Wirksamkeit und Erschöpfung von tumorinfiltrierendem CD8 plus T-Zell-Antitumor: Molekulare Erkenntnisse Teil 1

Abstrakt

Die Wirtsimmunität spielt eine wesentliche Rolle bei der klinischen Behandlung von Krebserkrankungen. Daher ist es vorteilhaft, Therapien zu wählen, die den Tod von Tumorzellen fördern und gleichzeitig die Immunität des Wirts stärken können. Die dynamische Tumormikroumgebung (TME) bestimmt, ob ein antineoplastisches Medikament positive oder abfällige Immunreaktionen von tumorinfiltrierenden Lymphozyten (TILs) hervorruft. CD8 plus T-Zellen gehören zu den primären tumorinfiltrierenden Immunzellen, die Antitumorreaktionen auslösen. Hier untersuchen wir den Einfluss verschiedener Faktoren im TME auf die Erschöpfung und das Überleben von CD8 plus T-Zellen und mögliche Strategien zur Wiederherstellung der CD8 plus T-Zell-Effektorfunktion durch Immuntherapie.

Der Zusammenhang zwischen Zellerschöpfung und Immunität ist sehr eng.

Zellen sind die Grundeinheiten unseres Körpers und ihr lebendiger Zustand ist entscheidend für unsere Gesundheit. Allerdings erschöpfen sich unsere Zellen mit der Zeit. Diese Erschöpfung kann auf verschiedene Faktoren zurückzuführen sein, beispielsweise auf Umweltverschmutzung, eine unausgewogene Ernährung und Stress.

Wenn die Zellen erschöpft sind, werden sie schwach und erschöpft, was dazu führt, dass unsere Immunität abnimmt. Unser Körper braucht Zellen, um Immunzellen zu produzieren und Viren und Bakterien abzuwehren, die in unseren Körper eindringen. Wenn unsere Zellen nicht optimal funktionieren, wird unser Immunsystem immer schwächer und anfälliger für Infektionen. Dadurch werden wir anfälliger für verschiedene Krankheiten, die unser Leben und Arbeiten beeinträchtigen.

Wir können jedoch Maßnahmen ergreifen, um die Erschöpfung unserer Zellen zu verlangsamen. Behalten Sie beispielsweise gute Essgewohnheiten bei und nehmen Sie ausreichend Nährstoffe und Wasser zu sich; mehr Sport treiben, um die körperliche Fitness zu erhalten; Reduzieren Sie Stress, um einen gesunden Geisteszustand aufrechtzuerhalten.

Darüber hinaus können wir uns auch für die Verwendung einiger natürlicher Nahrungsergänzungsmittel entscheiden, um unseren Zellen zu helfen, am Leben zu bleiben. Zum Beispiel Fischöl, Vitamin D und Vitamin E usw.

Mit einem Wort: Wenn wir einige wirksame Maßnahmen ergreifen können, um die Vitalität der Zellen aufrechtzuerhalten, wird unsere Immunität stärker und kann dem Eindringen verschiedener Viren und Bakterien besser widerstehen, um unsere Gesundheit und unser Glück zu bewahren. Es ist ersichtlich, dass wir unsere Immunität verbessern müssen. Cistanche kann unsere Immunität deutlich verbessern. Die Polysaccharide im Fleisch können die Immunantwort des menschlichen Immunsystems regulieren, die Stressfähigkeit von Immunzellen verbessern und die Immunität von Immunzellen stärken. Bakterizide Wirkung.

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Teaser:

Krebstherapien beeinflussen die Plastizität der Tumormikroumgebung (TME) und verändern CD8 plus T-Zell-vermittelte Antitumorreaktionen. Daher ist ein Verständnis der TME-Plastizität und ihrer Auswirkungen auf das Immunsystem von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung einer erfolgreichen Krebstherapie.

Schlüsselwörter

tumorinfiltrierende Lymphozyten; CD8 plus T-Zelle; Tumormikroumgebung; Immuntherapie; Chemotherapeutika.

Einführung

Das richtige Verständnis der Wirtsimmunität und ihrer Rolle bei Krebs ist entscheidend für eine erfolgreiche Krebstherapie. Angesichts der enormen Bedeutung des Immunsystems in der Krebstherapie wurden mehrere immunmodulatorische Medikamente und Immuntherapeutika zur Behandlung verschiedener bösartiger Erkrankungen eingesetzt. Typische Beispiele für immunmodulatorische Wirkstoffe sind Zytokine, einschließlich Interferone (IFNs), Interleukin-2 (IL-2), IL-11, Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) und Erythropoietin [1]. Das klassische Beispiel für immunmodulatorische Arzneimittel im klinischen Einsatz ist Thalidomid, Lenalidomid und Pomalidomid [2].

Diese drei Medikamente induzieren die zelluläre Freisetzung von IL-2 [2]. Ähnlich wie immunmodulierende Medikamente hat die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) Immun-Checkpoint-Inhibitoren zugelassen, die auf koinhibitorische T-Zell-Moleküle abzielen können, darunter das zytotoxische T-Lymphozyten-assoziierte Antigen 4 (CTLA-4), das programmierte Zelltodprotein (PD-1) und der programmierte Todesligand 1 (PD-L1).

Diese Immuntherapeutika haben sich bei der Verstärkung der T-Zell-vermittelten Antitumorwirkung bei verschiedenen bösartigen Erkrankungen als wirksam erwiesen, darunter Melanom, nicht-kleinzelliger Lungenkrebs (NSCLC) und andere Krebsarten [3]. CTLA-4 und PD-1 regulieren sowohl periphere als auch tumorinfiltrierende T-Zellen. Im peripheren Immunsystem reguliert CTLA-4 die Proliferation von T-Zellen in Lymphknoten während der frühen Immunantwort. Allerdings wirkt PD-1 in der späteren Phase der Immunantwort und hemmt die T-Zell-Funktion [4]. CTLA-4 wird hauptsächlich auf regulatorischen T-Zellen (Tregs) exprimiert; Innerhalb der Tumoren wird PD-1 jedoch hauptsächlich auf erschöpften T-Zellen exprimiert [3]. Mehrere Tumoren exprimieren PD-L1 und interagieren mit T-Zellen, die PD-1 exprimieren; Diese Wechselwirkung fördert eine beeinträchtigte T-Zell-Effektorfunktion [5].

Tumorzellen begünstigen die Schaffung einer protumorigenen lokalen Umgebung, auch TME genannt. Die TME umfasst Lymph- und Blutgefäße, extrazelluläre Matrix (ECM), Stromazellen (z. B. Fibroblasten), Lymphozyten, Neutrophile, natürliche Killerzellen (NK), NK-T-Zellen, tumorassoziierte Makrophagen (TAMs), RNAs und sekretierte Proteine und kleine Organellen [6]. Basierend auf dem Vorhandensein von Immunzellen werden TMEs als entzündet, immunologisch ignorant oder Immunwüsten klassifiziert [7]. Basierend auf der Anwesenheit und Abwesenheit von T-Zell-Infiltraten kann das entzündete TME in T-Zell-entzündete und nicht T-Zell-entzündete TME unterteilt werden. T-Zell-entzündetes TME enthält T-Zellen und deren Untergruppen sowie Chemokine [8].

Es enthält auch Makrophagen, B-Zellen und Plasmazellen, während das nicht durch T-Zellen entzündete TME hauptsächlich aus Makrophagen besteht [9]. Im Gegensatz dazu fehlen bei immunologisch ignorantem TME Aktivierungsmarker auf T-Zellen. Immunologische Unwissenheit weist auf einen Zustand hin, in dem Komponenten des adaptiven Immunsystems nicht in der Lage sind, Krankheitserreger oder Tumorantigene zu erkennen oder darauf zu reagieren [10]. Das Immunwüsten-TME ist die immunvernachlässigte Region innerhalb des Tumors, in der es an funktionellen Effektor-T-Zellen mangelt [11].

Die Neuprogrammierung von TME-Bewohnern wirkt sich direkt oder indirekt auf die Immun- und Stromazellen aus, was folglich das Wachstum und Überleben von Krebszellen reguliert [12]. Das TME kann als Kampfzone betrachtet werden, in der Immun- und Nichtimmunzellen des Wirts mit Tumorzellen interagieren und mehrere lösliche Mediatoren, einschließlich ILs, freigesetzt werden. Die Plastizität der Tumorzellen induziert eine Polarisierung des TME entweder in immunsuppressiver oder entzündlicher Richtung. Die immunsuppressive Landschaft von TME schwächt die Antitumorimmunität des Wirts, was zum Fortschreiten des Tumors und zum Wachstum von Krebszellen führt [13]. Die Bedeutung von TME wird am Beispiel des Neuroblastoms deutlich, das vor allem Kinder betrifft.

