Medicația împotriva edemului poate slăbi sistemul imunitar la pacienții cu cancer la creier

Gliomul difuz este cea mai frecventă tumoră malignă primară a creierului și rămâne o afecțiune incurabilă. În ultimii ani, imunoterapia a revoluționat tratamentul multor tipuri de cancer, dar la nivelul gliomului abordarea este mult mai dificilă, din cauza microambientului imun specific al creierului, a accesului limitat al terapiilor sistemice și a necesității de a controla inflamația care, dacă este exagerată, poate duce la edem cerebral fatal.
Un rol major în acest context îl au celulele mieloide din microambientul tumoral, ce pot susține un mediu imun supresor, asociat cu prognostic nefavorabil. În gliom, acestea pot constitui până la 50% din masa tumorală. Printre funcțiile celulelor mieloide asociate tumorii (TAM) se numără inhibarea răspunsului celulelor T (efectori-cheie în terapiile imunologice), modelarea statelor moleculare ale celulelor maligne și recrutarea altor celule mieloide. Totuși, clasificarea și înțelegerea aprofundată a stărilor/ programelor funcționale ale celulelor mieloide în gliom rămân incomplet elucidate.

Obiectivele cercetătorilor canadieni și americani

• Să se identifice și să se definească programe de expresie (transcriptomică) recurente la nivelul celulelor mieloide din gliom, folosind date de single-cell RNA-seq (scRNA-seq) dintr-un număr mare de probe (85 gliomuri distincte).
• Să se delimiteze originea și plasticitatea celulelor mieloide (microglie derivată local vs. macrofage/monocite derivate din măduva osoasă) la om și să se evalueze cum influențează aceste origini stările funcționale mieloide.
• Să se definească nișele și factori (semnale, ligand, factori de transcripție) care guvernează aceste programe mieloide și să se înțeleagă modul în care astfel de programe corelează cu factori clinici: grad tumoral, mutație IDH, tratamente (de ex. dexametazonă) și răspuns la imunoterapie.

Principalele concluzii

1. Patru programe imunomodulatoare dominante în mieloid

Cercetătorii au aplicat o abordare denumită consensus non-negative matrix factorization (cNMF) pe datele scRNA-seq pentru a separa expresia genică a 183.000 de celule mieloide din 85 de tumori. Această analiză a permis deconectarea „identității” celulare (microglie, macrofage, monocite etc.) de programe de activitate (imunomodulatoare, metabolice, inflamație etc.). Astfel, au fost descoperite 14 programe repetabile, dintre care patru au rol imunomodulator major:

• Program inflamator sistemic (denumit systemic inflammatory): include gene citokinice și chemokinice proinflamatorii (IL1B, CCL2, TNF, CXCL8 etc.).
• Program inflamator microglial (microglial inflammatory): implică gene cu rol în recrutarea limfocitelor/ monocitelor și comunicare neuronală (CXCR4, CXCL12, CCL3 etc.), fiind puternic activ în microglie, dar regăsit și la alte tipuri mieloide.
• Program imun supresiv complementar (complement immunosuppressive): gene de tip complement (C1QA/B/C, C3) și markeri asociați cu imunosupresia (VSIG4, CD163). Acest program este puternic asociat cu administrarea de dexametazonă.
• Program imun supresiv cu receptori-scavenger (scavenger immunosuppressive): include gene receptori tip MRC1, MSR1, CD163, LYVE1, asociate cu funcții de epurare („scavenging”) și supresie imună. Acest program pare caracteristic gliomurilor primare din SNC și corelat cu prognostic mai slab.

Un aspect esențial este că aceste patru programe apar transversal în toate subpopulațiile mieloide (microglie, macrofage, monocite, dendritice, neutrofile), punând în evidență o plasticitate funcțională notabilă.

2. Originea și plasticitatea mieloidelor în gliom

• Autorii au analizat mutații în ADN mitocondrial pentru a stabili originea (microglie rezidentă vs. derivată din circulație). Rezultatele confirmă că microglia este predominantă în starea microglială, dar o parte din macrofage/monocite din sânge pot activa markerii microgliali, subliniind o convergență fenotipică.
• Într-un model ex vivo, numit glioma organoid (GBO), la care se adaugă PBMC-uri (celule sangvine periferice), monocitele pot infiltra organoidul și dobândi markeri microgliali (TMEM119, P2RY12).

