Resumen
La terapia del bloqueo del punto de control inmune (ICB) ha mostrado una eficacia clínica prometedora en el tratamiento del cáncer, pero solo un subconjunto de pacientes experimenta respuestas terapéuticas significativas. Las células tumorales responden a tensiones internas y externas, como la hipoxia y la privación de nutrientes, al activar la respuesta de proteína desplegada (UPR) en el microambiente tumoral. Esta respuesta ayuda a mantener la homeostasis, promoviendo la progresión maligna, la resistencia a la quimioterapia y el escape inmune. En este estudio, los datos de secuenciación de ARN de células individuales (SCRNA-seq) de pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) tratados con ICB revelaron una regulación positiva de la expresión de tioredoxina (TXN) en los tejidos epiteliales de la LUAD (adenocarcinoma pulmonar) y los pacientes con remisión de la ratina minim La alta expresión de TXN también se asoció con «tumores fríos», caracterizados por la falta de células T y bajos niveles de receptores e inmunomoduladores de quimiocinas. Los resultados experimentales mostraron que TXN se expresó altamente en los tejidos NSCLC, y su caída inhibió significativamente la proliferación y migración de las células A549 y SK-MES-1. Además, la eliminación de TXN aumentó la citotoxicidad mediada por células T contra estas células tumorales, lo que sugiere que TXN contribuye a la escape inmune en la CPNMC al promover la proliferación y migración de las células tumorales al tiempo que inhibe la muerte inmune. En particular, la eliminación de TXN también reguló la expresión de CD40, lo que indica que TXN puede regular el escape inmune en el cáncer de pulmón a través de la modulación CD40.
Introducción
El cáncer de pulmón, particularmente el cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC), es una de las malignas más mortales en todo el mundo, que representa aproximadamente el 85% de todos los casos (1). Debido a su diagnóstico frecuente en etapas avanzadas y la presencia de metástasis en el diagnóstico, la eficacia del tratamiento es limitada, lo que resulta en malas tasas de supervivencia del paciente. En los últimos años, la terapia del bloqueo del punto de control inmune (ICB), particularmente dirigido a la vía PD-1/PD-L1, se ha convertido en un avance en el tratamiento con NSCLC. Los estudios han demostrado que la inmunoterapia combinada con anticuerpos PD-1/PD-L1 mejora la supervivencia libre de progresión (PFS) y la supervivencia general (SG) en pacientes con CPNC (2,3,4). Sin embargo, la tasa de respuesta objetiva de los inhibidores de PD-1/PD-L1 sigue siendo relativamente baja, a aproximadamente 20-40%, con solo alrededor del 50% de respuesta en pacientes que exhiben una alta expresión de PD-L1. Además, la terapia anti-PD-1 beneficia solo a un subconjunto de pacientes, muchos de los cuales desarrollan resistencia con el tiempo (5, 6).
Se han identificado varias estrategias para mejorar potencialmente la eficacia terapéutica de los inhibidores del punto de control inmune (ICI) en el tratamiento del cáncer. Estos incluyen: mejorar la inmunogenicidad de las células tumorales (7); dirigirse a oncogenes para inhibir el crecimiento de las células tumorales y reducir sus capacidades de escape inmune (8); promoviendo la infiltración y activación de las células T dentro de los tejidos tumorales para mejorar los efectos citotóxicos sobre las células tumorales (9); remodelando el microambiente tumoral inmunosupresor mediante la modulación de citocinas, quimiocinas y otras moléculas relevantes (10); dirigido a puntos de control inmunes alternativos y receptores inmunululadores; y combinar la inmunoterapia con otras modalidades terapéuticas, como cirugía, radioterapia y quimioterapia, para maximizar los resultados terapéuticos y mejorar las tasas de supervivencia del paciente. Es importante destacar que todas estas estrategias enfrentan un desafío crítico: superar el escape inmune impulsado por los factores endógenos de las células tumorales. Por lo tanto, comprender los mecanismos por los cuales las células tumorales inhiben intrínsecamente la eficacia de la ICI es esencial para mejorar las respuestas terapéuticas.
