Intime Kommunikation innerhalb der Tumormikroumgebung: Stromafaktoren fungieren als Orchester

Abstrakt

Umfangreiche Studien zur Tumormikroumgebung (TME) im letzten Jahrzehnt haben die Sichtweise von Krebs als einer tumorzellzentrierten Erkrankung reformiert. Die Mikroumgebung des Tumors, insbesondere als „Samen-und-Boden-Theorie“ bezeichnet, hat sich als Schlüsselfaktor für die Krebsentstehung und Therapieresistenz herausgestellt. Das TME besteht hauptsächlich aus Tumorzellen, Stromazellen wie Fibroblasten, Immunzellen und anderen nichtzellulären Bestandteilen. Innerhalb des TME bestimmen enge Kommunikationen zwischen diesen Komponenten weitgehend das Schicksal des Tumors. Die zentrale Rolle des Stromas, insbesondere der krebsassoziierten Fibroblasten (CAFs), der häufigsten Komponente innerhalb der TME, wurde bei der Tumorentstehung, dem Tumorfortschritt, dem therapeutischen Ansprechen und der Tumorimmunität aufgezeigt. Ein besseres Verständnis der Funktion des TME gibt Aufschluss über die Tumortherapie. In diesem Aufsatz fassen wir das neue Verständnis von Stromafaktoren, insbesondere CAFs, für das Fortschreiten von Krebs, Arzneimittelresistenz und Tumorimmunität zusammen, wobei der Schwerpunkt auf ihren Funktionen bei der epigenetischen Regulation liegt. Darüber hinaus werden die Bedeutung der epigenetischen Regulierung bei der Neugestaltung des TME und die grundlegenden biologischen Prinzipien, die der Synergie zwischen epigenetischer Therapie und Immuntherapie zugrunde liegen, weiter diskutiert.

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Schlüsselwörter: Tumormikroumgebung, krebsassoziierte Fibroblasten, epigenetische Regulation, Immuntherapie

Hintergrund

Krebs ist eine der größten lebensbedrohlichen Krankheiten weltweit. Obwohl bei den Früherkennungs- und Behandlungsparadigmen erhebliche Verbesserungen erzielt wurden, bleiben Tumorrezidive, Metastasierung und Therapieresistenz bei fast allen Krebsarten die größten Herausforderungen. Ein besseres Verständnis des zugrunde liegenden Mechanismus der Tumorentstehung und -progression könnte Möglichkeiten für die Krebsbehandlung eröffnen. Genomische Instabilität und Mutation in Krebszellen gelten als die grundlegenden treibenden Merkmale bei der Krebsprogression; Daher beschränkten sich umfangreiche Studien weitgehend auf die epitheliale Komponente von Tumoren. Ein Tumor ist jedoch keine Insel, die aus Krebszellen entsteht, sondern ein komplexes zelluläres Ökosystem. Die „Samen-und-Boden“-Theorie wurde erstmals 1889 von Stephen Paget vorgeschlagen, um die Präferenzen von Krebszellen bei der Metastasierung in Organe zu interpretieren [1, 2]. Diese Theorie betont zum ersten Mal die Bedeutung der Wirtsumgebung für das Auftreten von Tumormetastasen zusätzlich zu den intrinsischen Eigenschaften von Krebszellen. Es hat auch wichtige Referenzbedeutung für das Verständnis von Tumorentstehung, Tumorprogression und Arzneimittelresistenz bei Krebs. Die Aufrechterhaltung und das Fortschreiten von Tumoren werden in hohem Maße durch die Tumormikroumgebung (TME) unterstützt, die auch als Tumorstroma bezeichnet wird und hauptsächlich Fibroblasten, Immunzellen, die Basalmembran, die extrazelluläre Matrix und das Gefäßsystem umfasst [3]. Als am häufigsten vorkommender Zelltyp im TME spielen krebsassoziierte Fibroblasten, die sich von ihren Hauptvorläufern, den normalen Fibroblasten, transdifferenzieren, eine entscheidende Rolle bei der Tumorprogression. Das Zusammenspiel zwischen Krebszellen und CAFs, das die Tumorentstehung und Tumorentwicklung in nahezu jeder Hinsicht beeinflusst, ist in den letzten Jahren zunehmend ans Licht gekommen.

Epigenetische Regulierungen, einschließlich DNA-Methylierung, Histonmodifikation, Chromatin-Remodellierung und nichtkodierende RNA-Regulation, verändern die Genexpression, ohne die Keimbahn-DNA-Sequenzen zu beeinflussen. Neben genetischen Mutationen gilt die epigenetische Dysfunktion als wichtiges Kennzeichen von Krebs. Es ist allgemein anerkannt, dass epigenetische Veränderungen die Onkogenese vorantreiben und das Fortschreiten von Krebs fördern können, indem sie die abweichende Expression krebsassoziierter und immunbezogener Gene umfassend regulieren. In Krebszellen wird die Transkription von Protoonkogenen häufig durch Promotor-Hyperacetylierung gesteigert, während Tumorsuppressorgene durch Promotor-Hypoacetylierung und DNA-Hypermethylierung unterdrückt werden. Bei vielen Krebsarten kommt es zu einem globalen Verlust der DNA-Methylierung im gesamten Genom, wobei die DNA-Methylierung vor allem auf den CpG-Inseln zunimmt, wodurch Gene unterdrückt werden, die das Fortschreiten des Krebses steuern [4]. Als einer der wichtigsten Mechanismen verändert die epigenetische Dysfunktion die Mikroumgebung des Tumors grundlegend, indem sie die Phänotypen von Krebszellen, tumorassoziierten Stromazellen und Immunzellen verändert. Die Reversibilität epigenetischer Veränderungen hat pharmakologische Interventionen mit potenziellen therapeutischen Strategien entweder als Monotherapie oder in Kombination mit anderen Therapien ermöglicht. Insbesondere epigenetische Wirkstoffe haben aufgrund ihrer starken Fähigkeit, TME in einen immunpermissiveren Typ umzuwandeln, ein großes Potenzial für Synergien mit Krebsimmuntherapien wie der Immun-Checkpoint-Blockade (ICB) gezeigt.

In diesem Aufsatz fassen wir die neuesten Erkenntnisse zu Stromafaktoren, insbesondere CAFs, für das Fortschreiten des Krebses, die Therapieresistenz und die Tumorimmunität zusammen, wobei wir einen besonderen Schwerpunkt auf ihre Funktionen bei der epigenetischen Regulation legen. Darüber hinaus werden die Bedeutung der epigenetischen Regulierung bei der Neugestaltung des TME und die grundlegenden biologischen Prinzipien, die der Synergie zwischen epigenetischer Therapie und Immuntherapie zugrunde liegen, weiter diskutiert.

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Die Interaktion zwischen CAF und Tumorzellen reguliert das Fortschreiten des Tumors und die therapeutische Reaktion

Als Hauptbestandteil des Tumorstromas spielen CAFs eine zentrale Rolle bei der Kreuzkommunikation zwischen Zellen in Tumoren. In diesem Abschnitt konzentrieren wir uns hauptsächlich auf Darmkrebs, der solide Tumoren darstellt, bei denen die Transkriptionssignaturen von CAFs anstelle von Tumorzellen in den verschiedenen Klassifikationen stark mit einer schlechten Krankheitsprognose und einem Rückfall assoziiert waren (5, 6). In der Konsensklassifizierung der molekularen Subtypen (CMS), die eine gründlich untersuchte und robuste Stratifizierungsstrategie für CRC in großen Patientenkohorten beschrieb, waren CAFs eng mit der CRC-Entwicklung verbunden [7, 8]. Subtyp 4 (CMS4), der mesenchymale Subtyp, mit einer Überrepräsentation der Stromasignatur, sagte aggressivere Tumorstadien und eine schlechtere Prognose voraus.

