PRACA POGLĄDOWA

REVIEW ARTICLE

WYBRANE MECHANIZMY INDUKUJĄCE OPORNOŚĆ NA IMMUNOTERAPIĘ U CHORYCH NA RAKA JAJNIKA

SELECTED MECHANISMS INDUCING RESISTANCE TO IMMUNOTHERAPY IN PATIENTS WITH OVARIAN CANCER

Natalia Pietrzyk1, Patrycja Piętak1, Anna Pawłowska1, Dorota Suszczyk1, Agata Chudzik1, Jan Kotarski2, Iwona Wertel1

1PRACOWNIA IMMUNOLOGII NOWOTWORÓW, I KATEDRA I KLINIKA GINEKOLOGII ONKOLOGICZNEJ I GINEKOLOGII, UNIWERSYTET MEDYCZNY W LUBLINIE, LUBLIN, POLSKA

2I KATEDRA I KLINIKA GINEKOLOGII ONKOLOGICZNEJ I GINEKOLOGII, UNIWERSYTET MEDYCZNY W LUBLINIE, LUBLIN, POLSKA

Streszczenie

W ostatnich latach obserwuje się intensywny rozwój terapii immunologicznych w leczeniu nowotworów złośliwych. Wśród badanych strategii leczenia znajdują się m.in. specyficzne przeciwciała monoklonalne, terapia adoptywna, a także szczepionki przeciwnowotworowe. Wiązane są duże nadzieje na wykorzystanie immunoterapii w leczeniu najbardziej złośliwych i śmiertelnych nowotworów, takich jak rak jajnika. Jednakże trwające badania wykazują jedynie nieznaczne wydłużenie przeżycia chorych. Jako możliwą przyczynę niepowodzenia wymienia się istnienie barier immunoterapii, które wynikają z niskiej immunogenności komórek raka jajnika, występowania zmienności mutacji, a także obecności specyficznego, immunosupresyjnego mikrośrodowiska nowotworowego, które ułatwia progresję nowotworu. W niniejszej pracy przedstawiono wybrane mechanizmy oporności nowotworów na terapię immunologiczną. W celu rozwoju skutecznych strategii leczenia ważne jest szczegółowe poznanie zarówno mechanizmów prowadzących do wystąpienia prawidłowej odpowiedzi na leczenie, jak i odpowiedzialnych za niepowodzenia terapeutyczne, wynikające z oporności na terapię.

Słowa kluczowe: rak jajnika, immunoterapia, mechanizmy oporności, mikrośrodowisko nowotworowe

Abstract

Recently, the intensive development of immunotherapies in the treatment of malignant tumors has been observed. The investigated treatment approaches including specific monoclonal antibodies, adoptive therapy and also anticancer vaccinations. The implementation of immunotherapy seems to be promising in treatment of the most malignant and fatal tumors including ovarian cancer. However, current findings have shown only a nonsignificant improvement of patients’ survival. The possible cause of failure may be immunotherapy barriers that are a result of low immunogenicity level of ovarian cancer cells, mutation variability, and also the presence of a specific, immunosuppressive tumor microenvironment, which stimulates the cancer progression. The review presents the selected mechanisms of tumor resistance to immunological therapy. In order to project effective treatment approaches, it is necessary to understand both, mechanisms leading to the correct response for the treatment and causing therapeutic failures, resulting from resistance to therapy.

KEY WORDS: ovarian cancer, immunotherapy, resistance mechanisms, tumor microenvironment

Wiad Lek 2019, 72, 7, 1397-1402

WSTĘP

Rak jajnika (OC − ovarian cancer) cechuje się największą śmiertelnością wśród nowotworów złośliwych narządu rodnego kobiet. Pomimo agresywnych terapii, łączących leczenie chirurgiczne oraz adjuwantową chemioterapię, 5-letnie przeżycie w III i IV stopniu zaawansowania według Międzynarodowej Federacji Ginekologii i Położnictwa (FIGO − International Federation of Gynecology and Obstetrics) wynosi poniżej 25%. U ponad 80% pacjentek ostatecznie rozwija się oporność na leczenie chemioterapeutyczne [1]. Wyniki ostatnich badań klinicznych pokazują, że włączanie nowych leków, takich jak przeciwciała monoklonalne, nie powoduje statystycznie istotnego wydłużenia całkowitego przeżycia chorych. Dlatego projektowanie nowych terapii oraz poznanie przyczyn lekooporności jest bardzo istotne dla zwiększenia skuteczności terapii [1].