Obwohl das MYCN-Onkogen bei vielen Patienten mutiert ist, hat eine auf MYCN ausgerichtete Therapie keinen Einfluss auf das Neuroblastom. Allerdings ist die MYCN-Mutation nicht allein für maligne Neuroblastom-Erkrankungen verantwortlich; Das TME trägt auch wesentlich zur Tumorentstehung von Neuroblastomen bei, und daher sollten Strategien in Betracht gezogen werden, die sowohl auf Tumorzellen als auch auf TME abzielen [14,15]. Ähnlich wie MYCN ist c-MYC ein weiteres Protoonkogen mit einer wichtigen Rolle bei der Regulierung der Immunantwort im TME [16]. c-MYC behindert die Krebsimmuntherapie und daher können der Myc-Inhibitor MYCi361 und sein verbessertes Analogon MYCi975 Tumore für eine Anti-PD1-Immuntherapie sensibilisieren [17]. Im Gegensatz zu c-MYC ist der Verlust von Phosphatase und Tensin-Homolog (PTEN) im Tumor mit einem immunsuppressiven TME verbunden [18]. Ähnlich wie der Verlust von PTEN wurde auch berichtet, dass der Verlust der Leberkinase B1 (LKB1), einer Serin/Threonin-Kinase, TME reguliert und eine Fehlregulation der Zytokin- und Chemokinsekretion, einschließlich CCL2, sowie eine erhöhte Rekrutierung protumorigener Makrophagen verursacht [19]. ].

Der immuntherapeutische Ansatz zur Auslösung des Tumorzelltods durch tumorinfiltrierende T-Zellen, der auf spezifische, auf Tumorzellen exprimierte Antigene abzielt, ist ein aufstrebendes Gebiet zur Behandlung verschiedener bösartiger Erkrankungen. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass die Erschöpfung und Funktionsbeeinträchtigung der T-Zellen bei TME charakteristische Merkmale vieler Krebsarten sind. Daher ist ein gründliches Verständnis der intrinsischen Eigenschaften von T-Zellen, wie etwa ihres Überlebens und ihrer Effektorfunktionen, von grundlegender Bedeutung für die Wiederherstellung einer Antitumor-Immunantwort [20]. Das Vorhandensein von Immunzellen, insbesondere T-Zellen innerhalb von TME, bestimmt, ob der Tumor heiß (T-Zellen entzündet) oder kalt (T-Zellen nicht entzündet) ist [8].

Heiße Tumore exprimieren Chemokine, T-Zell-Marker und IFN-I-Signaturen, die die gesamte Tumorimmunität regulieren [8]. Die Bedeutung von TIL für die Tumorimmunität wird am metastasierten Melanom veranschaulicht, bei dem die T-Zell-Infiltration als prognostischer Biomarker als Reaktion auf die Therapie gilt. Die Analyse der intertumoralen CD8-plus-T-Zellzahlen zeigte jedoch Heterogenität für synchrone und metachrone Metastasen. Bei synchronen Tumoren war die CD8-plus-T-Zelldichte vergleichbar; Bei metachronen Tumoren war die CD8-plus-T-Zelldichte jedoch unterschiedlich [21]. Diese Beobachtungen legen nahe, dass die Heterogenität der CD8-plus-T-Zell-Infiltration in Tumore die unterschiedliche Immunität bestimmt.

Die Tumorimmunität ist ein mehrstufiger Prozess. Im Anfangsstadium exprimieren Tumorzellen mit onkogenen Mutationen spezifische Antigene, die Krebszellen von gesunden Zellen unterscheiden und Immunzellen (d. h. Antigen-präsentierenden Zellen; APCs) dabei helfen, die spezifischen Tumorantigene zu erkennen. APCs präsentieren den T-Zellen in den Lymphknoten Tumorantigene, und diese Interaktion zwischen APCs und T-Zellen führt zur Vorbereitung und Aktivierung der T-Zellen. Die aktivierten T-Zellen wandern und dringen über den Blutkreislauf in den Tumor ein. Die tumorinfiltrierenden T-Zellen erkennen bestimmte Antigene auf Krebszellen und zerstören sie schließlich. Die sterbenden Tumorzellen setzen weiterhin Antigene frei, was den Tumorimmunitätszyklus sicherstellt [22].

Mehrere Faktoren, darunter Zytokine, Kinasen und zelluläre Metaboliten, regulieren das Überleben und die Effektorfunktion tumorinfiltrierender T-Zellen. In dieser Übersicht diskutieren wir verschiedene von TME abgeleitete Faktoren, die die tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zell-Dysfunktion beeinflussen, und betrachten verschiedene Strategien, die zur Wiederherstellung ihrer Funktion und ihres Überlebens beitragen können, um die Wirksamkeit der Immuntherapie weiter zu verbessern.

Infiltration von CD8 plus T-Zellen in solide Tumoren

Die Wechselwirkung zwischen dem peripheren Immunsystem und TME ist entscheidend für die Antitumorreaktionen der Effektor-CD8-plus-T-Zellen. Aus therapeutischer Sicht ist daher das richtige Verständnis peripherer und tumorinfiltrierender T-Zellen von entscheidender Bedeutung. Das Priming, die Expansion und die Migration von T-Zellen, die für Tumorantigene spezifisch sind, erfolgen im lokalen peripheren lymphatischen Organ, insbesondere in tumordrainierenden Lymphknoten (dLN). dLN-residente T-Zellen werden durch lösliche Antigene des Tumors, Tumorfragmente und apoptotische Tumorzellen aktiviert.

Dendritische Zellen (DCs) können auch tumorantigene Peptide vom Tumor zum dLN transportieren [23]. Im Spätstadium der Krebserkrankung verlieren CD8-plus-T-Zellen in den lymphatischen Organen tumortragender Mäuse und Patienten ihre Effektorfunktion, was letztendlich zu einer Verringerung der Antitumorreaktion führt [24]. TILs sind einer der integralen und wesentlichen Bestandteile des TME. Tumorinfiltrierende mononukleäre Immunzellen machen einen erheblichen Teil der TILs aus und dienen als prädiktiver Indikator für die Wirksamkeit von Arzneimitteln bei mehreren Krebsarten. TILs spielen eine wesentliche Rolle bei der Entstehung entweder pro- oder antitumorigener TME und beeinflussen das Fortschreiten des Tumors und die Therapieresistenz [25]. T-Lymphozyten sind wesentliche Bestandteile von TILs, von denen CD4 plus, CD8 plus und Tregs häufig bei verschiedenen Krebsarten beobachtet werden. CD8 plus T-Zellen spielen zusammen mit CD4 plus T-Zellen eine entscheidende Rolle bei der Antitumor-Immunantwort des Wirts. CD8 plus T-Zellen setzen Granzym B, Perforin und IFN- frei und wirken als zytotoxische Zellen, die letztendlich Krebszellen abtöten. Analysen von TCGA-Datensätzen (Cancer Genome Atlas) mithilfe der Oncomine-Plattform (Thermo Fisher, Ann Arbor, MI, USA) zur CD8-Genexpression bei bösartigen Erkrankungen wie Gehirn-, Brust-, Darm- (CRC) und Eierstocktumoren zeigten, dass die CD8-Genexpression ist im Gehirn, Darmkrebs und Eierstockkrebs herunterreguliert, bei Brustkrebs jedoch unverändert (Abbildung 1a–d).

Analysen bei Melanomen und Lungenkrebs unter Verwendung von TCGA-Datensätzen ließen jedoch keinen großen Unterschied in der CD8A-Kopienzahl zwischen normalem und bösartigem Gewebe erkennen (Abbildung 1e,f). Die TCGA-Datensätze weisen auf eine Heterogenität der CD8-Genexpression bei verschiedenen bösartigen Erkrankungen hin. Tumorresidente CD8-Plus-T-Zellen (TILs) sind hauptsächlich Gedächtnis-T-Zellen und werden daher als geweberesidente Gedächtnis-T-Zellen (TRM) bezeichnet. TRM-Zellen zeichnen sich durch die hohe Expression der Oberflächenmarker CD103 und/oder CD49a-Integrine sowie des T-Zell-Aktivierungsmarkers CD69 aus [26]. Die Mechanismen der antigenspezifischen Aktivierung, Expansion und Migration von CD8 plus T-Zellen in den Tumor sind in Abbildung 2 dargestellt.
Abgesehen von TRM-T-Zellen gibt es im TME mehrere andere Phänotypen von CD8 plus T-Zellen. Insbesondere wird der stammähnliche CD8-plus-T-Zell-Phänotyp als wichtig für Antitumorreaktionen angesehen [6]. Stammartige CD8-plus-T-Zellen differenzieren sich in zytotoxische Effektor-CD8-plus-T-Zellen und lokalisieren sich in der Tumornische, wo APC-Populationen reichlich vorhanden sind [6]. Es gibt jedoch einige bösartige Erkrankungen, bei denen APCs innerhalb von Tumoren minimal sind und mit einer verringerten CD8-plus-T-Zell-Infiltration einhergehen, was dazu führt, dass Tumore dem Immunsystem entkommen. Ohne ausreichende APCs ist die Aktivierung von CD8 plus T-Zellen erheblich beeinträchtigt.