Sekretierte Effektoren und onkogene Signale

Die protumorigene Funktion von CAFs bei CRC kann hauptsächlich über sekretierte Faktoren wie Wachstumsfaktoren, Zytokine, Chemokine oder Exosomen ausgeübt werden, einschließlich der Familie der transformierenden Wachstumsfaktoren (TGF-), Interleukin (IL)-6, IL{{ 2}}, IL-11, Wnt, Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF), IL-17A, Netrin-1, Leukämie-Hemmfaktor (LIF), sekretiertes Glykoprotein Stanniocalcin-1 (STC1), Fbroblast Growth Factor 1 (FGF1), Stroma Cell-Derived Factor-1 (SDF-1) und Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) [9–15].

In einem kontaktlosen Kokultursystem wurde festgestellt, dass ein konditioniertes Medium aus CAFs anstelle normaler Fibroblasten die Proliferation [16], Migration und Invasion [17, 18] von CRC-Zellen fördert. TGF- ist eines der wichtigsten Zytokine, das hauptsächlich von CAFs sekretiert wird und an tumorinvasiven Rändern stark exprimiert wird. Interessanterweise wurde eine deutliche TGF-Aktivierung auch im CRC-Subtyp CMS4 gefunden [7]. Die Aktivierung des TGF-/Smad2-Signals in CAFs, die durch CRC-Zellen stimuliert werden, verstärkt die Expression von -SMA und die Differenzierung von CAFs in einen myofibroblastischen Phänotyp, was zur Expression von Invasionsproteinen wie Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) führt [19]. Durch die Entwicklung von Patientenmodellen zur Analyse der Mikroumgebungsinteraktion zwischen CAFs und Tumorzellen haben wir auch CAF-sekretiertes TGF- 2, ein Mitglied der TGF-Familie, beschrieben, das die Expression von GLI Family Zinc Finger 2 (GLI2) induziert. , ein wichtiger Effektor der Hedgehog-Signalübertragung, als vorherrschender Signalweg zur Förderung von CRC-Stammbildung und Chemoresistenz [20] (Abb. 1). Endoglin, ein transmembraner akzessorischer Rezeptor von TGF-, der in CAFs in CRC und seinen metastatischen Proben exprimiert wird, ist an der CAF-vermittelten Invasion und Metastasierung über die Aktivierung des TGF-Signals beteiligt [21]. Darüber hinaus war das von CRCs exprimierte Integrin 6 in der Lage, die CAF-Aktivierung durch aktives TGF- zu erhöhen, und es wurde festgestellt, dass aktivierte CAFs die CRC-Zellinvasion fördern [11].

Interleukin-6/Signalwandler und Aktivator der Transkription 3 (IL-6/STAT3)-Signalübertragung ist ein entscheidender und bekannter Signalweg, der das maligne Fortschreiten bei CRC vermittelt [22, 23]. CAFs in der Tumormikroumgebung spielen eine aktive Rolle bei der Aufrechterhaltung der STAT3-Aktivierung bei CRC. Heichler et al. fanden heraus, dass der durch CAF-sekretiertes IL-6/IL-11 aktivierte p-STAT3-Spiegel eng mit dem Überleben von CRC-Patienten korreliert [24]. TGF- -stimulierte CAFs aktivieren die STAT3-Signalübertragung in Krebszellen und vermitteln die Tumormetastasierung durch die Sekretion von IL-11 [25]. Darüber hinaus fördert die STAT3-Aktivierung in Fibroblasten die Expression von Periostin, einem multifunktionalen extrazellulären Matrixprotein, das letztendlich die CRC-Entwicklung durch die durch den Integrin-FAK-Src-Signalweg vermittelte YAP/TAZ-Aktivierung erleichtert [26]. In jüngerer Zeit haben unsere Arbeiten gezeigt, dass IL-6 den epithelial-mesenchymalen Übergang (EMT), die Migration und die Invasion von CRC-Zellen durch Hochregulierung des Leucin-reichen -2-Glykoproteins 1 (LRG-1) fördern kann. ), das sich als direktes Transkriptionsziel von STAT3 erwies [18]. Die Blockierung der IL-6/LRG-1-Achse schwächt die Metastasierung im Xenotransplantat-CRC-Mausmodell erheblich ab. IL-6-aktiviertes STAT3 in CAFs reguliert auch Transkriptionsmuster, die mit der Angiogenese verbunden sind. In einem gentechnisch veränderten Mausmodell fördert die konstitutive Aktivierung von STAT3 in Fibroblasten das CRC-Wachstum, das durch die Hemmung der proangiogenen Signalübertragung blockiert wird [24]. Es wurde auch berichtet, dass die Sekretion von IL-6 aus CAFs die Angiogenese fördert, indem sie die Produktion des wichtigsten angiogenen Faktors, des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors A (VEGFA), aus Endothelzellen steigert [27]. Es wurde auch berichtet, dass IL-6 die stammähnlichen Eigenschaften von Darmkrebs durch Induktion der Deacetylierung des fos-verwandten Antigens 1 (FRA1) fördert [28]. Daher könnte die gezielte Ausrichtung auf die Mikroumgebung durch STAT3 und die damit verbundene Signalübertragung eine vielversprechende therapeutische Möglichkeit für die CRC-Behandlung darstellen. Sanchez-Lopez et al. berichteten, dass die gezielte Behandlung des Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor--1-Rezeptors (IGF-1R) und STAT3 die CRC-Proliferation verringerte und die Apoptose erhöhte, indem die CAF-Aktivierung und Entzündung gehemmt wurde [29].

Abb. 1 CAFs regulieren das Fortschreiten des Tumors und das therapeutische Ansprechen. Unsere jüngste Arbeit hat gezeigt, dass CAFs das Fortschreiten des Tumors und die Therapieresistenz durch verschiedene Mechanismen fördern. CAFs sezernieren IL6 und IL8, die den JAK2-STAT3-Signalweg aktivieren. JAK2-abhängiges phosphoryliertes BRD4 interagiert mit STAT3, um die Chromatin-Remodellierung (Enhancer/Super-Enhancer-Reprogrammierung) zu modulieren und die Onkogenexpression zu fördern, was zu BETi-Resistenz und Tumorprogression führt. IL6 induziert auch die LRG1-Expression durch STAT3-abhängige Transaktivierung, was EMT und Metastasierung fördert. CAF-sekretiertes TGF- 2 induzierte die Expression von GLI2, das mit Hypoxie-induziertem HIF1 synergistisch wirkt, um CRC-Stammbildung und Chemoresistenz zu fördern

Die Wnt/Beta-Catenin-Signalübertragung, einer der am stärksten aktivierten Signalwege bei CRC, wurde bevorzugt in Tumorzellen beobachtet, die sich in der Nähe von Stroma-Myofibroblasten befinden. Von Myofbroblasten sezernierte Faktoren, insbesondere der Hepatozytenwachstumsfaktor (HGF), aktivieren die Beta-Catenin-abhängige Transkription und stellen anschließend den Phänotyp der Krebsstammzellen in differenzierteren Tumorzellen sowohl in vitro als auch in vivo wieder her [30]. Darüber hinaus haben Straussman et al.

fanden heraus, dass CAF-sekretiertes HGF die MAPK- und PI3K-AKT-Signalwege aktiviert, was zu einer Resistenz gegen RAF-Inhibitoren in BRAF-mutierten Krebszellen führt [31]. Darüber hinaus kann CAF-abgeleitetes Wnt2 die Tumorangiogenese [32] durch die Hochregulierung einiger proangiogener Proteine ​​steigern und die Zellinvasion und -migration bei CRC fördern [33].