Spektakularne wyniki leczenia inhibitorami punktów kontrolnych uzyskano w czerniaku, raku nerki oraz niedrobnokomórkowym raku płuca, zaś wyniki w leczeniu OC są jedynie obiecujące. Prawdopodobnie jest to spowodowane barierami immunoterapii, do których zaliczamy niską immunogenność raka jajnika i zmienność mutacji (pojawianie się nowych mutacji i wariantów genetycznych opornych na rozpoznawanie przez układ immunologiczny). Ponadto, ekspresję wielu receptorów hamujących na limfocytach infiltrujących (TILs − tumour-infiltrating lymphocytes) raka jajnika, kompensacyjną ekspresję innych punktów kontroli, podczas gdy jeden z nich jest blokowany oraz aktywność populacji immunosupresyjnych, takich jak: komórki T regulatorowe (Tregs), komórki supresyjne pochodzące z linii mieloidalnej (MDSCs − myeloid-derived suppressor cells) oraz makrofagi związane z nowotworem (TAMs − tumour-associated macrophages) [1].

W celu lepszego zrozumienia wpływu mikrośrodowiska nowotworowego na regulację odpowiedzi przeciwnowotworowej przeprowadzono liczne badania. Sato i wsp. [2] przeanalizowali zależność między obecnością TILs a całkowitym czasem przeżycia chorych na raka jajnika. Autorzy wykazali, że pacjentki z wysokim odsetkiem limfocytów T CD8+ przeżywają średnio 55 miesięcy, natomiast niższy odsetek komórek CD8+ wiąże się z krótszym czasem przeżycia, wynoszącym średnio 26 miesięcy [2]. Metaanaliza dziesięciu badań klinicznych przeprowadzona przez Hwang i wsp. [3] potwierdziła obserwację, że niższy odsetek TILs związany jest z krótszym przeżyciem chorych [1]. Pozwoliło to na wyciągnięcie wniosku, że immunoterapia nowotworów jest procesem wieloetapowym. W celu uzyskania optymalnej odpowiedzi immunologicznej należy zapewnić odpowiednią liczbę limfocytów T efektorowych, skutecznie rozpoznających specyficzne antygeny oraz mających zdolność migracji do środowiska nowotworowego, a także przełamania tolerancji immunologicznej i aktywnego działania przeciwnowotworowego [1].

NEGATYWNE REGULATORY ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ

Komórki nowotworowe wykorzystują także naturalnie występujące mechanizmy kontrolne układu immunologicznego, aby uniknąć odpowiedzi immunologicznej. Należą do nich immunologiczne punkty kontrolne (immune-checkpoints).

Szlak programowanej śmierci komórki PD-1/PD-L1 (programmed cell death protein 1/ programmed cell death-ligand 1) ogrywa kluczową rolę w kontroli interakcji między limfocytami T a innymi komórkami [4]. Receptory transbłonowe PD-1, wykrywane są głównie na aktywowanych limfocytach T i ulegają interakcji z białkiem PD-L1, którego ekspresję wykazano na komórkach nowotworowych oraz prezentujących antygen (APCs − antigen presenting cells). Prowadzi to do dezaktywacji limfocytów T i zahamowania odpowiedzi immunologicznej [4, 5]. Nadekspresja ligandu PD-L1 na komórkach nowotworowych prowadzi do upośledzenia funkcji cytotoksycznych limfocytów T [4]. Wykrycie ekspresji PD-L1 na powierzchni komórek OC pozwoliło na zaprojektowanie badań przedklinicznych i klinicznych z zastosowaniem przeciwciał monoklonalnych (mAbs − monoclonal antibodies) anty-PD-1 oraz anty-PD-L1. Aktualnie prowadzone badania z ich wykorzystaniem w terapii OC znajdują się na wczesnym etapie zaawansowania (głównie I i II faza badań klinicznych). Badane są zarówno mAbs skierowane przeciwko receptorowi PD-1 tj. niwolumab, pembrolizumab, jak i przeciwko ligandowi PD-L1 tj. awelumab, durwalumab, atezolizumab. Żaden z wymienionych immunoterapeutyków nie jest zatwierdzony przez FDA w terapii raka jajnika. W prowadzonych badaniach odsetek obiektywnych odpowiedzi na leczenie (OR − overall response), który jest sumą odpowiedzi całkowitej (ang. complete remission) na (CR – complete remission) i częściowej (PR − partial remission) waha się od 5,9% do 15% [6]. Niezadawalające wyniki kliniczne skłaniają badaczy do poszukiwania bardziej efektywnych terapii, jakimi wydają się być terapie skojarzone, a także do odpowiedzi na pytanie, jakie mechanizmy obronne komórki nowotworowej prowadzą do powstania oporności na stosowane terapie?

