Imunoterapia combinată poate depăși rezistența la anti-PD-1 în cancerul colorectal

Un studiu preclinic publicat în jurnalul Cell Reports Medicine a analizat de ce unele tumori colorectale cu deficit de reparare a nepotrivirilor răspund la anti-PD-1, în timp ce altele devin rezistente. Cercetarea arată că răspunsul eficient nu depinde doar de numărul mare de neoantigene, ci și de cooperarea dintre celulele T, macrofagele capabile de prezentare antigenică și alte celule mieloide din microambientul tumoral.
Rezultatul principal este că blocada combinată PD-1/LAG3/CTLA4/TREM2 a eliminat complet tumorile în până la 100% dintre modelele de cancer colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor și în 73% dintre modelele cu reparare competentă, comparativ cu 0% pentru anti-PD-1 administrat singur.

Idei principale

• Până la 30% dintre cancerele colorectale, endometriale și gastrice pot avea deficit de reparare a nepotrivirilor și instabilitate microsatelitară înaltă.
• Aceste tumori produc frecvent neoantigene imunogene și pot răspunde la anti-PD-1.
• Totuși, până la 50% dintre pacienții cu boală avansată în stadiul IV și deficit de reparare a nepotrivirilor nu răspund la anti-PD-1.
• Răspunsul la tratament s-a asociat cu celule T CD8+, celule T TCF+, celule dendritice și macrofage MHC+ C1Q+ CXCL9+.
• Rezistența s-a asociat cu expresia TIM3, LAG3, CTLA4 și TIGIT pe celulele T și cu infiltrarea de macrofage TREM2+, monocite IL1B+ și neutrofile.
• Cea mai eficientă combinație a fost anti-PD-1/LAG3/CTLA4/TREM2, care a indus și memorie imună antitumorală.

Context

Tumorile cu deficit de reparare a nepotrivirilor acumulează inserții și deleții în regiunile microsatelitare, ceea ce poate genera neoantigene rezultate din mutații frameshift. Aceste neoantigene pot atrage celule T și pot face tumorile mai sensibile la blocada PD-1.

Cu toate acestea, răspunsul la anti-PD-1 este incomplet. Unele tumori dezvoltă rezistență prin epuizarea celulelor T, pierderea prezentării antigenice, imunoselecția neoantigenelor sau remodelarea microambientului tumoral către o stare imunosupresoare.

În cancerul colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor, rezistența a fost asociată anterior cu celule T reglatoare, fibroblaste asociate cancerului, monocite și neutrofile imunosupresoare, dar peisajul spațial și temporal al acestor mecanisme nu era complet definit.

Despre studiu

Cercetătorii de la Școala de Medicină Icahn de la Mount Sinai și de la Centrul de Cancer Mount Sinai Tisch au folosit modele murine de cancer colorectal CT26, în care gena MSH2 a fost fie eliminată, fie păstrată intactă. Tumorile MSH2 knockout au modelat deficitul de reparare a nepotrivirilor, iar tumorile de tip sălbatic au modelat repararea competentă.

Au fost utilizate transcriptomică unicelulară, transcriptomică spațială, citometrie spectrală în flux, imagistică și algoritmi de învățare automată. Studiul a inclus și modele 4T1 și B16F10, precum și sferoizi umani derivați din cancer colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor.

Rezultate

Răspunsul la anti-PD-1

Tumorile cu deficit de reparare a nepotrivirilor au crescut mai lent după anti-PD-1 decât tumorile cu reparare competentă, dar nu au fost complet eliminate. La 28 de zile, tumorile MSH2 knockout aveau o infiltrare imună mai mare decât tumorile de tip sălbatic: 12% comparativ cu 6%, cu p < 0,05.

Răspunsul la anti-PD-1 s-a corelat cu infiltrarea de celule T CD8+ activate, celule T TCF+, celule dendritice și macrofage MHC+ C1Q+ CXCL9+. Aceste macrofage pot susține prezentarea antigenică și recrutarea celulelor T citotoxice.

În datele umane reanalizate, pacienții cu cancer colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor care au răspuns la anti-PD-1 aveau, de asemenea, mai multe macrofage cu expresie de C1Q și MHCII, susținând relevanța observațiilor din modelele murine.

Sarcina mutațională și celulele T TCF+

Tumorile cu număr mare de inserții/deleții și variante cu un singur nucleotid au avut creștere mai lentă și infiltrare mai mare cu celule T TCF+. După anti-PD-1, frecvența mutațiilor frameshift și a variantelor cu un singur nucleotid a scăzut, sugerând imunoeditare.

Prin profilarea receptorilor celulelor T, autorii au observat că anti-PD-1 crește diversitatea răspunsului clonal. În tumorile MSH2 knockout tratate cu anti-PD-1 au fost identificate 62 de clone, comparativ cu 46 fără tratament.