Interessanterweise können tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zellen auch als Bystander-Aktivierung dienen, wobei für ein bestimmtes Antigen aktivierte T-Zellen auch gegen das/die nicht verwandte(n) Antigen(e) reagieren können [27]. Beispielsweise zeigen bei Darmkrebs und Lungenkrebs tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zellen eine Reaktivität mit Tumorantigenen sowie mit nicht verwandten Antigenen wie dem Epstein-Barr-Virus (EBV), dem humanen Cytomegalievirus (HCMV) oder dem Influenzavirus [28]. Das Vorhandensein unbeteiligter CD8-plus-T-Zellen in einem Tumor könnte dessen Immunflucht verhindern. Letzteres ist ein Protumorphänomen, das zum Wachstum und Überleben von Tumorzellen führt und dazu führt, dass sie nicht auf die durch CD8 plus T-Zellen ausgelösten Antitumorreaktionen reagieren. Die verminderte Infiltration von CD8 plus T-Zellen wird auch durch immunsuppressive Mechanismen reguliert, die über Indolamin-2, 3-Dioxygenase (IDO), PD-L1/B7-H1 und FoxP3 plus vermittelt werden Tregs [29]. Die Krebsbestrahlung beeinflusst auch die Tumorinfiltration von CD8 plus T-Zellen.

Die Strahlentherapie verursacht eine Schädigung der Blutgefäße im TME, was die Infiltration von TAMs, myeloiden Suppressorzellen (MDSCs) und Tregs ermöglicht, die letztendlich die Infiltration von CD8 plus T-Zellen in den Tumor abschwächen und eine Immunsuppression induzieren [30]. Tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zellen sind prognostisch und prädiktiv wichtig bei Brustkrebs [31]. Der prädiktive Wert von TILs ist besonders relevant bei dreifach negativen Brustkrebserkrankungen (TNBCs) und Brustkrebserkrankungen mit dem humanen epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor 2 (HER2 plus) [32]. TNBCs sind Lymphozyten-dominante Brustkrebsarten, die Cluster von Lymphozyten-Infiltraten aufweisen [33]. Interessanterweise ist die T-Zell-Infiltration in TNBC-Tumoren mit dem Gesamtüberleben verbunden [34]. Allerdings korreliert die Lymphozyteninfiltration bei HER2-plus-Brustkrebs nicht direkt mit dem Überleben [35]. Ähnlich wie bei TNBCs korrelieren erhöhte TILs und verringerte Tregs mit einem verbesserten Überleben bei Patientinnen mit Eierstockkrebs [36]. Im Gegensatz zu TNBC fehlt beim duktalen Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) eine definierte Tumorinfiltration von CD8 plus T-Zellen; Allerdings ist PDAC TME mit Entzündungszellen überflutet. Bei PDAC beschleunigt das Vorhandensein entzündlicher Infiltrate bei TME das Tumorwachstum und die Metastasierung und unterdrückt die Effektorfunktion zytotoxischer CD8-plus-T-Zellen [37]. \

Diese Beispiele legen insgesamt nahe, dass tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zellen eine wesentliche Rolle bei der Tumorregression und dem Gesamtüberleben spielen. Allerdings bleibt die heterogene Infiltration von CD8 plus T-Zellen in Tumoren bei verschiedenen Tumoren unklar. Diese Verteilung könnte durch mehrere Faktoren reguliert werden, darunter das Zytokinmilieu bei TME, den Status von Proteinkinasen und die Veränderung des Stoffwechselstatus.

Zytokine und ihre Rolle bei der Infiltration von CD8 plus T-Zellen in den Tumor

Zytokine sind eine Gruppe kleiner sekretorischer Proteine, die von verschiedenen Zelltypen, einschließlich Immun- und Tumorzellen, hergestellt werden. Zytokine sind entscheidende Regulatoren der TME-Plastizität und spielen eine wichtige Rolle bei der Infiltration von CD8 plus T-Zellen und der Effektorfunktion (Tabelle 1). IL-2 reguliert die Aktivierung und Proliferation von CD8 plus T-Zellen und induziert CD8 plus T-Zellen-vermittelte Antitumorreaktionen [38].

Es wirkt auch synergistisch mit IL-12 und IFN- bei der Steigerung der zytotoxischen Funktion von tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen [39]. Im Gegensatz zu diesen Zytokinen unterdrücken mehrere andere Zytokine, darunter IL-10 und IL-35, die Antitumorfunktion von tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen [40]. IL-10 ist ein immunsuppressives Zytokin, das die Reaktivierung von CD8- und T-Zell-Tumoren hauptsächlich über die Abschwächung der IFN-Produktion beeinflusst [41]. IL-10 und IL-35 werden von Tregs freigesetzt und regulieren co-inhibitorische Proteine ​​wie PD-1, PD-L1 und CTLA{20}}-Expression auf tumorinfiltrierendem CD8 plus T-Zellen. Koinhibitorische T-Zell-Moleküle fördern Funktionsstörungen bei der Aktivierung, Expansion, Effektorfunktion und dem Überleben von T-Zellen. Das kombinierte Netzwerk der koinhibitorischen Proteine ​​IL-10 und IL-35 unterdrückt die Effektorfunktion und induziert Erschöpfung in tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen [40]. Zusätzlich zur Freisetzung von IL-10 und IL-35 interagieren Tregs auch mit CD11c plus DCs und verringern die Aktivierung und Expansion von CD8 plus T-Zellen im Tumor. Jüngste Studien zeigten, dass der Abbau von Tregs im PDAC die Infiltration von IFN- -produzierenden zytotoxischen CD8-plus-T-Zellen in den Tumor erhöht [42]. Es wird berichtet, dass ein weiteres essentielles Zytokin, der transformierende Wachstumsfaktor Beta (TGF-), eine Rolle beim Tumorwachstum/-überleben und der Immunität des Wirts spielt. TGF- induziert eine Immunsuppression im Wirt und hilft dem Tumor, dem Immunsystem zu entkommen [43]. So wurde berichtet, dass die TGF-Abschwächung CD8 plus T-Zell-vermittelte Antitumorreaktionen fördert [43].

In ähnlicher Weise zeigte eine Studie in einem PDAC-Mausmodell, dass der adoptive Transfer von TGF-unempfindlichen CD8-plus-T-Zellen eine Tumorregression induzierte [44]. IL-4 und IL-12 wirken sich in ähnlicher Weise negativ auf die Funktion des CD8 plus T-Zell-Effektors aus, indem sie die Expansion von CD8 plus Tregs mit dem Foxp3-IL-10 plus-Phänotyp beeinflussen [45]. Es wird berichtet, dass der von Krebs- und Stromazellen freigesetzte Tumornekrosefaktor Alpha (TNF-) Apoptose in tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen induziert [46].

Neben immunsuppressiven Zytokinen sind bei TME auch entzündungshemmende Zytokine vorhanden, die zur Wiederherstellung der zytotoxischen CD8- und T-Zellfunktion beitragen. Das pleiotrope Zytokin IL-15 wird von verschiedenen Immun- und Nichtimmunzelltypen sezerniert und ist mit Entzündungen und defensiver Immunität verbunden [47]. IL-15 induziert NK, NK-T und zytotoxische CD8 plus T-Zellen und gilt als potenzieller Kandidat für eine Krebsimmuntherapie [48]. Die Rolle von IL-15 bei der Förderung von Antitumorreaktionen wurde bei Eierstockkrebs gezeigt. Ovarialtumor-Antigen-beladen auf Zytokin-gereiften menschlichen DCs, zusammen mit einer Kombination aus IL-15 und einem p38-Inhibitor, induzierte CD4 plus Th17--vermittelte Reaktionen und CD8 plus T-Zell-Zytotoxizität [49].

Th17-Helferzellen sind eine Untergruppe von CD4- und T-Zellen, die ein proinflammatorisches Zytokin, IL-17, freisetzen, das auch die Antitumorimmunität erhöht. In einem Eierstockkrebsmodell induzierte IL-17 in TME antitumorale Immunantworten [49]. IL-18, auch bekannt als IFN- -induzierender Faktor (IGIF), ist ein Antitumor-Zytokin und fördert die T-Zell-Aktivierung [50]. In syngenen und humanisierten Tumormodellen induzierte die Blockade des Ectoenzyms CD39 die Freisetzung von aktivem IL-18 und löste die Expansion tumorinfiltrierender CD8-plus-Effektor-T-Zellen aus [51]. Daher besteht ein wachsendes Interesse an der Identifizierung von Zytokinen im TME, um ihre Funktionen bei der Regulierung tumorinfiltrierender CD8-plus-T-Zellen zu verstehen. Diese könnten zur Veränderung der TME-Dynamik verwendet werden, um die Antitumorwirksamkeit von CD8-plus-T-Zellen wiederherzustellen.