U chorych na czerniaka wykazano, że rodzaj odpowiedzi klinicznej indukowanej w efekcie blokady PD-1, jest zależny od obecności limfocytów T infiltrujących i ekspresji PD-L1 w mikrośrodowisku guza. Na tej podstawie wyodrębniono cztery typy oporności u chorych na nowotwór (Ryc. 1) [7].

Szlak PD-1/PD-L1 jest obiecującym celem immunoterapii w nowotworach, a profil ekspresji PD-L1 w odniesieniu do TILs okazuje się być ważną determinantą odpowiedzi klinicznej. Wykazano, iż blokada szlaku PD-1/PD-L1 jest najbardziej skuteczna w przypadku obecności limfocytów CD8+ i ekspresji PD-L1. Taube i wsp. jako pierwsi wykazali, że wydzielany przez limfocyty T IFN-γ stanowi jeden z czynników zwiększających ekspresję PD-L1 na komórkach nowotworowych, dostarczając bezpośredniego dowodu na mechanizm oporności adoptywnej za pośrednictwem IFN-γ [8]. Oceniając poziom ekspresji PD-L1 na komórkach guza i odpowiedź na blokadę PD-1 wykazano, że PD-L1 ulega indukowanej ekspresji najczęściej przy infiltracji limfocytami T i zwiększeniu stężenia IFN-γ. Natomiast kolokalizacja PD-L1, PD-1 i komórek T CD8+ w guzie jest związana z bardziej efektywną odpowiedzią na blokadę PD-1.

PD-L1 może również ulegać konstytutywnej ekspresji na drodze różnych mechanizmów. Dotychczas nie zostało wyjaśnione, czy obecność jedynie PD-L1 przy jednoczesnym braku TILs jest korzystnym, czy też niekorzystnym zjawiskiem w przypadku terapii blokującej PD-1. Biorąc pod uwagę powyższe, w nowotworach, które wykazują silną ekspresję PD-L1, ale nie są nacieczone przez limfocyty T CD8+, nie dojdzie do odpowiedzi na tę terapię. Co interesujące, wyjątkiem jest chłoniak Hodgkina, w którym komórki Reed-Stenberga mają amplikon PDJ warunkujący konstytutywną ekspresję PD-L1. W przypadku tego nowotworu stwierdzono lepsze efekty przeciwnowotworowe monoterapii anty-PD-1 [9].

Webb i wsp. dowiedli, że w raku jajnika receptor PD-1 ulega selektywnej ekspresji na TILs w lokalizacji śródnabłonkowej. Autorzy wykazali, że receptor PD-1 ulega koekspresji z cząsteczką CD103, podjednostką integryny, która ułatwia infiltrację guza przez TILs [10]. W przeprowadzonym badaniu wykazano ekspresję PD-L1 na makrofagach związanych z nowotworem (ang. tumor-associated) na (TAMs) i była ona silnie związana z TILs oraz powszechna we wszystkich typach histologicznych raka jajnika. Ponadto, ekspresja PD-L1 była wyższa na TAMs niż na komórkach nowotworowych. Jedynie 13,2% guzów o wysokim stopniu złośliwości (HGSC − high grade serous carcinoma,) wykazywało ekspresję PD-L1. Wszystkie z nich były infiltrowane przez makrofagi PD-L1+ [10]. Odkrycia Webb i wsp. definiują TAMs jako główne źródło ekspresji PD-L1 w raku jajnika i demonstrują pozytywną zależność pomiędzy ekspresją PD-L1, TILs i przeżyciem pacjentek w grupie z surowiczym OC o wysokim stopniu złośliwości, u których wykonano maksymalną cytoredukcję. Zatem zgodnie z koncepcją oporności adoptywnej, ekspresja PD-L1 wydaje się być wskaźnikiem prognostycznie korzystnych odpowiedzi TILs w HGSC.

Aust i wsp. wykazali, że niski odsetek komórek raka jajnika wykazuje ekspresję PD-L1. Co ciekawe, była ona zaobserwowana wyłącznie na komórkach nowotworowych z sąsiadującymi TILs [11]. Guzy oceniano jako pozytywne pod względem PD-L1, jeśli ≥1% komórek nowotworowych w obrębie całego obszaru guza wykazywało ekspresję PD-L1. Analizując wyniki, ekspresję PD-L1 wykazano w 75% guzów pierwotnych oraz w 40% próbek z ognisk przerzutowych. Dodatkowo, autorzy wykazali pozytywną zależność pomiędzy ekspresją PD-L1 a całkowitym czasem przeżycia pacjentek z OC. W przytoczonym badaniu, zarówno w pierwotnych jak i w przerzutowych guzach, zaobserwowano znacznie częstsze występowanie limfocytów CD8+ infiltrujących guza w preparatach z komórkami nowotworowymi wykazującymi ekspresję PD-L1. Ekspresja PD-L1 dodatnio korelowała z limfocytami T CD8+, limfocytami B oraz odsetkiem Tregs we krwi obwodowej. Co ciekawe, konstytutywny i znaczny wzrost ekspresji PD-L1 obserwowano w drugiej wznowie w porównaniu z pierwszym nawrotem i pierwotnymi guzami surowiczymi [11].