Mecanismele de rezistență

Rezistența la anti-PD-1 a implicat atât celulele tumorale, cât și microambientul imun. Clusterele tumorale rezistente au crescut expresia genelor IFITM2, IFITM3 și TMEM176, asociate cu rezistența, inflamazomul și tranziția epitelial-mezenchimală.

La nivel imun, rezistența s-a asociat cu celule T care exprimă mai multe puncte de control imun: PD-1, TIM3, TIGIT, CTLA4 și LAG3. După anti-PD-1, celulele T CD8+ au prezentat expresie crescută de TIM3 și TIGIT.

Rezistența a fost marcată și de infiltrarea cu macrofage TREM2+, monocite IL1B+ TREM1+ și neutrofile, localizate în zone în care celulele T CD8+ erau excluse. În datele umane, pacienții neresponsivi aveau mai multe celule mieloide cu expresie de IL1B, TREM1, IL1RN, IDO1, IL6, TMEM176 și IFITM.

Predicția răspunsului prin învățare automată

Folosind algoritmi Random Forest și Gradient Boosting pe date transcriptomice unicelulare, autorii au prezis corect răspunsul la blocada punctelor de control imun pentru 87,5% dintre pacienți. Acest rezultat sugerează că profilul combinat al celulelor T, celulelor mieloide și celulelor tumorale poate ajuta la anticiparea răspunsului, dar necesită validare clinică.

Blocada combinată a punctelor de control imun

Autorii au testat mai multe combinații terapeutice. În cancerul colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor, răspunsurile complete au fost de 25% pentru anti-PD-1/TIM3, 12% pentru anti-PD-1/TIGIT, 59% pentru anti-PD-1/LAG3 și 71% pentru anti-PD-1/LAG3/CTLA4.

În tumorile cu reparare competentă a nepotrivirilor, răspunsurile complete au fost mai reduse: 0% pentru anti-PD-1/TIM3, 10% pentru anti-PD-1/TIGIT, 20% pentru anti-PD-1/LAG3 și 50% pentru anti-PD-1/LAG3/CTLA4.

Adăugarea blocadei TREM2 a amplificat răspunsul. Combinația anti-PD-1/LAG3/CTLA4/TREM2 a avut cele mai bune rezultate, cu răspuns complet de 100% în modelele de cancer colorectal cu deficit de reparare a nepotrivirilor și 73% în modelele cu reparare competentă.

Șoarecii care au eliminat tumora inițială prin tratament combinat au fost protejați împotriva unei a doua inoculări tumorale, ceea ce indică formarea unei memorii imune antitumorale eficiente.

Interpretare

Studiul arată că rezistența la anti-PD-1 nu poate fi explicată doar prin lipsa antigenelor tumorale. Chiar și tumorile cu deficit de reparare a nepotrivirilor, care sunt bogate în neoantigene, pot scăpa de imunoterapie prin activarea altor puncte de control și recrutarea de celule mieloide imunosupresoare.

Răspunsul complet pare să necesite două procese simultane: activarea și menținerea celulelor T antitumorale, inclusiv celule T TCF+, și remodelarea compartimentului mieloid prin reducerea macrofagelor imunosupresoare TREM2+.

Aceste rezultate susțin dezvoltarea unor combinații terapeutice ghidate de profilul imun și molecular al tumorii, în locul utilizării uniforme a monoterapiei anti-PD-1.

Limitări

Rezultatele provin în principal din modele murine și sferoizi umani, astfel că eficiența, siguranța și fereastra terapeutică trebuie validate în studii clinice. De asemenea, rolul exact al semnăturii C1Q rămâne incomplet clar, deoarece aceasta a fost crescută după anti-PD-1, dar redusă după terapia combinată.

Autorii sugerează că macrofagele favorabile răspunsului antitumoral sunt mai bine definite prin expresia MHC și CXCL9, markeri legați de prezentarea antigenică și recrutarea celulelor T, decât prin C1Q singur.

Concluzii

Studiul identifică un mecanism important de răspuns și rezistență la imunoterapie în cancerul colorectal. Răspunsul la anti-PD-1 implică celule T TCF+, celule T CD8+ citotoxice, celule dendritice și macrofage MHC+ capabile să susțină prezentarea antigenică.

Rezistența implică activarea punctelor de control TIM3, LAG3, CTLA4 și TIGIT, precum și acumularea de macrofage TREM2+, monocite IL1B+ și programe tumorale IFITM/TMEM176.

Cea mai importantă observație este că blocada combinată PD-1/LAG3/CTLA4/TREM2 a produs eliminare tumorală completă în până la 100% dintre modelele cu deficit de reparare a nepotrivirilor și 73% dintre modelele cu reparare competentă. Aceste date sunt promițătoare, dar necesită validare clinică înainte de aplicarea la pacienți.