Zytokine mit geringem Molekulargewicht, auch Chemokine genannt, spielen eine regulatorische Rolle bei der T-Zell-Migration. Die Migration von Effektor-T-Zellen ist ein entscheidender Schritt für die Antitumorreaktion. Chemokine regulieren die Infiltration von T-Zellen im TME. Über den Zusammenhang zwischen der T-Zell-Infiltration und dem Chemokinrezeptor CXCR3 und den Liganden CXCL9, CXCL10 und CXCL11 bei der Rekrutierung von CD8 plus T-Zellen, Th1-Zellen und NK-Zellen wurde bei Tumoren berichtet [52]. In Melanomen exprimierte Chemokine umfassen CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CCL19, CCL21, CXCL9, CXCL10, CXCL11 und CXCL13 und sind mit der Infiltration von Lymphozyten verbunden [53]. Interessanterweise ist die Expression des CD8-Transkripts eng mit der höheren Expression von CCL2, CCL4, CCL5, CCL19, CCL21, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL13 und XCL2 in Lymphozyten verbunden, die Melanomtumoren infiltrieren [53].

Angesichts der entscheidenden Rolle von Zytokinen/Chemokinen bei der Regulierung der Antitumorreaktionen von CD8-plus-T-Zellen wurde eine zytokinbasierte Therapie bei verschiedenen Krebsarten eingesetzt. Eine der ersten Zytokin-basierten Therapien bei Krebs war die IL-2--basierte Therapie. Eine systemische IL-2-Behandlung wurde eingesetzt, um eine krebshemmende Immunantwort bei metastasiertem Melanom und Nierenkrebs auszulösen; Allerdings ist die systemische Behandlung mit IL-2 (d. h. Aldesleukin) mit Toxizität verbunden [54]. Allerdings zeigte das niedrig dosierte IL-2--Derivat PEGyliertes IL-2 (dh NKTR-214) eine vielversprechende Antitumorwirksamkeit bei akzeptabler Toxizität [54]. Diese neuen Ergebnisse deuten auf eine vielversprechende therapeutische Zukunft für die Zytokin-basierte Krebstherapie zur Verbesserung der T-Zell-vermittelten Antitumorwirkung hin.

Immuntherapeutika zur Potenzierung tumorinfiltrierender CD8-plus-T-Zellen

Bedeutende Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Suche nach immuntherapeutischen Ansätzen zur Steigerung und Wiederherstellung der Funktionen tumorinfiltrierender CD8-plus-T-Zellen für die Krebstherapie. Eine CD8-plus-T-Zell-Dysfunktion kommt bei soliden Tumoren relativ häufig vor und daher wurden mehrere Ansätze vorgeschlagen, um die CD8-plus-T-Zell-Infiltration zu erhöhen und ihre Funktionen wiederherzustellen. Zu den getesteten Methoden gehört der therapeutische Einsatz von Checkpoint-Inhibitor (CPI)-Antikörpern, kostimulierenden T-Zell-Molekülen, agonistischen Antikörpern, chimären Antigenrezeptor (CAR)-T-Zellen, TCR-transduzierten T-Zellen und TIL-basierter Krebstherapie ( Figur 3).

Targeting der koinhibitorischen T-Zell-Achse für die Krebstherapie

Es wird berichtet, dass die Expression koinhibitorischer T-Zell-Moleküle (PD1, PD-L1 und CTLA-4) die Aktivierung, Funktion und das Überleben von T-Zellen abschwächt. Wichtig ist, dass die Blockade dieser koinhibitorischen Moleküle die T-Zellfunktionen bei mehreren Krebsarten neu programmiert [55]. Allerdings hat eine solche Blockade bei bestimmten Arten von hämatologischem und solidem Krebs nur begrenzte Vorteile gezeigt.

Die koinhibitorischen T-Zell-Moleküle CTLA-4 und PD1 sind entscheidende Regulatoren der zentralen und peripheren Toleranz. T-Zell-Vorläufer stammen aus dem Knochenmark und entwickeln sich im Thymus, wo sich unreife T-Zellen vermehren und aufgrund der Rekombination von TCR-Gensegmenten eine Reihe von TCRs erzeugen [56]. Die T-Zellen, die an Selbstantigene binden können, werden gelöscht, um Autoreaktivität durch einen Prozess namens „zentrale Toleranz“ zu verhindern. Obwohl dies nützlich ist, um eine Autoimmunreaktivität zu verhindern, ist es für die Antikrebsreaktion nicht geeignet [57]. CTLA-4 ist maßgeblich an der zentralen Toleranz beteiligt und während der T-Zell-Entwicklung reguliert CTLA-4 Effektor- und regulatorische T-Zellen [58]. Einer der Mechanismen, durch die CTLA-4 die T-Zell-Toleranz reguliert, besteht in der Erhöhung der T-Zell-Aktivierungsschwelle. Die minimale Immunantwort, die sich aus der erhöhten Aktivierungsschwelle von T-Zellen gegen Eigenpeptid(e) ergibt, ist günstig für die Immunität des Wirts [58]. Die CTLA-4-Funktion ist jedoch entscheidend für die T-Zell-Homöostase und daher ist die optimale Expression von CTLA-4 wichtig für zufriedenstellende Therapieergebnisse. Der genetische Verlust von CTLA-4 führt zu einer unkontrollierten T-Zell-Proliferation, was zu gesundheitlichen Komplikationen und sogar zum Tod führt [59].

Eine weitere koinhibitorische T-Zell-Achse, PD1/PD-L1, ist ebenfalls mit der Regulierung der zentralen Toleranz verbunden. Diese Achse reguliert den Übergang der Thymozyten von der doppelt negativen (DN) des Thymus zur doppelt positiven Phase (CD4 plus CD8 plus) der T-Zellen. Dieser Übergang wird durch den Verlust von PD-1 gefördert, was darauf hindeutet, dass PD-1 an der Regulierung des T-Zell-Repertoires beteiligt ist [60]. Naive T-Zellen, die von der Thymusdrüse in die peripheren, Milz- und Lymphorgane freigesetzt werden, interagieren mit APCs und präsentieren fremde antigene Peptide oder Tumorantigene. Manchmal reagieren naive T-Zellen gegen Eigenpeptide, weil einige TCRs das Eigenprotein erkennen [61]. Um eine solche T-Zell-Autoreaktivität zu verhindern, hemmen mehrere koinhibitorische Moleküle die T-Zell-Aktivierung, die als periphere Toleranz bekannt ist [62]. Diese koinhibitorischen Moleküle, darunter CTLA-4 und PD-1, regulieren die T-Zell-Aktivierung in verschiedenen Stadien. CTLA-4 und PD-1 regulieren unterschiedlich die CD4-plus- bzw. CD8-plus-T-Zell-Phänotypen [59]. CTLA-4 reguliert die T-Zell-Aktivierung in frühen Stadien in lymphatischen Geweben, wohingegen PD-1 die T-Zell-Aktivierung in späten Aktivierungsstadien in peripherem Gewebe reguliert [63].

Berichten zufolge beruht einer der Mechanismen der peripheren Immuntoleranz auf der Wechselwirkung zwischen PD-L1 auf APCs und PD-1 auf T-Zellen, die die T-Zell-Immunantwort gegen eigene Antigene abschwächt [64]. Weitere periphere Toleranzmechanismen sind die Erschöpfung der T-Zellen und ein Anstieg der Treg-Zellpopulation [65]. Die Behandlung mit einem Anti-CTLA-4-Antikörper in einem Tumormodell zeigte eine Aktivierung der Effektor-T-Zellfunktion, förderte die Treg-Depletion und verstärkte die Antitumor-Immunantwort und die Tumorregression [66,67]. Obwohl CTLA-4 Tregs in TME abbaut, ist Anti-CTLA-4 nicht mit Treg-Depletion im peripheren System verbunden. Der periphere Abbau von Tregs ist auch mit der Anwesenheit des Fc-Rezeptors in Wirtszellen verbunden. Daher hängt die Wirksamkeit der auf Anti-CTLA-4-Antikörpern basierenden Immuntherapie bei entzündeten Tumoren möglicherweise von der Bindung des Fc-Gamma-Rezeptors (Fc R) ab [68]. Angesichts der unterschiedlichen regulatorischen Rolle von PD-1 und CTLA-4 bei der Immuntoleranz wird angenommen, dass ihre kombinierte Blockade eine signifikante Antitumorreaktion hervorruft, indem sie das Verhältnis von Effektor-Suppressor-Immunzellen erhöht [69].