CZYNNIKI INDUKUJĄCE EKSPRESJĘ PD-L1

Ekspresja PD-L1 może być indukowana przez cytokiny, takie jak IL-2, IL-7, IL-15, IL-10 i IL-32γ [8]. Poza cytokinami, również hipoksja może indukować ekspresję PD-L1 poprzez szlak czynnika HIF-1α (hypoxia-inducible factor 1α) [12]. Regulacja ekspresji PD-L1 może również różnić się w zależności od typu komórki. Wykazano, że IL-10 i IL-32γ mogą indukować ekspresję PD-L1 na komórkach szpikowych, ale nie na komórkach nowotworowych [12].

Cechą charakterystyczną większości guzów litych jest ich nieprawidłowe unaczynienie. Ułatwia ono ucieczkę nowotworu spod nadzoru immunologicznego, upośledza perfuzję i przedostawanie się leków z krążenia, ograniczając ich działanie przeciwnowotworowe. Nieprawidłowości naczyniowe wynikają z podwyższonych poziomów czynników proangiogennych, takich jak czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF – vascular endothelial growth factor) i angiopoetyna 2 (ANG2). Leki skierowane przeciwko tym cząsteczkom mogą poprawić odpowiedź na terapie. Częściowo jest to spowodowane poprzez normalizację nieprawidłowego unaczynienia, co nasila infiltrację guza przez efektorowe komórki odpornościowe i może przekształcić samoistnie immunosupresyjne mikrośrodowisko guza (TME – tumor microenvironment) w immunokompetentne. Zmienione mikrośrodowisko może modulować aktywność i skuteczność leków oraz komórek układu immunologicznego w guzie [13].

VEGF wykazuje różne aktywności w TME, a jego podwyższone stężenie indukuje immunosupresję związaną z nowotworem za pośrednictwem czterech różnych mechanizmów. Po pierwsze, podwyższony poziom VEGF bezpośrednio hamuje migrację, proliferację i funkcję efektorową limfocytów Tc. Po drugie, VEGF hamuje dojrzewanie komórek dendrytycznych (DCs – dendritic cells) i prezentację antygenu, co tłumi aktywację limfocytów T, hamując odpowiedź immunologiczną. Po trzecie, wysokie stężenie VEGF sprzyja rekrutacji i proliferacji komórek immunosupresyjnych, w tym komórek Tregs, MDSCs i pronowotworowych TAMs. Wreszcie, VEGF promuje angiogenezę, która powoduje nieprawidłowe unaczynienie guza, prowadząc do hipoksji i obniżenia pH w mikrośrodowisku, co sprzyja immunosupresji lokalnej i układowej [13].

ANG2 jest kolejnym kluczowym regulatorem angiogenezy. Jej rola immunomodulująca nie została dobrze poznana. U pacjentek z rakiem jajnika obniżenie stężenia ANG2 w odpowiedzi na hamowanie szlaku VEGF za pomocą sunitynibu koreluje z wydłużeniem czasu przeżycia wolnego od progresji choroby [14]. Wykazano, że ekspresja ANG2 w guzie lub jej stężenie w surowicy krwi korelują z krótszym przeżyciem chorych w różnych typach nowotworów, w tym w raku jajnika. ANG2 może zatem okazać się potencjalnym czynnikiem predykcyjnym i/lub prognostycznym [15].

WYBRANE MECHANIZMY OPORNOŚCI NA LECZENIE ANTYANGIOGENNE

Nowotwory mogą rozwijać oporność na terapię anty-VEGF. Jednym z kluczowych mediatorów tego zjawiska jest hipoksja wywołana ekspozycją na te leki [16]. Wyróżnia się szereg mechanizmów oporności na leczenie antyangiogenne. Należy do nich aktywacja alternatywnych szlaków angiogenezy (takich jak sygnalizacja ANG2/TIE2), zwiększenie inwazyjnego charakteru komórek nowotworowych, rekrutacja proangiogennych komórek szpikowych, zwiększona ilość perycytów w naczyniach krwionośnych guza oraz alternatywne sposoby rekrutacji naczyń (koopcje naczyń) [16]. W badaniach Schmittnaegel i wsp., podwójna terapia antyangiogenna z przeciwciałem anty-VEGF-ANG2 doprowadziła do wzrostu ekspresji PD-L1 na komórkach śródbłonka i komórkach nowotworowych w wielu modelach nowotworów myszy, powodując zahamowanie odpowiedzi przeciwnowotworowej. Jednak równoczesne leczenie przeciwciałem anty-PD-1 pozwala na utrzymanie kontroli nad chorobą nowotworową [17].