En la terapia tumoral, la muerte celular inducida por fármacos, la transcripción anormal y los cambios metabólicos aumentan significativamente la carga de la síntesis de proteínas dentro de las células. El retículo endoplásmico (ER), como el sitio primario de la síntesis de proteínas, el plegamiento y el procesamiento, debe adaptarse a estos cambios para mantener la estabilidad celular (11, 12). Sin embargo, a medida que las células tumorales proliferan y encuentran el estrés, las proteínas mal plegadas se acumulan en la sala de emergencias, lo que desencadena la respuesta de proteína desplegada (UPR) para restaurar la homeostasis (13). En general, la UPR alivia la carga y el daño ER, restaura la síntesis de proteínas y mantiene la función ER. Sin embargo, la activación de UPR prolongada o excesiva puede afectar la función de ER, lo que lleva a una afección conocida como estrés de ER, que puede contribuir a una mayor resistencia al tratamiento, particularmente durante la inmunoterapia y la quimioterapia (14, 15). Estudios recientes han destacado el estrés de ER como una estrategia antitumoral prometedora con un amplio potencial terapéutico (15, 16).
En este estudio, analizamos los datos de SCRNA-Seq de pacientes con CPNC tratados con anticuerpos PD-1/PD-L1 y encontramos que la tioredoxina (TXN) estaba regulada por alza en las células epiteliales pulmonares en las células del adenocarcinoma pulmonar (LUAD) y el carcinoma de células pulmonares (LUXC) (LUXC), sin observar cambios patológicos principales. El sistema TXN juega un papel crucial en la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS), y su inhibición conduce a niveles elevados de ROS, daño oxidativo y muerte celular. Algunas enzimas del sistema TXN ejercen efectos antiapoptóticos a través de interacciones directas con proteínas de señalización clave. Por ejemplo, TXN1 interactúa con la quinasa 1 reguladora de la señal de apoptosis (solicitar 1) para evitar su señalización proapoptótica. PRDX funciona como una chaperona para varios oncogenes y supresores de tumores, como las proteínas quinasas activadas por mitógeno (MAPK) (17), c-myc (18), y homólogo de fosfatasa y tensina (PTEN) (19). Los estudios han demostrado que en las células de leucemia linfocítica crónica, la quinasa Aur desencadena el estrés de ER e induce la apoptosis (20). El estrés ER es inducido por la acumulación de proteínas mal plegadas o dañadas, que activa la vía UPR para aliviar el estrés; Sin embargo, el estrés ER persistente y no resuelto finalmente conduce a la apoptosis celular. La inhibición de TXNRD1 interrumpe el plegamiento de enlaces disulfuro en la sala de emergencias, estableciendo un vínculo directo entre el estrés oxidativo citoplasmático y el estrés de la sala de emergencias (21). Si bien el papel de TXN en los procesos redox se ha estudiado ampliamente, su influencia en la efectividad de la inmunoterapia permanece subexplorada. En este estudio, investigamos más a fondo la expresión y los efectos inmunes de TXN en NSCLC y encontramos que la alta expresión de TXN se asoció con la formación de «tumores fríos», caracterizados por la deficiencia de células T y la baja expresión de receptores de quimiocinas y moléculas inmune moduladoras. Dirigir a TXN podría potencialmente mejorar la efectividad de la terapia ICB en NSCLC.