Die Blockade der koinhibitorischen PD{0}}/PD-L1-T-Zell-Achse zielt darauf ab, die Infiltration von CD8 plus T-Zellen in Tumoren zu verbessern und die Antitumor-Immunantworten wiederherzustellen [70]. PD-1 beeinflusst die CD8-plus-T-Zell-Effektorfunktion bei verschiedenen Krebsarten unterschiedlich [71–74]. Beispielsweise ist bei bestimmten Brustkrebs-Subtypen die Effektorfunktion unabhängig von der PD-1-Expression auf CD8 plus T-Zellen unverändert [74]. Im Gegensatz dazu verringert das Vorhandensein von PD-1 auf CD8 plus T-Zellen beim Melanom die T-Zell-Effektorfunktion [75,76]. In ähnlicher Weise fördert die Blockade eines anderen koinhibitorischen T-Zell-Moleküls, CTLA-4, wirksam die Tumorregression, indem die zytotoxische Funktion von tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen bei mehreren Krebsarten wiederhergestellt wird [77,78]. In CT26-Dickdarmkrebs- und ID8-VEGF-Eierstockkrebs-Tiermodellen zeigte PD-1 eine regulatorische Rolle bei der Funktion von Foxp3 plus Treg und CD8 plus T-Zellen, wohingegen eine erhöhte CTLA-4-Expression damit verbunden war Dysfunktion von CD8 plus T-Effektorzellen. Funktionsstörungen von CD8 plus T-Zellen, insbesondere ihre Proliferation und die Fähigkeit, Zytokine freizusetzen, waren bei PD-1 plus CTLA-4 plus CD8 plus T-Zellen im Vergleich zu PD-1 plus CD8 plus stark beeinträchtigt oder CTLA4 plus CD8 plus T-Zellen.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass die kombinierte Überexpression von PD-1 und CTLA-4 auf CD8-plus-T-Zellen die durch CD8-plus-T-Zellen vermittelten Antitumor-Immunantworten während der Krebstherapie negativ beeinflusst [78]. Die Mitglieder des angeborenen Immunsystems, DCs und NK-Zellen, und Mitglieder des adaptiven Immunsystems, T-Helferzellen (CD4-plus-T-Zell-Untergruppe), erleichtern die Vorbereitung von CD8-plus-T-Zellen auf ein Tumorantigen. PD-1 und CTLA-4 schränken das Priming von CD8 plus T-Zellen ein und erhöhen somit die Erschöpfung tumorinfiltrierender CD8 plus T-Zellen [79]. Darüber hinaus können PD-1 und CTLA-4 mit anderen Proteinen interagieren und CD8 plus T-Zellen funktionsunfähig machen. Der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF) und der Semaphorinrezeptor Neuropilin-1 (Nrp-1) werden auf tumorinfiltrierenden CD8 plus T-Zellen überexprimiert und zusammen mit PD-1 oder CTLA{{ 22}} beeinträchtigen die T-Zell-Funktionen [80]. Bei menschlichem Lungenkrebs ist Nrp-1 auf CD8 plus PD-1 plus Zellen vorhanden (d. h. Nrp1 plus PD-1 plus CD8 plus T-Zellen) und interagiert mit Semaphorin 3A auf Tumorzellen. Die Wechselwirkung von Nrp-1 mit Semaphorin 3A führte zu einer Abschwächung der Migration von CD8 plus T-Zellen und der Zytotoxizität. Im B16F10-Melanommodell sind CD8 plus T-Zellen, die Nrp1 und PD-1 exprimieren (d. h. Nrp1 plus PD-1 plus CD8 plus), im Tumor vorhanden und zeigen einen erschöpften Zustand, was durch erhöhte Werte angezeigt wird Ausdruck von LAG-3, Tim-3 und CTLA-4 [80].

Die Infiltration von CD8-plus-T-Zellen in Tumore wird auch durch die WNT/-Catenin-Signalisierung reguliert. Bei menschlichen metastasierten Melanomen ist eine Hochregulierung der intrinsischen WNT/-Catenin-Signalübertragung mit dem Fehlen einer T-Zell-Gensignatur verbunden [81]. In ähnlicher Weise induzierte im autochthonen Mausmelanommodell ein erhöhter tumorintrinsischer WNT/-Catenin-Signalweg eine T-Zell-Depletion und Resistenz gegenüber einer Anti-PD-1- oder Anti-CTLA-4-Therapie [81].

Die Blockade von PD-1 hat sich in der Klinik bei einigen Krebsarten als begrenzt wirksam erwiesen. Daher wird das vollständige Verständnis der durch Checkpoint-Inhibitoren vermittelten molekularen Mechanismen die Entwicklung neuer Strategien zur Wiederherstellung der Funktionen von CD8- und T-Zellen ermöglichen. Daher wurden andere pharmakologische Wirkstoffe eingesetzt, um die Wirksamkeit von Checkpoint-Inhibitoren zu erhöhen. Beispielsweise zeigte die PD-1-Blockade allein in Mausmodellen mit CT26-Dickdarmkrebs, TSA-Mammaadenokarzinom und MCA38-Dickdarmkrebs keinen signifikanten therapeutischen Nutzen. Die kombinierte Behandlung von PD-1 und die intratumorale Injektion des hochinterferometrischen Toll-like-Rezeptor-9-(TLR9)-Agonisten SD101 zeigten jedoch messbare Antitumorreaktionen durch intratumorale CD8-plus-T-Zellen [82]. In einem Bauchspeicheldrüsenkrebs-Mausmodell beeinträchtigte TGF- im TME die Wirksamkeit der kombinierten Behandlung von Gemcitabin und Anti-PD-1. Allerdings erhöhte diese kombinierte Behandlung intratumorale zytotoxische CD8-plus-T-Zellen und verringerte die Tumorlast, wenn TGF- blockiert war [83]. Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat inhibitorische Antikörper gegen CTLA-4 (d. h. Ipilimumab), PD1 (d. h. Nivolumab, Pembrolizumab und Cemiplimab) und PD-L1 (d. h. Atezolizumab, Nivolumab usw.) zugelassen Durvalumab). Tabelle 2 enthält Beispiele klinischer Studien für solide Tumoren, die auf koinhibitorische oder kostimulierende T-Zell-Proteine ​​abzielen.

Unter T-Zell-Erschöpfung versteht man die Funktionsstörung oder physische Eliminierung von T-Zellen als Reaktion auf ein oder mehrere spezifische Antigene bei chronischen Krankheiten, einschließlich Virusinfektionen und Krebs [84]. Bei Erschöpfung verlieren T-Zellen ihre Proliferationskapazität und Effektorfunktionen und ihr Erinnerungsvermögen wird beeinträchtigt [85]. Erschöpfte T-Zellen zeichnen sich durch eine erhöhte Expression koinhibitorischer Rezeptoren aus, darunter PD-1, CTLA-4, Lymphozytenaktivierungsgen-3 (LAG3; CD223), T-Zell-Immunglobulin und Mucindomäne{ {8}} (TIM-3), CD39, CD96, CD160, T-Zell-Immunrezeptor mit Ig- und ITIM-Domänen (TIGIT), 2B4 (CD244) und B- und T-Lymphozyten-Attenuator (BTLA) [85].

Der therapeutische Einsatz von Immun-Checkpoint-Inhibitoren von PD-1 und anderen Molekülen könnte in der Lage sein, erschöpfte T-Zellen wiederzubeleben und Patienten mit verschiedenen bösartigen Erkrankungen einen klinischen Nutzen zu bieten (Tabelle 3) [86–107]. Leider sind die Ergebnisse einer PD1--basierten Checkpoint-Blockade nicht bei allen Patienten wirksam, und die Erschöpfung der T-Zellen wird bei Patienten mit fortgeschrittenen malignen Erkrankungen nicht immer rückgängig gemacht [108]. Kürzlich wurde über tumorreaktive TILs berichtet, die neben der Expression von PD-1 und T-Zellfaktor 1 (Tcf1) Merkmale von erschöpften Zellen und Gedächtniszellen aufweisen. PD1 plus TCf1 plus TILs sind mit einer durch Immuntherapie induzierten Proliferation verbunden [109]. Bei einigen Krebspatienten ist die Expression von PD-1 auf aktivierten und funktionellen CD8-plus-T-Zellen höher. Daher ist eine auf Anti-PD1-Antikörpern basierende Immuntherapie bei diesen Patienten nicht wirksam, um erschöpfte T-Zellen wiederzubeleben [110].