Ukierunkowanie terapii zarówno na szlak VEGF, jak i ANG2 jednocześnie, zwiększa skuteczność terapii antyangiogennych. Podwójna blokada VEGF-ANG2 przedłuża okres przeżycia w porównaniu z monoterapią anty-VEGF lub anty-ANG2 w mysich modelach glejaka [18], czerniaka, guzów neuroendokrynnych trzustki i przerzutów lub wczesnych etapów raka piersi, czego nie obserwuje się w raku nerki [13]. Wykazano również, że podwójne hamowanie VEGF-ANG2 jest bardziej skuteczne niż monoterapia anty-VEGF w modelach raka sutka. Świadczy o tym zmniejszone powstawanie przerzutów i mikroprzerzutów [19]. Z kolei w III fazie badania klinicznego TRINOVA-1, w którym kobiety z nawrotem raka jajnika były leczone trebananibem i paklitakselem, tylko pacjentki z wodobrzuszem uzyskały istotną statystycznie poprawę ogólnego czasu przeżycia [20].

Podsumowując, odkrycia te sugerują, że korzyść z podwójnej terapii przeciwangiogennej zależy od typu nowotworu, stopnia progresji choroby, specyficznych cech TME, obecności płynu otrzewnowego, a także dawki i czasu podawania leku. Obecnie prowadzone są próby kliniczne, oceniające podwójne hamowanie VEGF i ANG2 u pacjentów z nowotworami.

Inhibitory punktów kontrolnych i leki antyangiogenne są coraz częściej wykorzystywane i nadal testowane w badaniach klinicznych. Terapia ICB (immune checkpoint blockade) może znacznie wydłużyć czas przeżycia określonej grupy pacjentek, które wykazują trwałą odpowiedź, ale nie poprawia wyników większości chorych. Leki antyangiogenne nieznacznie wydłużają czas przeżycia (od kilku tygodni do kilku miesięcy), przy rzadkich trwałych odpowiedziach. Dostrzegalny jest potencjał terapii kombinowanych, które wydłużają czas przeżycia w porównaniu z monoterapią. Wyniki badań klinicznych wskazują, że potencjalna korzyść z takich terapii wynika z modulacji zarówno układu naczyniowego guza, jak i mikrośrodowiska, w którym nowotwór się rozwija [13]. Immunoterapia opiera się na akumulacji i zwiększeniu aktywności komórek efektorowych układu odpornościowego w TME. W związku z tym łączenie antyangiogennych terapii i terapii celowanych może zwiększyć skuteczność immunoterapii i zmniejszyć ryzyko skutków ubocznych, w szczególności związanych z odpornością, takich jak autoimmunologiczne zapalenie jelita grubego [13].

Makrofagi związane z guzem również wydają się modulować odpowiedź na immunoterapię. Wśród TAMs wyróżnia się makrofagi M1, które są zaangażowane w promowanie odporności przeciwnowotworowej, jak i makrofagi M2, które wykazują właściwości pronowotworowe [21]. Wykazano, że przeprogramowanie pronowotworowych makrofagów M2 w kierunku fenotypu M1 o działaniu przeciwnowotworowym, w dużym stopniu przyczynia się do skuteczności terapeutycznej podwójnej terapii antyangiogennej skierowanej przeciwko VEGF i ANG2 [17, 18]. W celu przezwyciężenia potencjalnego mechanizmu oporności makrofagów, badacze przetestowali blokadę receptora czynnika wzrostu stymulującego kolonie makrofagów (CSF-1R), w mysim modelu raka trzustki. Wykazano zmniejszoną ilość TAM, z późniejszym wzrostem wytwarzania interferonu i ograniczoną progresją guza. Co istotne, blokada PD-1 czy też CTLA-4 nie ograniczały znacząco wzrostu nowotworu w modelu mysim [22]. Jednak blokada CSF-1R w połączeniu z przeciwciałem przeciwko PD-1 lub CTLA-4, (poza gemcytabiną), doprowadziła do częściowej regresji guza [22]. Dane te sugerują, że blokada wywołana przez CSF-1R powodowała redukcję TAMs, co umożliwiło odpowiedź na terapię immunologiczną. W przedklinicznych modelach glejaka niedobór makrofagów i mAbs skierowane przeciwko czynnikowi znosiły korzyści z podwójnego hamowania VEGF-ANG2, potwierdzając tym samym rolę TAMs w pośredniczeniu w efektach leczenia [18].

