze, imunogene ćelijske smrti koja aktivira antigen - predstavljanje ćelija kroz oslobađanje tumorskih antigena i adjuvansa u TME. S obzirom na različite komponente inflamasoma i njihove nizvodne inflamatorne citokine, trenutno se istražuje nekoliko atraktivnih terapijskih ciljeva zasnovanih na inflamazomima. Ipak, potrebno je još mnogo rada prije generalizacije takvih potencijalnih imunoterapija, jer najveći dio pretkliničkog rada koji se ovdje navodi zahtijeva validaciju u drugim modelima raka, translacijskim studijama i ranim kliničkim ispitivanjima. Uz to, uzimajući pleiotropne uloge inflamasoma i njihovih citokina, kao i kod drugih imunoterapija, potrebna je posebna pažnja na potencijalne upalne toksičnosti ili štetne imunosupresivne efekte kod ovih pristupa.

REFERENCE

Allen, IC, Tekippe, EM, Woodford, RM, Uronis, JM, Holl, EK, Rogers, AB, et al. (2010). NLRP3 inflamasom funkcionira kao negativan regulator tumorigeneze tokom raka povezanog s kolitisom. J. Exp. Med. 207, 1045–1056. doi:10.1084/jem.20100050

Ariffin, JK, i Sweet, MJ (2013). Razlike u repertoaru, regulaciji i funkciji receptora sličnih naplati i nod-receptora koji formiraju inflamasome između čovjeka i miša. Curr. Opin. Microbiol. 16, 303–310. doi:10.1016/j.mib.2013.03.002

Bauernfried, S., Scherr, MJ, Pichlmair, A., Duderstadt, KE, i Hornung, V. (2021). Ljudski NLRP1 je senzor za dvolančanu RNK. Nauka 371, eabd0811. doi:10.1126/science.abd0811

Broz, P., Pelegrin, P., i Shao, F. (2020). Gasdermini, porodica proteina koja vrši smrt i upalu ćelija. Nat. Rev. Immunol. 20, 143–157. doi:10.1038/s41577-019-0228-2

Brunetto, E., De Monte, L., Balzano, G., Camisa, B., Laino, V., Riba, M., et al. (2019). Os receptora IL{{1}/IL-1 i adapter za inflamasom koji oslobađa tumorske ćelije ASC su ključni regulatori lučenja TSLP-a od strane fibroblasta povezanih s rakom u karcinomu gušterače. J. Imunoterapija Cancer 7, 45. doi:10.1186/ s40425-019-0521-4

Bürckstümmer, T., Baumann, C., Blüml, S., Dixit, E., Dürnberger, G., Jahn, H., et al. (2009). Ortogonalni proteomsko-genomski ekran identificira AIM2 kao citoplazmatski DNK senzor za inflamasom. Nat. Immunol. 10, 266–272. doi:10.1038/ni.1702

Castaño, Z., San Juan, BP, Spiegel, A., Pant, A., DeCristo, MJ, Laszewski, T., et al. (2018). IL-1 Inflamatorni odgovor izazvan primarnim karcinomom dojke sprečava kolonizaciju ćelija koja inicira metastaze. Nat. Cel Biol 20, 1084–1097. doi:10.1038/s41556-018-0173-5

Chu, LH, Indramohan, M., Ratsimandresy, RA, Gangopadhyay, A., Morris, EP, Monack, DM, et al. (2018). Oksidirani fosfolipidni oxPAPC štiti od septičkog šoka ciljajući nekanonski inflamazom u makrofagima. Nat. Commun. 9, 996. doi:10.1038/s41467-018-03409-3

Coccia, M., Harrison, OJ, Schiering, C., Asquith, MJ, Becher, B., Powrie, F., et al. (2012). IL-1 posreduje u hroničnoj intestinalnoj inflamaciji potičući akumulaciju IL-17A urođenih limfoidnih ćelija i CD4+ Th17 ćelija. J. Exp. Med. 209, 1595–1609. doi:10.1084/jem.20111453

Daley, D., Mani, VR, Mohan, N., Akkad, N., Pandian, GSDB, Savadkar, S., et al. (2017). NLRP3 signalizacija pokreće adaptivnu imunološku supresiju izazvanu makrofagom kod karcinoma gušterače. J. Exp. Med. 214, 1711–1724. doi:10. 1084/jem.20161707