Așadar, activarea programelor inflamatorii și/sau imunosupresive nu este condiționată de originea celulei (rezidentă vs. periferică), ci mai degrabă de semnalele de mediu și de nișa tumorală.

3. Nișele tumorale și programele mieloide

• Integrarea scRNA-seq cu spațial transcriptomics (Visium) a arătat existența mai multor „nișe”: hipoxie, vasculară, inflamatorie, proliferativă și zone de substanță albă/cenușie.
• Programul scavenger imunosupresiv (scavenger immunosuppressive) se găsește în special în zone hipoxice și vascularizate, adesea asociat cu programele mesenchimale ale celulelor tumorale. Programul complement imunosupresiv (complement immunosuppressive) se localizează în nișa inflamatorie și vasculară, mai puțin în zona hipoxiei.
• Programele inflamatorii au, de asemenea, distribuții specifice, cu programul „microglial” exclus din zonele profund hipoxice și cu cel „sistemic” prezent în regiunile hipoxice și inflamatorii.

4. Corelații clinice (IDH, grade tumorale, dexametazonă, imunoterapie)

• IDH mutant vs. wild-type: diferențele mieloide s-au regăsit puternic în funcție de grad (tumori low-grade vs. high-grade) mai degrabă decât strict după mutația IDH. Tumorile de grad înalt (inclusiv IDH-mutant grad 4) au profile mieloide similare, cu mai mult supresiv și mai puțin inflamator.
• Dexametazonă (Dex) a influențat puternic programul complement imunosupresiv; doze crescute de Dex sunt asociate cu creșterea acestui program și diminuarea celui inflamator sistemic (prin blocarea căii NF-κB). Experimente în GBO au arătat că acest program rămâne ireversibil chiar după spălarea Dex, cu implicații importante pentru timing-ul terapiei imune.
• Imunoterapie anti-PD1: un studiu anterior raportase că macrofagele SIGLEC9+ se corelează cu lipsa de răspuns la terapie, însă reanaliza cu noua metodă a arătat că doar subsetul SIGLEC9 cu program scavenger imunosupresiv este asociat cu ne-răspunsul.
• Supraviețuire globală: pacienții cu expresie mai ridicată a programului scavenger imunosupresiv au avut prognostic mai prost, nefiind găsită aceeași asociere cu alte programe mieloide.

5. Mecanisme moleculare și potențial terapeutic

• Factori de transcripție: programul inflamator sistemic este legat de calea NF-κB, iar cel scavenger imunosupresiv se corelează cu AP-1. Programul complement imunosupresiv este puternic indus de receptorul glucocorticoid (GR), explicând de ce Dex favorizează acest program.
• Liganzi-cheie: IL-1β, TNF, TGFβ pot favoriza starea scavenger; IFNγ crește programul inflamator. Astfel, feed-back între celulele care exprimă programul inflamator (secretă IL-1β) și cele ce activează programul scavenger potențează un echilibru între inflamație și imunosupresie.
• Posibil reprogramare terapeutică: inhibarea p300/CBP (p300i) a scăzut puternic expresia programului scavenger și a crescut semnătura inflamatorie sistemică. Astfel, există un potențial de modulare epigenetică a fenotipurilor mieloide din gliom.

Concluzii și implicații

Lucrarea publicată în jurnalul Nature oferă un tablou al plasticității mieloide în gliom și subliniază rolul critic al microambientului (semnale de nișă, factori transcripționali, terapie cu Dex) în polarizarea celulelor mieloide între stări inflamatorii vs. imunosupresoare. Astfel, se evidențiază patru programe centrale, dintre care două programe imun supresoare (în special cel scavenger) au efecte marcate asupra prognosticului și răspunsului la imunoterapie. Rezultatele subliniază necesitatea unor strategii de blocare selectivă a programului scavenger imunosupresiv și de înlocuire a dexametazonei cu alternative care să nu inducă ireversibil starea complement imunosupresoare. În plus, reprogramarea epigenetică prin inhibarea p300/CBP se dovedește o direcție promițătoare pentru a stimula un răspuns imun mai robust în gliom, deschizând căi pentru terapii personalizate și mai eficiente.