Rozważając mechanizmy oporności nowotworów należy wspomnieć o oporności adoptywnej. Polega ona na produkcji IFN-γ przez aktywowane limfocyty T infiltrujące guza. Indukuje to ekspresję PD-L1 na komórkach nowotworowych i komórkach układu immunologicznego. Połączenie ligandu PD-L1 z receptorem PD-1 przekazuje sygnał śmierci na wczesnym etapie rozwoju. Komórki, które wykazują zwiększoną ekspresję PD-L1 hamują aktywację limfocytów T, co prowadzi do supresji odpowiedzi przeciwnowotworowej. IFN-γ indukuje skuteczną przeciwnowotworową odpowiedź immunologiczną poprzez zwiększenie ekspresji cząsteczek MHC, stymulację migracji komórek układu immunologicznego oraz bezpośrednią aktywność antyproliferacyjną i proapoptotyczną w stosunku do komórek nowotworowych [23]. Jednak ciągła ekspozycja na IFN-γ może indukować ekspresję PD-L1 i prowadzić do ucieczki komórek nowotworowych spod nadzoru immunologicznego [24].

Układ immunologiczny różnicuje komórki nowotworowe i prawidłowe. Najczęstszy mechanizm tego rozpoznawania jest związany ze zwiększonym ładunkiem mutacyjnym w nowotworach [9]. Mutacje, które pojawiają się w komórce nowotworowej gospodarza i są przenoszone przez większość komórek potomstwa (mutacje klonalne) są bardziej korzystne niż mutacje, które pojawiają się później, w trakcie choroby (mutacje subklonalne). Mutacje subklonalne mogą się różnić w zależności od rodzaju komórek nowotworowych, co powoduje, że leczenie mAbs opartymi na szlaku PD-1/PD-L1 nie jest skuteczne [25].

Najczęstszym powodem, dla którego nowotwór nie ma poprzedzającej infiltracji limfocytami T, jest prawdopodobnie stan niskiej immunogenności wynikający z braku mutacji, które stały się rozpoznawalnymi neoantygenami lub aktywnym środkiem wykluczającym limfocyty T [24]. Niektóre fenotypy nowotworowe mogą przyczyniać się do braku rozpoznawania limfocytów T, np. ekspresja genów szlaku Wnt lub IPRES (wrodzona oporność anty-PD-1/pierwotna oporność na immunoterapię) [9]. Jest również możliwe, że limfocyty T wykazujące aktywność przeciwnowotworową są upośledzone przez punkt kontrolny (np. CTLA-4) lub komórki o właściwościach supresyjnych (MDSCs lub Tregs) mikrośrodowiska guza [24]. Ekspresja hamujących receptorów punktów kontrolnych, takich jak CTLA-4, PD-1, LAG3, TIM3, TIGIT przez komórki T jest mechanizmem, dzięki któremu guzy unikają lub tłumią odporność gospodarza przez negatywną regulację funkcji komórek T. Blokada receptorów za pomocą swoistych przeciwciał ma na celu przywrócenie istniejącej odpowiedzi przeciwnowotworowej. Obecnie trwają badania kliniczne nad wpływem przeciwciał, skierowanych przeciwko PD-1, PD-L1 oraz CTLA-4 u pacjentek z OC. Połączenie terapii anty-CTLA-4 oraz anty-PD-1 i PD-L1 zostało zatwierdzone jako leczenie pierwszego rzutu u pacjentów z zaawansowanym czerniakiem i jest testowane w innych typach nowotworów, z wykorzystaniem różnych dawek i odstępów czasu między anty-CTLA-4 w celu zmniejszenia toksyczności [24]. Mimo, iż terapia mAbs ma wpływ na regresję czerniaka i innych guzów litych, w raku jajnika wskaźniki odpowiedzi były niskie.

Główną przeszkodą w pomyślnym wdrożeniu immunoterapii u pacjentek z rakiem jajnika jest immunosupresyjne mikrośrodowisko guza. Liczne badania ukazały niektóre dominujące mechanizmy oporności immunologicznej w raku jajnika włączając zewnętrzną supresję komórek efektorowych CD8+ przez Tregs, MDSCs [2], deregulację metaboliczną poprzez katabolizm tryptofanu przez 2,3-dioksygenazę indoleaminy (IDO), związanie hamującego receptora PD-1 z ligandem PD-L1 i czynniki hamujące, takie jak TGF-β. Mechanizmy te ułatwiają progresję nowotworu poprzez aktywne hamowanie endogennej odporności przeciwnowotworowej i stanowią ważną przeszkodę, którą należy przezwyciężyć w celu wdrożenia skutecznej immunoterapii [1].