Epigenetische Regulierung

Einhergehend mit einer umfassenden Regulierung der Signaltransduktion und des Tumorzelltranskriptoms kann die Neuverdrahtung der epigenetischen Landschaft in Tumorzellen oder CAFs auch das Ausmaß und die Qualität des Ansprechens auf die Antitumorbehandlung und den gesamten Krankheitsverlauf modulieren. Agrawal et al. entdeckten, dass Fibroblasten die Zellproliferation fördern und die Expression von Enzymen, die die DNA-Methylierung regulieren, unterschiedlich beeinflussen, wodurch die Decitabin-induzierte Demethylierung in CRC-Zellen verbessert und deren Stammzellen erhöht werden [34]. Bromodomänenhaltiges Protein 4 (BRD4), ein epigenetischer Leser der Histonacetylierung, wird in verschiedenen Arten von Tumorzellen stark exprimiert und kann diese Tumorzellen vor gezielter Therapie [35–38] und immunogenem Zelltod [39–41] schützen. . Unsere jüngste Arbeit zeigte einen Tumor-Mikroumgebungsmechanismus, durch den CAF-assoziierte entzündliche parakrine IL6/IL8-JAK2-Signale die BRD4-Aktivierung durch Phosphorylierung im CRC induzieren, was zu einer Neuprogrammierung des Chromatins durch erhöhte Enhancer- und Super-Enhancer-Aktivität führt. Interessanterweise wurde die durch CAF-abgeleitetes IL6/IL8 induzierte Chromatin-Remodellierung durch die Konvergenz der gleichzeitigen Besetzung von p-BRD4 und STAT3 auf einer Reihe entscheidender Onkogene etabliert, die mit Tumorwachstum und Metastasierung assoziiert sind, wie etwa MYC, CXC-Motiv-Chemokinligand (CXCL). )1 und CXCL2. Darüber hinaus sind nichtkodierende RNAs auch an der CAF-vermittelten Tumorprogression und Therapieresistenz beteiligt. Mehrere Studien haben berichtet, dass CAFs ihre Rolle durch die direkte Übertragung von Exosomen auf CRC-Zellen ausüben, was zu einem signifikanten Anstieg der nichtkodierenden RNA-Spiegel in CRC-Zellen führt [42–44]. Es wurde festgestellt, dass alle über Exosomen übertragenen CAF-abgeleiteten lncRNA CCAL (Kolorektalkrebs-assoziierte lncRNA) [44], lncRNA H19 [43] und miR-92a-3p [42] das aktivieren können Wnt/ – Catenin-Signalweg bei CRC, unterdrückt dann die Zellapoptose, fördert die Zellstammzellenbildung und/oder verleiht Resistenz gegen Chemotherapie.

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Zusätzlich zu Krebszellen werden CAFs auch umfassend durch epigenetische Mechanismen im TME reguliert. Der Leukämie-Hemmfaktor (LIF) ist ein in CRC-Zellen stark exprimiertes Zytokin, das die Zellapoptose hemmen und die Chemoresistenz über die Aktivierung des STAT3-Signals fördern kann [45]. Interessanterweise wurde auch berichtet, dass LIF ruhende CAFs durch einen epigenetischen Schalter aktiviert. Mechanistisch gesehen kann DNA-Methyltransferase 3 Beta (DNMT3B), eine De-novo-DNA-Methyltransferase, die in LIF/STAT3--abhängiger Weise aktiviert wird, CpG-Stellen methylieren und die Expression von SHP-1-Phosphatase zum Schweigen bringen, was zu … die Aktivierung von CAFs [46]. Adenosin-zu-Inosin (A-zu-I) RNA-Editierung ist eine neu beschriebene epigenetische Modifikation, von der angenommen wird, dass sie einen entscheidenden krebserzeugenden Mechanismus bei bösartigen Erkrankungen des Menschen darstellt. Eine Studie mit einer großen Kohorte von 627 Darmkrebsproben (CRC) von Takeda et al. ergab, dass die auf RNA wirkende Adenosin-Desaminase (ADAR), das Schlüsselenzym bei der Bearbeitung von A-zu-I-RNA, sowohl in Krebszellen als auch in krebsassoziierten Fibroblasten hochreguliert war, was den RNA-Editionsgrad des Antizym-Inhibitors 1 (AZIN1) erhöhte. Interessanterweise führte konditioniertes Medium aus Krebszellen sowohl zur Induktion der ADAR1-Expression als auch zur Aktivierung der AZIN1-RNA-Editierung in CAFs, was zu einem erhöhten invasiven Potenzial von CAFs innerhalb des TME im Dickdarm führte [47].

Diese Studien zeigten deutlich, dass die Mikroumgebung des Tumors ein umfassendes Ökosystem ist, in dem die enge Kommunikation zwischen Krebszellen und CAFs die Tumorentwicklung und -progression grundlegend reguliert. Diese Studien bekräftigten auch, dass die Therapiestrategien, die hauptsächlich auf Tumorzellen abzielen, möglicherweise nicht ausreichen, um einen Heilungserfolg bei Krebs zu erzielen, was in der klinischen Praxis wiederholt beobachtet wurde. Das Tumorstroma unterstützt das Überleben von Krebszellen und die Arzneimittelresistenz nach der Behandlung mit diesen auf den Tumor abzielenden Therapien, was zu einer tödlichen Progression führt. Interessanterweise haben Lotti et al. entdeckten einen erheblichen Anstieg der Anzahl von CAFs bei CRC-Patienten unter Chemotherapie. Diese CAFs halten die Selbsterneuerung der krebsauslösenden Zellen aufrecht und führen zu einer erhöhten Resistenz gegen Chemotherapie [48]. Daher muss die gezielte Bekämpfung von CAFs in Betracht gezogen werden, um Krebs zu beseitigen. Insbesondere wurden in präklinischen und klinischen Modellen mehrere Strategien entwickelt, um auf CAFs und die damit verbundenen Signalwege abzuzielen (49, 50). Dennoch ist es unwahrscheinlich, dass die gezielte Bekämpfung von CAFs allein den gesamten Tumor effizient eliminiert. Kombinationsstrategien, die gemeinsam auf Tumorzellen und CAFs abzielen, können eine Tumorausrottung bewirken. Dies beruht sowohl auf mechanistischen Studien, die das komplexe Zusammenspiel zwischen Zellen im Tumor analysieren, als auch auf der Entdeckung zuverlässiger Biomarker zur Stratifizierung von Patienten, die von der Behandlung profitieren könnten.