Das, S., Shapiro, B., Vučić, EA, Vogt, S., i Bar-Sagi, D. (2020). IL1 izveden iz tumorskih ćelija potiče desmoplaziju i supresiju imuniteta kod raka gušterače. Cancer Res. 80, 1088–1101. doi:10.1158/0008-5472.CAN-19-2080

Dixon, KO, Tabaka, M., Schramm, MA, Xiao, S., Tang, R., Dionne, D., et al. (2021). TIM-3 ograničava antitumorski imunitet regulacijom aktivacije inflamasoma. Nature 595, 101–106. doi:10.1038/s41586-021-03626-9

Dmitrieva-Posocco, O., Dzutsev, A., Posocco, DF, Hou, V., Yuan, W., Thovarai, V., et al. (2019). Specifični odgovori na ćelijski tip na interleukin-1 kontroliraju mikrobnu invaziju i upalu izazvanu tumorom kod kolorektalnog karcinoma. Imunitet 50, 166–180. e167. doi:10.1016/j.immuni.2018.11.015

Dunn, GP, Bruce, AT, Ikeda, H., Old, LJ, i Schreiber, RD (2002). Imunouređivanje protiv raka: od imunološkog nadzora do bijega od tumora. Nat. Immunol. 3, 991–998. doi:10.1038/ni1102-991

Dupaul-Chicoine, J., Arabzadeh, A., Dagenais, M., Douglas, T., Champagne, C., Morizot, A., et al. (2015). Nlrp3 inflamazom suzbija metastatski rast kolorektalnog karcinoma u jetri promicanjem tumorske aktivnosti prirodnih ćelija ubica. Imunitet 43, 751–763. doi:10.1016/j.immuni.2015. 08.013

Dupaul-Chicoine, J., Yeretssian, G., Doiron, K., Bergstrom, KS, McIntire, CR, LeBlanc, PM, et al. (2010). Kontrola intestinalne homeostaze, kolitisa i kolorektalnog karcinoma povezanog s kolitisom putem inflamatornih kaspaza. Imunitet 32, 367–378. doi:10.1016/j.immuni.2010.02.012

Elinav, E., Strowig, T., Kau, AL, Henao-Mejia, J., Thaiss, CA, Booth, CJ, et al. (2011). NLRP6 inflamazom reguliše mikrobnu ekologiju debelog creva i rizik od kolitisa. Ćelija 145, 745–757. doi:10.1016/j.cell.2011.04.022

Ershaid, N., Sharon, Y., Doron, H., Raz, Y., Shani, O., Cohen, N., et al. (2019). NLRP3 inflamazom u fibroblastima povezuje oštećenje tkiva sa upalom u progresiji raka dojke i metastazama. Nat. Commun. 10, 4375. doi:10. 1038/s41467-019-12370-8

Fernandes-Alnemri, T., Yu, JW, Datta, P., Wu, J., i Alnemri, ES (2009). AIM2 Aktivira inflamazom i ćelijsku smrt kao odgovor na citoplazmatsku DNK. Nature 458, 509–513. doi:10.1038/nature07710

Fink, SL, Bergsbaken, T., i Cookson, BT (2008). Smrtonosni toksin antraksa i salmonela izazivaju zajednički put ćelijske smrti piroptoze zavisne od kaspaze{1}} putem različitih mehanizama. Proc. Natl. Akad. Sci. 105, 4312–4317. doi:10.1073/pnas.0707370105

Franklin, BS, Bossaller, L., De Nardo, D., Ratter, JM, Stutz, A., Engels, G., et al. (2014). Adapter ASC ima ekstracelularne i 'prionoidne' aktivnosti koje propagiraju upalu. Nat. Immunol. 15, 727–737. doi:10.1038/ni.2913

Ghiringhelli, F., Apetoh, L., Tesniere, A., Aymeric, L., Ma, Y., Ortiz, C., et al. (2009). Aktivacija NLRP3 inflamasoma u dendritskim ćelijama indukuje IL-1 - ovisan adaptivni imunitet protiv tumora. Nat. Med. 15, 1170–1178. doi:10.1038/nm.2028