W immunogennym guzie, aby wywołać swoistą odpowiedź limfocytów T, komórki nowotworowe mogą podlegać wielu procesom genetycznym i niegenetycznym, aby uniknąć eliminacji przez układ odpornościowy, określanej jako immunoedycja nowotworowa [9]. Może ona skutkować utratą mutacji najbardziej immunogennych lub mutacją czy też zmniejszoną ekspresją genów zaangażowanych w szlak prezentacji antygenów. Każde z tych zdarzeń może wywołać pierwotną lub nabytą oporność na blokadę PD-1. Silny wpływ mechanizmów immunologicznych może prowadzić do kształtowania mutacyjnego profilu nowotworu, specyficznej delecji ludzkiego antygenu leukocytarnego (HLA) klasy I lub do utraty β-2-mikroglobuliny (B2M). B2M jest niezbędna do syntezy i transportu HLA klasy I na powierzchnię komórki, a jej wrodzony niedobór prowadzi do zaburzeń w rozpoznawaniu Ag przez limfocyty CD8+ [9].

Co ciekawe, wykazano różnice w efektywności leczenia nowotworów, które są nacieczone limfocytami T (tzw. guzów gorących) i zimnych guzów, pozbawionych TILs. Podczas gdy w przypadku guzów gorących skuteczna może być monoterapia, guzy zimne wymagają użycia kombinacji leków, ponieważ nie są rozpoznawane przez komórki układu immunologicznego. Naukowcy zmierzają do transformacji immunologicznie „zimnych” guzów w „gorące”.

Obecnie trwają prace mające na celu opracowanie skutecznych strategii zwalczania oporności na immunoterapię. Leczenie za pomocą molekularnie ukierunkowanej terapii może pomóc w przekształceniu mikrośrodowiska, czego dowodem jest zwiększona ekspresja PD-L1 poprzez zjawisko oporności adoptywnej [8, 26].

Należy pamiętać, że odpowiedź immunologiczna jest dynamiczna i stale ewaluuje u każdego pacjenta, albo w wyniku czynników środowiskowych i genetycznych pacjenta, albo w wyniku interwencji terapeutycznych, w tym chirurgii, chemioterapii, radioterapii i immunoterapii. Zapewnienie korzyści klinicznej dla pacjentów wymaga pełnego zrozumienia mechanizmów, które doprowadziłyby do skutecznej odpowiedzi przeciwnowotworowej, a także różnych czynników wewnętrznych związanych z nowotworem i czynników specyficznych, które skutkują pierwotną, adoptywną i nabytą opornością na immunoterapię. Wyjaśnienie tych mechanizmów ujawni ważne wskazówki dotyczące kolejnych kroków, które należy podjąć, aby potencjalnie znieść oporność na immunoterapię.

Piśmiennictwo

1. Odunsi K. Immunotherapy in ovarian cancer. Ann Oncol. 2017;28:vii1-7.

2. Sato E, Olson SH, Ahn J et al. Intraepithelial CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes and a high CD8+/regulatory T cell ratio are associated with favorable prognosis in ovarian cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102(51):18538-18543.

3. Hwang WT, Adams SF, Tahirovic E, Hagemann IS, Coukos G. Prognostic significance of tumor-infiltrating T cells in ovarian cancer: a meta-analysis. Gynecol Oncol. 2012;124(2):192-198.

4. Pietzner K, Nasser S, Alavi S et al. Checkpoint-inhibition in ovarian cancer: rising star or just a dream? J Gynecol Oncol. 2018;29(6):e93. doi: https://doi.org/10.3802/jgo.2018.29.e93.

5. Piętak P, Pietrzyk N, Pawłowska A et al. The meaning of PD-1/PD-L1 pathway in ovarian cancer pathogenesis. Wiad Lek. 2018;71(5):1089-1094.

6. Gadducci A, Guerrieri ME. Immune Checkpoint Inhibitors in Gynecological Cancers: Update of Literature and Perspectives of Clinical Research. Anticancer Res. 2017;37(11):5955-5965.

7. Teng MW, Ngiow SF, Ribas A, Smyth MJ. Classifying cancers based on T-cell infiltration and PD-L1. Cancer Res. 2015;75(11); 2139-2145.

8. Taube JM, Anders RA, Young GD et al. Colocalization of inflammatory response with B7-h1 expression in human melanocytic lesions supports an adaptive resistance mechanism of immune escape. Sci Transl Med. 2012;4(127):127ra37. doi: 10.1126/scitranslmed.3003689.