Gleichzeitig zeigte eine Studie an syngenen Maustumormodellen, dass eine auf PD1-Blockade basierende Immuntherapie dysfunktionale PD-1 plus CD38 plus CD8 plus T-Zellen nicht wiederherstellen konnte [111]. Das Versagen der auf Checkpoint-Blockade basierenden Immuntherapie, erschöpfte T-Zellen wiederzubeleben, könnte mit den intrinsischen und extrinsischen Resistenzmechanismen zusammenhängen. Der Mechanismus der T-Zell-Erschöpfung ist bei verschiedenen Krebsarten unterschiedlich. Beispielsweise ergab eine Studie an Melanom- (B16F10), Brust- (E0771) und Lungenkarzinom- (LLC) Zelllinien, dass jeder Tumor eine charakteristische und eindeutige TIL-Erschöpfungssignatur aufweist [88].

Als Fortschritt auf dem Gebiet der Erschöpfung und Wiederbelebung von T-Zellen wurde über einen physiologisch relevanten Hochdurchsatztest zur Identifizierung der Modulatoren der T-Zell-Erschöpfung berichtet, der zum Screening kleiner Moleküle verwendet werden kann, die die T-Zell-Erschöpfung im lymphatischen Choriomeningitis-Virus umkehren können Modell (LCMV) [112]. Man geht davon aus, dass ein rationalisierter Ansatz mit einer Kombination aus niedermolekularen und Checkpoint-Inhibitoren zur Wiederbelebung erschöpfter CD8-plus-T-Zellen in der Krebsimmuntherapie eingesetzt werden könnte.

Ausrichtung auf die kostimulatorische T-Zell-Achse in der Krebstherapie

Zusätzlich zu klinischen Studien mit Anti-PD-1- und Anti-CTLA-4-Wirkstoffen laufen derzeit weitere Studien, die auf kostimulierende T-Zell-Proteine ​​abzielen (Tabelle 2). Beispiele für kostimulierende T-Zell-Moleküle, die zur Wiederherstellung der T-Zell-Funktionen eingesetzt werden können, sind 4-1BB, OX40, CD40, CD27, CD70, induzierbare T-Zell-Co-Stimulatoren (ICOS) und Glukokortikoid-induziert Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor-bezogenes Protein (GITR) [113–115]. Die Aktivierung von 4-1BB, einem Mitglied der TNFR-Familie, erhöht die Zytotoxizität von CD8 plus T-Zellen über die Induktion von IFN- [116]. Klinische Studien mit den agonistischen monoklonalen Antikörpern (mAbs) Utomilumab (PF-05082566) und Sarilumab (BMS-663513), die 4-1BB aktivieren, laufen für mehrere Krebsarten [117]. Obwohl klinische Studien robuste Antitumorreaktionen gezeigt haben, wurde aufgrund von FcR-Wechselwirkungen mit unspezifischen Zielen auch eine erhebliche Toxizität beobachtet.

Um die inakzeptable Toxizität von 4-1BB-agonistischen mAbs zu reduzieren/zu überwinden, wurde ein Fc-freier, auf den Tumor gerichteter 4-1BB-agonistischer Antikörper verwendet, der eine bessere therapeutische Wirksamkeit lieferte [118]. OX40 ist ein weiteres kostimulierendes T-Zell-Molekül auf der Oberfläche aktivierter T-Zellen. Die Wechselwirkung zwischen OX40 und seinem Liganden OX40L fördert die T-Zell-Expansion und Treg-Unterdrückung, um die Antitumorreaktionen zu verstärken [119]. Angesichts der zentralen Rolle von OX40 bei der Regulierung der CD8-plus-T-Zell-Effektorfunktion befindet sich ein anti-OX40-agonistischer mAb in klinischen Studien zur Behandlung von Krebs. 4-1Es wurde auch gezeigt, dass BB- und OX40-agonistische mAbs die durch MEK-Inhibitoren verursachte T-Zell-Dysfunktion wiederherstellen [120]. Es wurde auch berichtet, dass eine weitere kostimulierende T-Zell-Achse, CD40LCD40, den durch MEK-Inhibitoren verursachten Krebszelltod in Tiermodellen unterstützt. Im mutierten KRas-gesteuerten Bauchspeicheldrüsenkrebs-Tiermodell zeigte eine Kombination aus einem MEK-Inhibitor und einem agonistischen Anti-CD40-mAb starke Antitumorreaktionen [121]. Die CD27-CD70-Achse ist auch bei der T-Zell-Aktivierung wichtig, und eine erhöhte Expression von CD70 und CD27 wird sowohl bei hämatologischen als auch bei soliden Krebsarten berichtet [113,122].

Bei papillärem Schilddrüsenkrebs wurde die CD70-Expression auf Tumorzellen nachgewiesen, wohingegen die Expression des CD70-Rezeptors CD27 hauptsächlich auf intratumoralen Lymphozyten erfolgte [123]. GITR ist ein weiteres co-stimulierendes Molekül, das an der Aktivierung von T-Zellen beteiligt ist. Die kombinierte Hemmung von PD-1 und GITR erhöhte synergistisch die T-Zell-Tumorinfiltration und dauerhafte Antitumorreaktionen durch CD8 plus T-Zellen [124]. ICOS ist ein zusätzliches co-stimulierendes Molekül, das in aktivierten T-Zellen vorhanden ist und auch bei Krebs eingesetzt wird [125]. Interessanterweise zeigte die kombinierte Anwendung von ICOS-Aptamer und CTLA-4-Hemmung starke Antitumorreaktionen durch zytotoxische T-Zellen [126]. Angesichts der Bedeutung von T-Zell-kostimulierenden Molekülen in der Krebsimmuntherapie konzentriert sich die aktuelle immunologische Forschung auf die Suche nach neuartigen Therapeutika, um T-Zell-kostimulierende Signalwege auszulösen.

Derzeit laufen mehrere präklinische Studien und klinische Studien, um die therapeutische Wirksamkeit koinhibitorischer oder kostimulatorischer Immunrezeptoren zu testen. Allerdings hat die FDA bisher nur auf Anti-PD1/PD-L1- und Anti-CTLA-4-Antikörpern basierende Krebsimmuntherapien für den klinischen Einsatz bei einigen fortgeschrittenen bösartigen Erkrankungen zugelassen. Die meisten Immuntherapeutika, die auf kostimulatorische Moleküle abzielen, sind noch nicht klinisch zugelassen. Es könnte mehrere Gründe für den verzögerten Einsatz agonistischer Antikörper in Kliniken geben, darunter das traditionelle bivalente Antikörperformat und kostimulierende Moleküle auf Tregs [127].

Im traditionellen bivalenten Antikörperformat sind differenzielle Fc-Gamma-Rezeptoren (Fc R) ein großes Problem. Fc R reguliert die Antikörper-induzierte Aktivierung von Effektor-T-Zellen und die Antitumorreaktion [127]. Um beispielsweise die Antitumoraktivität des 4-1BB-agonistischen Antikörpers zu erreichen, ist eine FcR-abhängige Treg-Depletion und ein FcR-unabhängiger 4-1BB-Agonismus erforderlich [128]. Einer der Hauptgründe für das Versagen agonistischer Antikörper gegen co-stimulierende Moleküle ist, dass Tregs mehrere co-stimulierende Moleküle exprimieren [128]. Es ist denkbar, dass kostimulierende agonistische Antikörper eine wirksame Therapieoption bei Krebs darstellen könnten; Für ihre klinische Anwendung ist jedoch ein detailliertes mechanistisches Verständnis erforderlich.

CAR-T-Zelltherapie bei Krebs

Der adoptive Transfer von manipulierten T-Zellen hat für einige Krebspatienten klinische Vorteile gezeigt. Bei hämatologischem Krebs war der adoptive Transfer zytotoxischer Lymphozyten gegen Tumorzellen erfolgreich [129]. TCRs können manipuliert werden, um ihr Überleben und ihre Effektorfunktion zu verbessern. Daher wurden CAR-T-Zellen entwickelt, die eine Spezifität gegen Tumorantigene aufweisen und vielversprechende Ergebnisse bei hämatologischen Krebsarten gezeigt haben. Allerdings befinden sich CAR-T-Zellen zur Behandlung solider Krebserkrankungen noch im Anfangsstadium und sind bisher noch ohne Erfolg. Der Hauptgrund für ihr Versagen bei soliden Tumoren liegt darin, dass die immunsuppressive Umgebung innerhalb von TME das Tumorwachstum begünstigt, indem sie die CD8-plus-T-Zell-Dysfunktion fördert. Bei TME werden CAR-T-Zellen dazu gedrängt, nicht mehr funktionsfähig zu sein und koinhibitorische T-Zell-Oberflächenmoleküle zu exprimieren [130,131]. Daher wird auch versucht, den adoptiven Transfer von TILs zu verbessern, die auf Neoantigene bei verschiedenen malignen Erkrankungen abzielen [132].