Es ist erwähnenswert, dass der oben erwähnte Stromamechanismus zur Regulierung des Tumorfortschritts und der therapeutischen Reaktion auch die Tumorimmunität innerhalb des TME stark moduliert, was im Folgenden erörtert wird. Zusätzlich zu unserer Entdeckung, dass CAF-sekretiertes TGF-Signal und durch eine hypoxische Umgebung induziertes HIF-1 synergistisch die GLI2-Expression induzieren, um Tumorstammzellen und Chemoresistenz zu regulieren, ist bekannt, dass TGF-Signalisierung dabei eine entscheidende Rolle spielt Tumorimmunität im TME durch Unterdrückung der Antitumorfunktionen verschiedener Immunzellpopulationen, einschließlich T-Zellen und natürlicher Killerzellen [51]. Interessanterweise wurde auch festgestellt, dass GLI2 und HIF-1 die Infiltration und Aktivität von T-Zellen und NK-Zellen in Tumoren regulieren [52–59]. Interessanterweise wurde gezeigt, dass LRG1 nicht nur die Angiogenese und Metastasierung direkt reguliert [18, 60], sondern auch die Extravasation und Aktivierung von Neutrophilen fördert und die NETose reguliert [61], die an der Immunsuppression von Tumoren und der Extrazellulärität von Neutrophilen beteiligt ist Traps (NETs)-abhängige Metastasierung [62, 63]. Daher ist für Krebstherapien ein umfassenderes Verständnis der Kommunikation innerhalb der Tumormikroumgebung erforderlich.

Stromale Mechanismen, die die TME und die Tumorimmunantwort umgestalten

Die Immuntherapie, insbesondere die Immun-Checkpoint-Blockade (ICB), war im letzten Jahrzehnt das vielversprechendste Paradigma in der Krebstherapie. Entsprechend der Häufigkeit tumoraufblasender Lymphozyten wurden Tumoren willkürlich in „heiße Tumoren“ oder „kalte Tumoren“ mit stark aufgeblähten bzw. niedrig aufgeblähten Lymphozyten eingeteilt [64]. Während sich ICB bei mehreren Krebsarten wie Melanom und Lungenkrebs als wirksam erwiesen hat, können die meisten Patienten nicht von der Behandlung profitieren, insbesondere solche mit Erkältungstumoren wie Darmkrebs und Brustkrebs. Bei diesen „kalten Tumoren“ löst die ICB-Behandlung aufgrund der fehlenden oder geringen Infiltration von Tumor-T-Zellen selten eine starke Immunantwort aus, was zum ICB-Versagen führt [65]. Basierend auf dem zugrunde liegenden Mechanismus der ICB-Wirkung werden mehrere mögliche Merkmale vorgeschlagen, die mit der Reaktion auf die Immuntherapie zusammenhängen, darunter das Expressionsniveau des programmierten Todesliganden 1 (PD-L1), die Immunzusammensetzung innerhalb des TME (Immunscore), Neoantigene und die Belastung durch Tumormutationen [ 66]. Diese Merkmale von Tumoren werden nicht nur durch den genetischen Status der Tumorzellen bestimmt (z. B. genetische Mutationen im Zusammenhang mit Tumorantigenen und Mutationslast), sondern auch durch die Stromamechanismen, durch die CAFs das TME im Zusammenspiel mit Immunzellen umgestalten. Mittlerweile wurde auch der epigenetische Mechanismus im TME, der diese Ereignisse steuert, ausführlich dokumentiert, was darauf hindeutet, dass bestimmte epigenetische Veränderungen als potenzielle Ziele für eine Immuntherapie genutzt werden könnten.

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Das Zusammenspiel zwischen CAFs und Immunzellen zur Modulation der Tumorimmunität

Jüngste Studien deuten darauf hin, dass CAFs im TME über verschiedene Mechanismen mit der Reaktion auf die Immuntherapie verbunden sind. Beispielsweise dienen CAFs und sezerniertes ECM als physische Barriere, um die Arzneimittelabgabe und die Infiltration von Immunzellen zu verhindern, wodurch die Wirksamkeit der Immuntherapie eingeschränkt wird (67, 68). Darüber hinaus induziert die Induktion von Immun-Checkpoint-Molekülen wie PD-L1, PD-L2 und B7-H3 durch CAF-sekretierte Faktoren, Exosomen in Krebszellen oder CAFs selbst erheblich die Erschöpfung und Deaktivierung von T-Zellen, was zu intrinsischer Aktivität führt Resistenz gegen Immuntherapie [69]. Darüber hinaus sind Zytokine wie IL-1, IL-6 und TGF-, die von aktivierten Immunzellen produziert werden können, weitgehend an der CAF-Aktivierung beteiligt [19, 70, 71]. Durch die Interaktion mit Immunzellen wie T-Lymphozyten, myeloischen Suppressorzellen, dendritischen Zellen und anderen innerhalb des TME können CAFs die sogenannte immunsuppressive Mikroumgebung aufbauen (Abb. 2).

CAFs und T-Lymphozyten

T-Lymphozyten fungieren als essentielle Modulatoren, die die Immunantwort vermitteln, die verschiedene Subtypen wie zytotoxische CD8+T-Lymphozyten (CTLs), Fox3p+regulatorische T-Zellen (Tregs) und CD4+T-Helferzellen (T) umfasst ) Zellen. CTLs, die wichtigsten Immunzellen der Antitumorimmunität, werden durch CAFs wesentlich moduliert, um ihre Entzündung, ihr Wachstum und ihre Antitumoraktivität zu reduzieren. CAF-sekretiertes TGF- hemmt die Expression zytolytischer Gene in CTLs, die für die CTL-vermittelte Tumorzytotoxizität verantwortlich sind [72]. Überraschenderweise haben Lakins et al. fanden heraus, dass aus murinen Melanomen und Lungentumoren isolierte CAFs direkt an der Antigenpräsentation beteiligt sein können, was über die Bindung von PD-L2 und Fas zum antigenvermittelten aktivierungsinduzierten Zelltod (AICD) von tumorreaktiven CD8+T-Lymphozyten führt Ligand zur Förderung der Immunumgehung bei Krebs [73]. Darüber hinaus wurde berichtet, dass CAFs die Migration von Treg-Zellen deutlich stimulieren und deren Infiltration in Tumorstellen bei CRC erhöhen [74]. Von CAF abgeleitete sekretierte Faktoren wie TGF- oder CCL5 sind auch für die Rekrutierung von Tregs und die Differenzierung naiver T-Zellen zu Tregs verantwortlich, was letztendlich eine Immunsuppression auslöst [75–77]. Mehrere Studien haben den signifikanten Einfluss von CAFs auf die T-Zell-Polarisation gezeigt. Beispielsweise verringerte die Laktatfreisetzung aus CAFs den Prozentsatz der antitumoralen T1-Zellen und erhöhte gleichzeitig die Tregs, was die Immunsuppression bei Prostatakrebs förderte [78]. Als eines der am häufigsten von CAFs sezernierten Zytokine kann TGF- die Typ-2-Immunität durch Unterdrückung der T2-Zellreaktionen bei Krebs unterdrücken [79].