Materiales y métodos
Análisis de datos de SCRNA-seq terapia NSCLC ICB
El conjunto de datos de terapia ICB NSCLC SCRNA se obtuvo de GSE207422 en la base de datos GEO (22). Este conjunto de datos SCRNA-Seq se origina en los tejidos resecados quirúrgicamente de 12 pacientes con CPNM después del tratamiento. Se descubrió que todos estos pacientes no tenían mutaciones EGFR/ALK. Estos pacientes recibieron terapia neoadyuvante, que incluyó 2 a 4 ciclos (cada ciclo que duró 3 semanas) de anticuerpo PD-1 combinado con quimioterapia basada en platino. Después del tratamiento, las muestras se clasificaron en dos grupos en función de la evaluación patológica: respuesta patológica principal (MPR, N = 4) y respuesta patológica no mayor (NMPR, N = 8).
El análisis se realizó utilizando el paquete Seurat en R (23,24,25), generando una matriz de identificador molecular (UMI) único para cada muestra. Durante el control de calidad (QC), las células se excluyeron en función de los siguientes criterios: menos de 500 genes expresados, más del 20% de UMI de genes mitocondriales, más del 50% de los genes ribosómicos o una puntuación de genes de limpieza <1 (ACTB, GAPDH, MALAT1). Los dobletes se detectaron y eliminaron usando Scrublet (versión 0.2.1) con una tasa de doblete esperada de 0.025 y un umbral seleccionado manualmente. La matriz de expresión génica se normalizó utilizando la función normalizada, y la variación de muestra cruzada se ajustó utilizando el flujo de trabajo de integración basado en el anclaje de Seurat. Los datos integrados se utilizaron para la reducción y agrupación de la dimensionalidad, visualizadas a través de PCA y UMAP. Los grupos de células se asignaron a linajes específicos basados en la abundancia de genes del marcador, con marcadores identificados utilizando la función FindallMarkers. Las células epiteliales se extrajeron para el análisis aguas abajo. El análisis de expresión diferencial se realizó utilizando la función FindallMarkers, comparando la expresión génica entre grupos. El análisis de enriquecimiento de la vía se realizó con el paquete GSVA (versión 1.38.2) basado en datos de SCRNA-seq (26).
Evaluación de las características inmunológicas del TME en TCGA-LUAD y TCGA-LUSC
La expresión de ARNm y los datos de TMB para TCGA-LUAD y TCGA-LUSC se recuperaron de la plataforma UCSC Xena (https://xena.ucsc.edu/). Las diferencias en la infiltración de células inmunes se evaluaron utilizando un análisis de enriquecimiento de conjunto de genes de una sola muestra (SSGSEA) con el paquete «GSVA». El algoritmo estimado se usó para calcular las puntuaciones del estroma, inmune y estimado para cada muestra basada en SSGSEA. Los puntajes del ciclo de inmunidad al cáncer para TCGA-LUAD y TCGA-LUSC se obtuvieron de la base de datos de punta (http://biocc.hrbmu.edu.cn/tip/). Recolectamos datos de artículos publicados sobre inmunomoduladores, incluidos los patrones moleculares asociados al daño, las moléculas de MHC, los receptores, las quimiocinas, los inmunoestimulantes y los puntos de control inmunes inhibitorios con potencial terapéutico. Para investigar el papel de TXN en la regulación de las características inmunes del microambiente tumoral en TCGA-LUAD y TCGA-LUSC, realizamos un análisis de correlación de Pearson para examinar la correlación entre la expresión de TXN y los conjuntos de genes relacionados con el inmune mencionados anteriormente.
Verificación del papel de TXN a nivel de células individuales en la regulación del microambiente inmune de NSCLC
El conjunto de datos utilizado para validar la expresión de TXN y las características inmunológicas de TME se derivaron del estudio de Philip et al. (27). El control de calidad de los datos se realizó utilizando los mismos métodos y parámetros que los utilizados para el conjunto de datos ICI de SCRNA-Seq mencionado anteriormente. El valor de corte para la expresión de TXN se determinó en función de …
(Tagstotransilate) Terapia de bloqueo de punto de control inmune (T) Tiorredoxina (TXN) (T) Sistema de neumología/respiratorio