Als weitere Gründe für das Scheitern der CAR-T-Zelltherapie bei soliden Tumoren werden desmoplastische Komponenten (z. B. Faser- oder Bindegewebe) vermutet, die verhindern, dass CAR-T-Zellen in den Tumor eindringen. Es wurde berichtet, dass eine leichte Hypothermie die desmoplastische Integrität von Tumoren zerstört. Die Einbeziehung einer milden Hyperthermie und einer CAR-T-Zelltherapie führte zu einer erhöhten T-Zell-Infiltration in menschliche Melanomtumoren [133]. Ähnlich wie bei leichter Unterkühlung wurden auch Zytokine und Chemotherapeutika eingesetzt, um die CAR-T-Zell-Infiltration verschiedener Tumoren zu verbessern.

Beispielsweise verstärkte die kombinierte Behandlung von IL-12 mit dem Chemotherapeutikum Doxorubicin die Infiltration von CD8 plus T-Zellen in Tumore, was zu starken Antikrebseffekten führte [134]. Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung der Wirksamkeit der CAR-T-Zelltherapie bei Krebs könnte der kombinierte Einsatz von CAR-T-Zellen zusammen mit der Blockade koinhibitorischer T-Zell-Moleküle sein. Derzeit laufen mehrere klinische Studien zur Anwendung von CAR-T-Zellen allein oder in Kombination mit CPI bei soliden Tumoren. Tabelle 4 enthält Beispiele für klinische Studien mit CAR-T-Zellen gegen solide Tumoren. In mehreren aktuellen klinischen CAR-T-Studien wurden Nebenwirkungen aufgrund der adoptiven Übertragung berichtet. Daher werden neue Ansätze für den Einsatz einer CAR-T-Zell-basierten Immuntherapie mit reduzierten Nebenwirkungen unerlässlich sein.

Krebstherapie mit TCR-transduzierten T-Zellen

CAR-T cell therapy targets surface molecules of immune cells and cannot target intracellular peptide(s) presented by major histocompatibility complexes (MHCs). Therefore, to target intracellular peptides presented by MHCs, TCR-transduced T cells have been developed [135]. These cells are generated from patient T cells and are designed to encode the TCRαβ protein, which targets tumor or virus-infected cells [136]. The large-scale production of TCR-transduced cells is achieved using semiautomated devices and modular systems [136]. TCR-transduced T cells showed prolonged survival (i.e., >18 Monate) und Aktivierung auch nach der zweiten Begegnung mit Antigen(en) [137].

Several tumor antigens have been used to generate TCR-transduced T cells, including trophoblast glycoprotein (TPBG) in renal cancer [138], placenta-specific 1 (PLAC1) in breast cancer [139], nucleophosmin 1 (NPM1) in acute myeloid leukemia (AML) [140], NY-ESO-1 in synovial cell sarcoma, in patients with melanoma and common epithelial tumors [141], and MAGE-A4 in esophageal cancer [142], and effectively demonstrated antitumor responses in preclinical studies. Diffuse intrinsic pontine glioma is a lethal cancer prevalent in children. In >In 70 Prozent der Fälle von diffusem intrinsischem Ponsgliom wurde über einen Aminosäureaustausch von Lysin (K) durch Methionin (M) an Position 27 von Histon 3 Variante 3 (H3.3) berichtet. Interessanterweise wurden TCR-transduzierte T-Zellen gegen synthetische Peptide mit H3.3K27M-Mutation zur Behandlung von HLAA2 plus H3.3K27M plus Gliomzellen vorgeschlagen [143]. Klinische Studien sind im Gange, um die therapeutische Wirksamkeit der TCR-transduzierten T-Zell-basierten Krebstherapie bei Patienten mit verschiedenen bösartigen Erkrankungen, einschließlich metastasiertem Synovialzellsarkom, Melanom und Speiseröhrenkrebs, zu validieren [141,142]. Insgesamt ist die TCR-transduzierte T-Zelltherapie ein wirksames therapeutisches Instrument mit dem Potenzial, T-Zell-vermittelte Antitumorreaktionen zu verbessern.

Krebstherapie mit TILs

CAR- und TCR-transduzierte T-Zell-basierte Krebsimmuntherapien sind nützlich, um auf Oberflächen- und intrazelluläre Antigene abzuzielen. Es wurde jedoch ein adoptiver Transfer von TILs vorgeschlagen, der gezielt auf Tumorantigene abzielen kann [144]. Bei der TIL-abhängigen Krebstherapie besteht der erste Schritt in der Identifizierung mutierter Proteine ​​im Tumor. Das mutierte Protein wird dann in autologe APCs wie DCs eingefügt. Weitere Schritte umfassen die Co-Kultur autologer TILs mit antigenbeladenen APCs und die Auswahl antigenspezifischer TILs. Ihre Expansion folgt der Auswahl antigenspezifischer TILs. Die expandierten T-Zellen werden zur Transfusion bei Spenderpatienten verwendet [132]. Die Wirksamkeit der TIL-basierten Immuntherapie wurde bei verschiedenen Krebsarten geschätzt, einschließlich metastasiertem Melanom und metastasiertem humanem Papillomavirus (HPV)-assoziiertem Karzinom sowie Eierstock- und Brustkrebs [145–148].

Derzeit laufen mehrere klinische Studien, um die antitumorale Wirksamkeit der TIL-basierten Krebsimmuntherapie allein oder in Kombination mit anderen Krebsmedikamenten bei Patienten mit verschiedenen bösartigen Erkrankungen, einschließlich metastasiertem Plattenepithelkarzinom im Kopf-Hals-Bereich (IDNCT03083873), Gebärmutterhalskrebs (IDNCT03108495) und Eierstockkrebs, nachzuweisen , anaplastischer Schilddrüsenkrebs, Osteosarkom oder andere Knochen- und Weichteilsarkome (IDNCT03449108). Insgesamt hat die TIL-basierte Krebstherapie das Potenzial, das fortgeschrittene Stadium verschiedener nicht behandelbarer solider bösartiger Erkrankungen zu behandeln.

Neue Modulatoren der CD8-plus-T-Zellfunktion

Rolle von Proteinkinasen bei der CD8- und T-Zell-Infiltration von Tumoren

Die CD8-plus-T-Zell-Effektorfunktion wird durch verschiedene Faktoren reguliert, wie zum Beispiel Antigenrezeptoren, costimulatorische Moleküle, Zytokine und Proteinkinasen [149]. Interessanterweise wurde berichtet, dass mehrere Upstream-MAPKs bei mehreren Krebsarten mutiert oder hochreguliert sind [77,150,151]. Versuche, vor- und nachgeschaltete MAPKs zu hemmen, waren jedoch aufgrund der daraus resultierenden Arzneimittelresistenz und ihrer Auswirkungen auf die Unterdrückung des Immunkompartiments erfolglos. Der Hauptgrund für das Versagen von MAPK-Inhibitoren ist ein mangelndes Verständnis der Auswirkungen der MAPK-Hemmung auf die Funktion und das Überleben von CD8-plus-T-Zellen. Mehrere Beispiele deuten darauf hin, dass das Verständnis der Rolle von Proteinkinasen in der T-Zell-Biologie dazu beitragen wird, Strategien zur Verstärkung der Antitumorreaktionen zu entwickeln, möglicherweise mit einem oder mehreren zusätzlichen Wirkstoffen. Beispielsweise vermittelt das Lymphozytenfunktions-assoziierte Antigen -1 (LFA-1) die T-Zell-Aktivierung über ERK1/2-Signalisierung bei TCR-Eingriff [152].

Darüber hinaus erhöht die Ligation des interzellulären Adhäsionsmoleküls -1 (ICAM-1) mit LFA-1 die ERK1/2-Signalübertragung, um die Aktivierung von CD8 plus T-Zellen zu verstärken [152]. Die Jun N-terminale Kinase (JNK), eine MAPK, spielt eine paradoxe Rolle bei der Regulierung von CD4 plus- und CD8 plus-T-Zellen [153]. Eine In-vivo-Studie mit B16, einer Melanomzelllinie, und EL-4, einer Lymphomzelllinie, zeigte, dass JNK1--Knockout-Mäuse anfällig für Tumorwachstum waren, insbesondere aufgrund einer CD8-plus-T-Zell-Dysfunktion [ 153]. Mutationen im BRAF-Protoonkogen, einer Serin/Threonin-Kinase, spielen eine wesentliche Rolle bei der Onkogenese. Eine Studie zeigte, dass Melanomzellen, die kurzzeitig (3–7 Tage) mit einem BRAF-Inhibitor behandelt wurden, von autologen CD8-plus-T-Zellen (TILs) effizient erkannt wurden. Allerdings wurden Melanomzellen, die über einen langen Zeitraum (14–21 Tage) mit BRAF-Inhibitor behandelt wurden, von autologen CD8-plus-T-Zellen (TILs) nur schwach erkannt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die BRAF-Hemmung die Tumorantigenexpression unterschiedlich moduliert und die Tumorresistenz vermittelt, möglicherweise durch Verringerung der funktionellen CD8-plus-T-Zellen [154]. Eine andere Studie mit BRAF- und MEK-Inhibitoren (Dabrafenib bzw. Trametinib) zeigte eine unterschiedliche Wirkung auf CD8 plus T-Zellen [77]. Die Behandlung mit Dabrafenib in vom Menschen aktivierten T-Zellen (in vitro) induzierte die ERK-Phosphorylierung (d. h. Aktivierung) und unterdrückte nicht die Funktion von CD8 plus T-Zellen.