CAFs und MDSCs

Myeloid-abgeleitete Suppressorzellen (MDSCs) sind hinsichtlich ihrer immunsuppressiven Rolle bei der TME gut dokumentiert. Es wurde berichtet, dass der aus CAFs in Lebertumoren freigesetzte C-C-Motiv-Chemokinligand 2 (CCL2) die Rekrutierung von MDSCs durch die Aktivierung von STAT3 fördert [80]. In ähnlicher Weise konnten CAF-produziertes IL-6 und IL-33 MDSCs im TME durch Hyperaktivierung von 5-Lipoxygenase (5-LO) bilden und so die Fähigkeit von MDSCs steigern zur Verbesserung der Krebsstammstabilität [81]. Während Yang et al. fanden heraus, dass das mit der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) assoziierte hepatozelluläre Karzinom (HCC) im Vergleich zu Nichttumorgeweben geringe Mengen an CCL2 sowie anderen Zytokinen wie CCL4, CXCL2 und CXCL6 exprimierte [82]. Obwohl dies irgendwie im Widerspruch zur immunsuppressiven Funktion von CCL2 steht, zeigte diese Studie, dass CCL4, ein entscheidendes Chemokin für die T-Zell-Migration, unter diesen Umständen stärker verantwortlich ist. Interessanterweise führte die pharmakologische Hemmung von Histon-Deacetylase 8 (HDAC8), einem Histon-H3-Lysin-27 (H3K27)-spezifischen Isozym, das bei einer Vielzahl menschlicher Krebsarten überexprimiert wird, zu einer globalen und verstärkenden Acetylierung von H3K27, um die Produktion von CCL4 durch HCC-Zellen zu reaktivieren und so zu dämpfen HCC-Tumorigenität in T-Zell-abhängiger Weise.

Abb. 2 CAFs modulieren die immunsuppressive Mikroumgebung. CAFs fördern die Immunsuppression und heben die Immunüberwachung im TME auf. CAFs sezernieren TGF und CCL5, um naive T-Zellen in Tregs zu differenzieren und Tregs zu rekrutieren. Von CAFs sezerniertes CCL2, IL6 und IL33 helfen bei der Rekrutierung von MDSCs und stärken ihre immunsuppressive Funktion. CAFs fördern die NETose und M2-Polarisierung von TMAs im TME, indem sie Amyloid oder IL8 freisetzen. Allerdings unterdrückt der von CAFs sezernierte TGF die Funktion der Th-Zellen und reduziert die CTL-Infiltration. Die Expression von PD-L2 und FasL induziert AICD in CTLs. CAFs können die DC-vermittelte Antitumor-T-Zell-Reaktion unterdrücken und die NK-Zell-vermittelte Tumortötung durch PGE2- und IDO-Sekretion inaktivieren. TME: Tumormikroumgebung; Th: T-Helferzelle; Treg: regulatorische T-Zelle; MDSC: myeloische Suppressorzelle; TAM: Tumor-assoziierter Makrophage; NK-Zelle: natürliche Killerzelle; AICD: Aktivierungsinduzierter Zelltod

CAFs und andere Immunzellen

Viele Berichte haben auch die Bedeutung von CAFs bei der Vermittlung der Tumorimmunevasion durch die Regulierung angeborener Immunzellen wie dendritischen Zellen (DCs), tumorassoziierten Makrophagen (TAMs), Neutrophilen, natürlichen Killerzellen (NK) und myeloischen Zellen aufgedeckt. Bei CRC führte CAF-sekretiertes Wnt2 zur Umgehung der Immunüberwachung, indem es die DC-vermittelte Antitumor-T-Zell-Reaktion durch die SOCS3/p-JAK2/p-STAT3-Signalkaskaden unterdrückte [83]. Darüber hinaus wurde kürzlich eine umfassende Karte zur Untersuchung der Interaktion zwischen verschiedenen Zelltypen im TME von CRC mithilfe von scRNA-seq anhand klinischer Proben dargestellt (84). Bemerkenswert ist, dass SPP1+TAMs eine direkte Interaktion mit CAFs zeigten, was auf die Bindung von MMP2 zurückzuführen sein könnte, das aus CAFs und SDC2 produziert wurde und bevorzugt in SPP1+TAMs exprimiert wurde [84]. Passend dazu gibt es eine weitere Arbeit von Zhang et al. bestätigte auch, dass CAFs die TAM-Infiltration und die anschließende M2-Polarisierung in CRC über IL-8 förderten [85]. Darüber hinaus könnten TAMs mit CAFs synergistisch wirken, um die Fähigkeit zur Abtötung von NK-Zellen zu unterdrücken und so das Fortschreiten des Darmkrebses zu fördern. Neutrophile setzen histongebundene Kern-DNA und zytotoxische Granula als extrazelluläre Fallen (NETs) frei. Ein neuartiger Befund zeigte, dass CAF-sekretiertes Amyloid die Bildung von tumorassoziierten NETs (t-NETs) vorantreibt und so das Fortschreiten des Tumors unterstützt [86]. Interessanter ist auch die Beobachtung, dass t-NETs CAFs gegenseitig aktivieren können, indem sie deren Expansion, Kontraktilität und Ablagerung von Matrixkomponenten fördern [86]. CAFs hemmen NK-Zellen durch verschiedene Mechanismen. CAFs reduzieren beispielsweise die Expression von NK-Zell-aktivierenden Rezeptoren, einschließlich NKp30 und NKp44, und überführen NK-Zellen in einen inaktivierten Zustand, indem sie Prostaglandin E2 (PGE2) und Indoleamin-2-3--Dioxygenase (IDO) sezernieren [87, 88]. Überraschenderweise können NK-Zellen diese Unterdrückungsschleife verstärken, indem sie die Freisetzung von PGE2 durch CAFs steigern [87]. Es wurde auch berichtet, dass CAFs indirekt die NKG2D-abhängige zytotoxische Aktivität und die Interferon (IFN)-Sekretion von NK-Zellen verringern, indem sie die Liganden von NK-aktivierenden Rezeptoren auf Melanomzellen reduzieren [89]. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich verschiedene myeloische Zelluntergruppen bei Darmkrebserkrankungen ausdehnen. Diese tumoraufblasenden myeloischen Zellen spielen jedoch sowohl pro- als auch antitumorale Rollen bei der CRC-Progression. Salman et al. entdeckten, dass CD33+-myeloische Zellen von Patienten mit fortgeschrittenen Stadien mehr proangiogene und hypoxiebezogene Gene exprimierten, aber weniger Immun- und Entzündungsreaktionsgene im Vergleich zu denen mit Erkrankungen im Frühstadium [90]. Diese Studie legt nahe, dass die Rekrutierung und Aktivierung von Immunzellen durch die TME, die sich dynamisch mit der Tumorprogression entwickelt, beeinträchtigt sein könnte. Diese Arbeiten verdeutlichten, dass CAFs und Immunzellen innerhalb des TME eine enge Verbindung eingehen, was eine vielversprechende potenzielle Strategie zur Umgestaltung der Immunmikroumgebung durch Störung des Crosstalks zwischen den beiden Zellpopulationen impliziert.

Epigenetische Mechanismen im TME modulieren die Wirksamkeit der Immuntherapie

Das komplexe Zusammenspiel zwischen Stroma-, Immun- und Krebszellen verändert das Epigenom der anderen Zellen, was für die Antitumorimmunität wichtig ist. Die Idee, nicht entzündete kalte Tumoren durch epigenetische Intervention in heiße Tumoren umzuwandeln, könnte dazu beitragen, ein besseres Ansprechen auf eine Immuntherapie zu erreichen [91]. Frühe Tests des therapeutischen Potenzials der Kombination epigenetischer Wirkstoffe und Immuntherapien zeigten eine erhöhte immunbezogene Genexpression und eine dauerhafte Reaktion auf eine Anti-CTLA4- oder Anti-PD1-Behandlung [92–94]. Epigenetische Modifikationen immunbezogener Gene können die Immunüberwachung stärken und die Wirksamkeit der Immuntherapie durch drei Schlüsselmechanismen erhöhen (Abb. 3): (1) Aktivierung von Immunwegen oder Neuprogrammierung der Tumormikroumgebung, um der Immunsuppression entgegenzuwirken. (2) Erhöhung der Tumorantigenität durch Verbesserung der Verarbeitung und Präsentation von Tumorantigenen (3) Umkehrung der Erschöpfung infiltrierter zytotoxischer Immunzellen im Tumor.

Cistanche tubulosa – verbessert das Immunsystem

Modulation wichtiger Immunsignalwege im TME

Wie das Vorhandensein eines IFN-responsiven Genprofils in einigen Tumoren zeigt, ist ein entzündetes „heißes“ TME mit wirksamen IFN-vermittelten Antitumor-Immunantworten kompatibel. Die IFN-Signalübertragung, einschließlich Typ-I-IFN (IFN und IFN) und Typ-II-IFN (IFN-), ist ein gut kontrolliertes molekulares Netzwerk, das eine entscheidende Rolle bei der Tumorimmunität spielt. Typ-I-Interferone steuern die Entwicklung angeborener und adaptiver Immunantworten, indem sie intrazelluläre Virusabwehrwege aktivieren. Virale doppelsträngige DNA (dsDNA) oder dsRNA können die Produktion von Typ-I-Interferonen aktivieren, wenn sie von ihren Sensoren erfasst werden. Es ist erwähnenswert, dass der zytosolische dsDNA-Erkennungsweg, insbesondere der Weg der zyklischen GMP-AMP-Synthase und des Stimulators von Interferon-Genen (cGAS-STING), bei Krebserkrankungen beim Menschen normalerweise durch DNA-Hypermethylierung in ihren Promotorregionen epigenetisch zum Schweigen gebracht wird [95–98]. Die Reaktivierung alter endogener Retroviren (ERVs) und Retrotransposons in unserem Genom, die normalerweise zum Schweigen gebracht werden (sogenannte virale Mimikry), hat sich als robuste Strategie zur Stärkung der Immunantwort bei Krebs herausgestellt [99, 100] durch Induktion der Typ-I-IFN-Aktivierung nachdem es von dsRNA-Sensoren wie RIG-I und MDA5 erkannt wurde. Jüngste Studien haben gezeigt, dass ERVs durch Medikamente, die auf epigenetische Modulatoren, einschließlich DNMTs, HDACs oder HMTs, abzielen, wiederbelebt werden können. Bei vielen Krebsarten, einschließlich CRC, können DNA-Methyltransferase-Inhibitoren (DNMTis) die dsRNA-Expression induzieren, die hauptsächlich von ERVs stammt, und anschließend die zytosolische Wahrnehmung von dsRNA auslösen, was eine Typ-I-Interferon-Reaktion und Apoptose verursacht (93, 101). Interessanterweise verbessert die Ablation der Histondemethylase LSD1, die bei verschiedenen Krebsarten erhöht ist, ähnlich wie die DNMT1-Hemmung die Tumorimmunogenität, indem gleichzeitig der dsRNA-IFN-Signalweg durch Stimulierung der ERV-Expression und Herunterregulierung des RNA-induzierten Silencing-Komplexes (RISC) aktiviert wird [102]. Diese Erkenntnisse bieten möglicherweise die Möglichkeit, den Signalweg zu reaktivieren und die Immunantwort zu fördern, indem sie auf bestimmte epigenetische Regulatoren abzielen.

Darüber hinaus haben Morel et al. zeigten, dass EZH2 durch seine katalytische Funktion bei Prostatakrebs die Produktion von dsRNA und Genen unterdrückt, die an der IFN-Reaktion, der Antigenpräsentation und der T-Zell-Anziehung beteiligt sind [103]. Als Histon-Methyltransferase wurde erstmals festgestellt, dass SETDB1 die transponierbaren Elemente (TEs), die zur Produktion von dsRNAs bei akuter myeloischer Leukämie (AML) führen, weiterhin zum Schweigen bringt [104]. SETDB1 befindet sich in einem häufig amplifizierten Chromosomenbereich in vielen anderen soliden Tumoren, Chromosom 1q21.3, was ebenfalls mit einer schlechteren Tumorprognose bei Brustkrebs in Verbindung gebracht wurde [105]. Die Amplifikation von SETDB1 (1q21.3) in Tumoren ist mit Immunausschluss und Resistenz gegen Immun-Checkpoint-Blockade verbunden [106]. Der Verlust von SETDB1 unterdrückt latente TE-abgeleitete regulatorische Elemente, immunstimulierende Gene und TE-kodierte retrovirale Antigene in diesen Regionen und löst in vivo TE-spezifische zytotoxische T-Zell-Reaktionen aus. Anhand von Melanomen und Dickdarmkrebs als Modelle haben Zhang et al. entdeckten, dass KDM5B – eine H3K4-Demethylase – die H3K9-Methyltransferase SETDB1 rekrutiert, um endogene Retroelemente auf Demethylase-unabhängige Weise zu unterdrücken [107]. Obwohl noch weiter geklärt werden muss, ob diese epigenetischen Regulierungen häufig bei Dickdarmkrebs auftreten, bietet die durch epigenetische Intervention induzierte virale Mimikry eine offensichtliche Strategie, um eine robuste IFN-Reaktion und Antitumorimmunität innerhalb des TME auszulösen. Bemerkenswerterweise bestimmt die ERV-Regulation auch die Integrität der T-Helferzelllinie. In Immun-T-Helferzellen steuert SETDB1 die Ablagerung der restriktiven H3K9me3-Markierung an einem eingeschränkten und zelltypspezifischen Satz endogener Retroviren, die in der Nähe von Genen positioniert sind, die an immunologischen Prozessen beteiligt sind [108]. Diese Retrotransposons wirken als T1-Gen-Enhancer oder beeinflussen die cis-regulatorischen Elemente des T1-Gens. Durch die Unterdrückung einer Reihe von ERVs, die das T1-Gennetzwerk formen und steuern, gewährleistet die H3K9me3-Ablagerung durch SETDB1 die Treue der T-Zelllinie.

Abb. 3 Epigenetische Regulation der Immunantwort in der Tumormikroumgebung. DNA-Methylierung und Histonmodifikation regulieren die Tumorimmunantwort im TME. Die epigenetischen Mechanismen der durch DNMT induzierten DNA-Methylierung, der Transkriptionsunterdrückung durch EZH2 und HDAC spielen eine entscheidende Rolle bei der immunbedingten Signalinaktivierung, der Rekrutierung von Immunzellen, der Verarbeitung und Präsentation von Antigenen sowie der Erschöpfung von Immunzellen, indem sie die Expression von ERVs und MHC-I-Genen unterdrücken , Antigenverarbeitungsmaschinen und Krebs-Hoden-Antigene im TME. TME: Tumormikroumgebung; IFNs: Interferone