Die Behandlung mit Trametinib verringerte jedoch die ERK-Phosphorylierung, die T-Zell-Proliferation und die Zytokinexpression [77]. Die Kombination von Trametinib mit Checkpoint-Inhibitoren für PD-1 oder CTLA-4 erhöhte jedoch die CD8-plus-T-Zell-Infiltration und förderte eine robuste Antitumorreaktion in einem CT26-Tumormodell [77]. Es wird auch berichtet, dass die T-Zell-Aktivierung die TCR-ZAP-70-Protein-Tyrosinkinase-vermittelte Downstream-Signalisierung induziert, die die Motilität, Adhäsion und Zytokinproduktion der T-Zellen reguliert. Rasal1, ein GTPase-aktivierendes Protein, bindet an das TCR-ZAP-70-Bindungsprotein und hemmt den Ras-ERK-Weg, die T-Zell-Aktivierung und Antitumorreaktionen [155]. Rasal1 wird auf aktivierten T-Zellen exprimiert und sein Knockdown induzierte die Infiltration von CD8 plus T-Zellen in B16-Melanom- und EL-4-Lymphom-Tumoren [155]. Bei der TCR-vermittelten Aktivierung zeigten tumorinfiltrierende CD8-plus-T-Zellen eine verringerte Expression von ERK und der Protein-Tyrosinkinase ITK. In Milz-CD8-plus-T-Zellen gab es jedoch keine derartigen Veränderungen in der ERK- und ITK-Kinase-Expression, was darauf hindeutet, dass ERK- und ITK-Kinasen in peripheren und tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen unterschiedlich reguliert werden [156]. Sorafenib, ein Multikinasehemmer und Erstlinientherapie bei hepatozellulärem Karzinom (HCC), kann Patienten mit HCC nur begrenzten Nutzen bringen. Der Erfolg der Sorafenib-Behandlung war mit dem Aktivierungsstatus von ERK bei HCC verbunden [157].

Die Analysen von HCC-Proben von Mensch und Maus, die mit Sorafenib behandelt wurden, zeigten zwei heterogene Phänotypen von aktivem ERK und PD{0}} innerhalb desselben Tumors. Der erste Phänotyp war pERKlowPD-1 plus, bei dem die Tumorinfiltration von CD8 plus T-Zellen sehr hoch war und diese CD8 plus T-Zellen eine höhere Expression von PD-1 aufwiesen. Der zweite Phänotyp, pERKhighPD-1−, wies eine geringe PD1-Expression auf. Interessanterweise zeigte der pERKlowPD-1plus-Phänotyp im Vergleich zum pERKhighPD-1−-Phänotyp ein verringertes Gesamtüberleben und krankheitsfreies Überleben. Wichtig ist, dass der pERKhighPD-1−-Phänotyp CD8 plus T-Zellen mit geringer Expression von PD-1 aufwies, was darauf hindeutet, dass der Status von PD-1 auf tumorinfiltrierenden CD8 plus T-Zellen ein entscheidender Faktor ist für Antitumorreaktionen [158]. MAP2K (oder MEK) ist ein vorgeschalteter Regulator von MAPK. Die gezielte Hemmung von MEK führte zu einer Tumorsuppression und einer erhöhten Lebensdauer und Infiltration von CD8-plus-T-Zellen; Allerdings schwächte die MEK-Hemmung das T-Zell-Priming in Lymphknoten ab [151]. In einem CT26-Tumormodell bei BALB/c-Mäusen zeigte die kombinierte Therapie von Anti-PD-L1 mit einem MEK-Inhibitor eine robuste und dauerhafte Antitumorwirksamkeit, einschließlich einer vollständigen Remission der Tumoren bei einigen Mäusen [151]. Ein weiteres Mitglied der MAP3K-Familie, Mixed Lineage Kinase-3 (MLK3), spielt eine paradoxe Rolle bei der Regulierung des Krebszelltods [159] und hemmt die T-Zell-Aktivierung und Zytotoxizität [160].

Unter Verwendung einer murinen Brustkrebszelllinie, dem 4T1-Xenotransplantatmodell in Balb/c-Mäusen, wurde gezeigt, dass die Hemmung von MLK3 die Tumorinfiltration von zytotoxischen CD8-plus-T-Zellen induziert [160]. Die MLK3-Hemmung erhöht auch die CD70-Expression auf CD8-plus-T-Zellen, was mit einer erhöhten Apoptose dieser Zellen verbunden ist [161]. Interessanterweise förderte in einem TNBC-In-vivo-Modell die kombinierte Behandlung mit einem pharmakologischen MLK3-Inhibitor und einem CD70-Antagonisten das Überleben von CD8 plus T-Zellen, die Tumorinfiltration und die Antitumorwirksamkeit [161]. MAP4K4 ist auch ein vorgelagerter Regulator von MAPKs. Die hochregulierte Expression von MAP4K4 hemmte LFA-1 während der T-Zell-Aktivierung, wohingegen die Ablation von MAP4K4 die LFA-1-Expression auf CD8 plus T-Zellen erhöhte. Die erhöhte LFA-1-Expression auf T-Zellen war mit einer erhöhten T-Zell-Interaktion mit APCs verbunden, was die CD8-plus-T-Zell-Effektorfunktion erhöhte [162].

Das Mitglied der Rezeptor-Tyrosinkinase (RTK)-Rezeptorfamilie, der epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR), wird in Epithelkrebszellen überexprimiert. Eine Studie, die durchgeführt wurde, um zu verstehen, wie EGFR-Tyrosinkinaseinhibitoren (TKIs) signifikante MHC-I in NSCLC-Zellen beeinflussen, zeigte, dass die Hemmung von EGFR in NSCLC die Gen- und Oberflächenproteinexpression von MHC-I erhöhte. T-Zellen erkennen Tumorantigene, die vom MHC-I-Molekül auf APCs präsentiert werden, und lösen eine Antitumorreaktion aus. Der ERK-MEK-Inhibitor Trametinib war in der Lage, MHC-I zu erhöhen, wohingegen der Phosphatidylinositol-3-Kinase-Inhibitor Buparlisib nicht in der Lage war, die MHC-I-Expression bei NSCLC zu induzieren. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die MEKERK-Hemmung die EGFR-aktivierte MHC-I-Expression induziert [163].

Der Janus-Kinase/Signalwandler und Aktivatoren der Transkription (JAK/STAT)-Signalweg reguliert eine Reihe von Zytokinen und Wachstumsfaktoren. Allerdings zeigten JAK2-Inhibitoren bei TNBC keine Wirksamkeit, möglicherweise weil die TNBC-Zellen eine durch den Blutplättchen-Wachstumsfaktor-Rezeptor Beta (PDGFR) vermittelte Arzneimittelresistenz erlangten. Um das Versagen des JAK2-Inhibitors als Einzelwirkstoff zu überwinden, erhöhte eine Dreifachkombinationstherapie mit PDGFR-, JAK2- und MEK1/2-Inhibitoren die Tumorinfiltration von CD8 plus T-Zellen signifikant [164]. Der JAK/STAT-Signalweg wird durch Zytokin-induzierbares SH2-haltiges Protein (CISH) abgeschwächt [165]. Eine Herunterregulierung der JAK/STAT-Signalisierung induzierte eine TCR-vermittelte Aktivierung von tumorinfiltrierenden CD8-plus-T-Zellen [165,166]. Interessanterweise ist die Induktion von CISH an der durch den Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktor (GM-CSF) vermittelten DC-Entwicklung und der DC-vermittelten Aktivierung zytotoxischer T-Zellen beteiligt [165]. Daher ist es klar, dass Proteinkinasen eine entscheidende Rolle bei der Infiltration, dem Überleben und den Antitumorreaktionen von CD8- und T-Zell-Tumoren spielen. Daher könnte ein richtiges Verständnis der Proteinkinasen zur Behandlung verschiedener Krebsarten führen.

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