IFN- bindet an Interferon-Gamma-Rezeptoren (IFNGRs) und aktiviert den Janus-Kinase (JAK)-Signaltransducer und Aktivator der Transkription (STAT)-Signalweg, der die Immunantwort durch Aktivierung eines IFN-stimulierten Gens (ISG)-Transkriptionsprogramms moduliert. Das Vorhandensein einer auf IFN- -responsiven Gensignatur sagt ein besseres Ansprechen auf eine Immuntherapie voraus als bei Tumoren ohne IFN-Signatur [109]. Epigenetische Histonmodifikationen und DNA-Methylierung sind eng an der Regulierung des IFN-Signalwegs bei Darmkrebs beteiligt. Die Tumorproduktion von CXCL9 und CXCL10, die Chemokine vom T1--Typ sind, kann entweder durch den Enhancer des Zest-Homologs 2 (EZH2, ein Kern des PRC2-Komplexes)-vermittelte Histon-H3-Lysin-27-Trimethylierung oder durch DNA-Methyltransferase 1 ( DNMT1)-induzierte DNA-Methylierung, was anschließend zu einer geringeren Rekrutierung von IFN- --produzierenden Immunzellen führte [110]. Umgekehrt fördert ARID1A, ein Kernmitglied des SWItch/Saccharose Non-Fermentable (SWI/SNF)-Komplexes, die Tumorexpression von CXCL9 und CXCL10 [111]. Es wurde berichtet, dass ein genetischer Mangel an ARID1A zu einer Verringerung der Zugänglichkeit von Chromatin an diesen Chemokin-Loci in Darmkrebszellen führt. ARID1A interagiert über seinen Carboxylterminus mit EZH2 und verhindert so, dass EZH2 die durch IFN-Signale vermittelte Genexpression hemmt. Darüber hinaus haben unsere früheren Arbeiten herausgefunden, dass EZH2 den IFN-Signalweg unterdrücken kann, indem es die Expression des Interferonrezeptors 1 (IFNGR1) [112] und die ISG-Aktivierung [113] direkt zum Schweigen bringt, was dazu führte, dass Krebszellen gegenüber der IFN-Behandlung unempfindlich waren resistent gegen die Behandlung mit Trastuzumab. Verbesserungen der Tumorantigenität Abweichende epigenetische Mechanismen, die zu einer Fehlregulation von Genen führen, die an der Verarbeitung oder Präsentation von Tumorantigenen beteiligt sind, die für die Aktivierung von T-Zellen unerlässlich sind, sind ein wiederkehrendes Merkmal von Krebszellen, die der Immunüberwachung entgehen. Zusätzlich zur Aktivierung der IFN-Signalisierung steigern DNMTis wie 5-Azacytidin, Decitabin und Guadecitabin, die eine globale Hypomethylierung induzieren, die Expression von MHC-Klasse-I-Genen und PD-L1 erheblich [114, 115]. Darüber hinaus kann DNMTi auch die Expression von Krebs-Hoden-Antigenen (CTAs) erhöhen, was vielversprechende Immuntherapieziele wie MAGE-11 und NY-ESO-1 darstellt, die in frühen embryonalen Zellen exprimiert, in reifen somatischen Zellen jedoch unterdrückt werden aufgrund der Promotor-CpG-Insel-DNA-Methylierung [116, 117]. In Krebszellen ist die Deacetylierung von Histon-Lysin-Resten häufig mit hypermethylierten und unterdrückten Genen verbunden. Histon-Deacetylase-Inhibitoren (HDACis) wie Trichostatin A (TSA) stellen die Genexpression wieder her, indem sie auf diese Regionen abzielen. Es wurde gezeigt, dass HDACis die Expression verschiedener Komponenten der Antigenverarbeitungsmaschinerie steigern, wie z. B. TAP-1, TAP-2, LMP-2 und Tapasin. Die Behandlung metastasierender Krebszellen mit TSA erhöht die MHC-Klasse-I-Expression auf der Zelloberfläche, was funktionell zu einer erhöhten Anfälligkeit für die Abtötung durch antigenspezifische CTLs führt [118]. Es wurde auch berichtet, dass PRC2 den Verarbeitungs- und Präsentationsweg des MHC-I-Antigens zum Schweigen bringt und der Immunüberwachung entgeht. Die pharmakologische Hemmung von EED oder EZH2 und EZH1 kehrt die Stilllegung dieser Signalwege um und führt zur Wiederherstellung einer wirksamen T-Zell-vermittelten Antitumorimmunität.

Umgekehrte Immunerschöpfung

Tumorinfiltrierende Lymphozyten, insbesondere zytotoxische CD8+T-Zellen (CTLs), zeigen aufgrund der anhaltenden Antigenstimulation und anderer Faktoren im TME, wie Hypoxie und metabolischer Stress, häufig Funktionsstörungen und Erschöpfung [119]. Sie verlieren häufig die Fähigkeit, Zytokine wie Tumornekrosefaktor-, IFN- und Interleukin (IL)-2 zu produzieren, behalten aber die Expression hemmender Rezeptoren wie programmiertes Zelltodprotein (PD)-1 bei. Lymphozytenaktivierungsgen (LAG)-3 oder T-Zell-Immunglobulin und Mucindomäne enthaltend (TIM)-3 [120, 121]. Spezifische Chromatin-zugängliche Bereiche, die mit einem veränderten Transkriptionsprofil verbunden sind, werden bei der Erschöpfung von CD8+T-Zellen gefunden, einschließlich der Anreicherung von Genen in der Interferon-Signalisierung, der PD-1-Signalisierung und der Zytokin-IL-10-Reaktion [122]. Es wurde gezeigt, dass eine Blockade des Immun-Checkpoints, wie z. B. eine Behandlung mit Anti-PD-1-Antikörpern, die Erschöpfung der CD8+T-Zellen teilweise umkehrt; Allerdings schränkt eine umfassende epigenetische Reprogrammierung während der T-Zell-Erschöpfung, die sich erheblich von der von Effektor- und Gedächtnis-T-Zellen unterscheidet, den dauerhaften Erfolg von Immuntherapien ein [123]. Durch die Charakterisierung der entscheidenden epigenetischen Reprogrammierungsmechanismen der T-Zell-Erschöpfung kann der Erschöpfungsstatus reversibel sein [124–127]. Ghoneim et al. zeigten, dass durch die DNA-Methyltransferase DNMT3A eingeführte epigenetische Veränderungen erforderlich sind, um einen erschöpften Phänotyp zu erhalten[126]. DNMT3A methyliert Tausende von Genen de novo, von denen viele für die Funktion der Effektor-CD8+T-Zellen von entscheidender Bedeutung sind. Eine Studie von erschöpften CD8+T-Zellen beim Menschen und einem Mausmodell mit chronischer Virusinfektion von Sen et al. ergab, dass für die Erschöpfung eine staatsspezifische epigenetische Landschaft erforderlich ist, die in Funktionsmodule von Enhancern organisiert ist [124]. Mithilfe eines In-vitro-Systems, das die Erschöpfung menschlicher T-Zellen modelliert, haben unsere Daten kürzlich gezeigt, dass Hypoxie im TME die Transkriptionsunterdrückung der Immuneffektoren IFN-, Tumornekrosefaktor (TNF) und Granzym B induziert, was zu einer Dysfunktion und Resistenz der Immuneffektorzellen führt zur Immuntherapie [128]. Darüber hinaus wird der durch die HIF1-Interaktion mit HDAC1 und die anschließende Abhängigkeit von PRC erzwungene Chromatin-Remodelling als entscheidender epigenetischer Mechanismus für die Unterdrückung von Immuneffektoren identifiziert. Darüber hinaus induziert die Hypoxie bei kontinuierlicher Stimulation mit Tumorantigenen TIM-3 und ITGIT weiter, um die Erschöpfung der T-Zellen auf HIF-1 --unabhängige Weise zu verstärken. Darüber hinaus können Mikroumgebungsstressoren, die mit der Stimulation des T-Zell-Rezeptors und der PD-1-Signalisierung koordiniert sind, die endgültige Erschöpfung von T-Zellen durch epigenetische Neuprogrammierung als Folge einer mitochondrialen Dysfunktion fördern [129].

Auswirkungen epigenetischer Modulatoren auf die Krebsintervention

Viele Studien haben sich auf die Bewertung von Kombinationen von Immuntherapien mit verschiedenen Therapien, einschließlich Chemotherapie, Strahlentherapie und gezielter Therapie, konzentriert, um die Entzündung von CTLs zu verstärken [130]. Mit der Idee, „kalte Tumoren“ in „heiße Tumoren“ umzuwandeln, bietet die epigenetische Therapie eine einzigartige Möglichkeit, die TME von immunsuppressiv zu immunpermissiv umzugestalten, indem sie Stroma- und Immunzellen über mehrere Mechanismen reguliert [91]. Mehrere präklinische Studien haben herausgefunden, dass epigenetische Wirkstoffe die Immunantwort bei verschiedenen Tumorarten stärken können. Wie in den vorherigen Abschnitten erläutert, können DNA-Hypomethylierungsmittel wie DNMTi (5-AZA), EZH2-Inhibitoren oder HDACi (TSA) die Wirksamkeit von ICB verbessern, indem sie die Immunsuppression durch die Auslösung der Typ-I-IFN-Reaktion reduzieren dsRNA-Produktion. 5-AZA erhöhte die Infiltration sowohl von CD8+T- als auch von natürlichen Killerzellen (NK) und reduzierte den Anteil von Makrophagen und MDSCs im TME. Interessanterweise haben Zhou et al. haben kürzlich gezeigt, dass die p53-Aktivierung durch MDM2-Inhibitoren die Typ-I-IFN-Antwort induzierte, die Tumorimmunevasion aufhob und die Antitumorimmunität in einer LSD1-- und DNMT1--abhängigen Weise förderte [131]. Die Bedeutung von p53 während der Krebsprogression ist eindeutig, da mehr als die Hälfte aller sporadischen Krebserkrankungen eine p53-Dysfunktion aufweisen. Darüber hinaus induzierte der MDM2-Inhibitor ALRN-6924 bei Melanompatienten eine virale Mimikry-Reaktion und Signaturgene für Tumorentzündungen, was eine Begründung für die synergistische Strategie von MDM2-Inhibitoren und Immuntherapie lieferte. Darüber hinaus reduzierte die Behandlung mit CDK4/6-Inhibitoren in Brusttumormodellen von Mäusen (MMTV-rtTA/tetO-HER2, MMTV-PyMT) und bei Patienten mit Brust- und Dickdarmkarzinom die DNMT1-Expression, was zu einer Hypomethylierung immunbezogener Gene führte und die Antitumorimmunität stärkte indem es sowohl die Antigenpräsentation fördert als auch die Treg-Zellexpansion reduziert [132]. Diese Ereignisse förderten letztlich die Clearance von Tumorzellen durch zytotoxische T-Zellen, was durch die Hinzufügung einer Immun-Checkpoint-Blockade (Anti-PD-L1) weiter verbessert werden könnte und so einen neuen Weg zur Behandlung von Krebs durch Kombinationstherapien mit CDK4/6-Inhibitoren eröffnet Immuntherapien.

Interessanterweise spielen viele epigenetische Modulationsstoffe eine Rolle bei verschiedenen Aspekten der Immunmodulation. DNMTi kann beispielsweise die IFN-Antwort vom Typ I auslösen und hat Funktionen bei der Regulierung der Tumorantigenpräsentation. HDACis könnten die Expression von Tumorantigenen wiederherstellen und die Erschöpfung der T-Zellen umkehren. Obwohl diese Funktionen in unterschiedlichen Kontexten ausgeübt werden können, ist es interessant zu bestimmen, wie sie genutzt werden können, um die Antitumorimmunität zu stärken. Unter bestimmten Umständen kann die Kombination verschiedener epigenetischer Wirkstoffe plus ICB die beste Antitumorwirkung erzielen. Beispielsweise bietet eine Dreifachkombination aus DNMTi/HDACi plus dem Immun-Checkpoint-Inhibitor -PD-1 das längste Gesamtüberleben in einem Eierstockkrebsmodell [133]. In ähnlicher Weise wurden kürzlich Histondeacetylase 6 (HDAC6)-Inhibitoren mit verstärkter Antitumorimmunität der Anti-PL-L1-Immuntherapie für die Melanombehandlung entwickelt [134]. Besorgniserregend ist, dass viele epigenetische Inhibitoren nachweislich das T-Zell-Wachstum einschränken, was die langfristige Wirksamkeit einer Immuntherapie, die auf einer persistenten T-Zellpopulation beruht, beeinträchtigen könnte. Es wurde beispielsweise gezeigt, dass die Hemmung von EZH2 die T-Zell-Funktion beeinträchtigt [135]. EZH2 ist für die Erzeugung und Aufrechterhaltung von Gedächtnis-T-Zellen erforderlich, die für die Produktion von Effektor-T-Zellen und die Antitumoraktivität verantwortlich sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um festzustellen, ob der Nutzen der Kombination von epigenetischer Therapie und Immuntherapie von der Art des Krebses oder anderen Umständen abhängt. In jüngster Zeit wurden viele Strategien, die epigenetische Therapie und Immuntherapie kombinieren, in zahlreichen klinischen Studien evaluiert (zusammengefasst in Tabelle 1), was die klinische Praxis in Zukunft verbessern könnte.

Abschließende Bemerkungen

Zusammenfassend werden in dieser Übersicht aktuelle Studien umfassend erörtert, die die komplexen Interaktionsnetzwerke zwischen Schlüsselzellkomponenten innerhalb des TME untersuchen, die aus CAFs, Tumorzellen und Immunzellen bestehen. Das gegenseitige Übersprechen verschiedener Zellpopulationen bestimmt letztendlich über verschiedene „Zwischenmassagegeräte“ das Tumorwachstum. Epigenetische Dysfunktion hat sich als neues Kennzeichen von Krebs herausgestellt. Obwohl eingehende Forschung den entscheidenden Einfluss der epigenetischen Regulierung auf Krebszellen gezeigt hat, deuten immer mehr Beweise auf die anderen attraktiven Eigenschaften epigenetischer Modulatoren bei der Umgestaltung des TME hin, insbesondere im Hinblick auf die Schaffung eines tumorbegünstigten immunsuppressiven Zustands. Wie oben ausführlich dargelegt, tragen verschiedene epigenetische Modulatoren zur Immunumgehung bei, und daher könnte die gezielte Bekämpfung dieser Modulatoren mit kleinen Molekülen die Immunantwort verstärken. Somit stellen diese Ergebnisse eine vielversprechende Strategie dar, Epi-Medikamente mit anderen Therapien zu kombinieren, wie beispielsweise der Immun-Checkpoint-Blockade-Therapie (ICB), die eine immunpermissive TME als Voraussetzung für eine erfolgreiche Behandlung erfordert. Darüber hinaus entwickelte sich die ICB-Therapie zweifellos zu einem der wirksamsten Instrumente zur Behandlung mehrerer Krebsarten mit dauerhaftem Ansprechen und akzeptabler Toxizität. Allerdings zeigten bis zu etwa 85 % der Patienten eine intrinsische oder erworbene Resistenz gegen ICB, was ihren Nutzen in der Klinik erheblich einschränkt. Daher bedarf die Identifizierung epigenetischer Marker, die vorhersagen können, dass Patienten von einer ICB-Behandlung profitieren, in Zukunft weiterer Untersuchungen.

Tabelle 1 Klinische Studie, die epigenetisches Targeting mit Immuntherapien kombiniert

Tabelle 1 (Fortsetzung)

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