9. Ribas A, Wolchok JD. Cancer immunotherapy using checkpoint blockade. Science. 2018;359(6382):1350-1355.

10. Webb JR, Milne K, Kroeger DR, Nelson BH. PD-L1 expression is associated with tumor-infiltrating T cells and favorable prognosis in high-grade serous ovarian cancer. Gynecol Oncol. 2016;141(2):293-302.

11. Aust S, Felix S, Auer K et al. Absence of PD-L1 on tumor cells is associated with reduced MHC I expression and PD-L1 expression increases in recurrent serous ovarian cancer. Sci Rep. 2017; 7:42929. doi: 10.1038/srep42929.

12. Noman MZ, Desantis G, Janji B et al. PD-L1 is a novel direct target of HIF-1alpha, and its blockade under hypoxia enhanced MDSC-mediated T cell activation. J Exp Med. 2014;211:781–790.

13. Fukumura D, Kloepper J, Amoozgar Z, Duda DG, Jain RK. Enhancing cancer immunotherapy using antiangiogenics: opportunities and challenges. Nat Rev Clin Oncol. 2018;15(5):325-340.

14. Bauerschlag DO, Hilpert F, Meier W et al. Evaluation of potentially predictive markers for anti-angiogenic therapy with sunitinib in recurrent ovarian cancer patients. Transl Oncol. 2013;6:305–310.

15. Sallinen H, Heikura T, Laidinen S et al. Preoperative angiopoietin-2 serum levels: a marker of malignant potential in ovarian neoplasms and poor prognosis in epithelial ovarian cancer. Int J Gynecol Cancer. 2010;20:1498–1505.

16. Jain RK. Antiangiogenesis strategies revisited: from starving tumors to alleviating hypoxia. Cancer Cell. 2014;26:605–622.

17. Schmittnaegel M, Rigamonti N, Kadioglu E et al. Dual angiopoietin-2 and VEGFA inhibition elicits antitumor immunity that is enhanced by PD-1 checkpoint blockade. Sci Transl Med. 2017;9:eaak9670. doi: 10.1126/scitranslmed.aak9670.

18. Peterson TE, Kirkpatrick ND, Huang Y et al. Dual inhibition of Ang-2 and VEGF receptors normalizes tumor vasculature and prolongs survival in glioblastoma by altering macrophages. Proc Natl Acad Sci USA. 2016;113:4470–4475.

19. Kienast Y, Klein C, Scheuer W et al. Ang-2–VEGF-A CrossMab, a novel bispecific human IgG1 antibody blocking VEGF-A and Ang-2 functions simultaneously, mediates potent antitumor, antiangiogenic, and antimetastatic efficacy. Clin Cancer Res. 2013;19:6730–6740.

20. Monk BJ, Poveda A, Vergote I et al. Final results of a phase 3 study of trebananib plus weekly paclitaxel in recurrent ovarian cancer (TRINOVA-1): long-term survival, impact of ascites, and progression-free survival-2. Gynecol Oncol. 2016;143:27-34.

21. Chanmee T, Ontong P, Konno K, Itano N. Tumor-associated macrophages as major players in the tumor microenvironment. Cancers. 2014;6:1670–1690.

22. Zhu Y, Knolhoff BL, Meyer MA et al. CSF1/CSF1R blockade reprograms tumor-infiltrating macrophages and improves response to T-cell checkpoint immunotherapy in pancreatic cancer models. Cancer research. 2014;74:5057–5069.

23. Platanias LC. Mechanisms of type-I- and type-II-interferon-mediated signalling. Nat Rev Immunol. 2005;5:375–386.

24. Sharma P, Hu-Lieskovan S, Wargo JA, Ribas A. Primary, Adaptive, and Acquired Resistance to Cancer Immunotherapy. Cell. 2017;168(4):707-723.

25. McGranahan N, Furness AJ, Rosenthal R et al. Clonal neoantigens elicit T cell immunoreactivity and sensitivity to immune checkpoint blockade. Science. 2016;351(6280):1463-1469.

26. Pawłowska A, Suszczyk D, Okła K, Barczyński B, Kotarski J, Wertel I. Immunotherapies based on PD-1/PD-L1 pathway inhibitors in ovarian cancer treatment. Clin Exp Immunol. 2019;195(3):334-344.

Konflikt interesów:

Wszyscy autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Autor korespondujący

Iwona Wertel

Pracownia Immunologii Nowotworów

I Katedry i Kliniki Ginekologii Onkologicznej i Ginekologii

Uniwersytetu Medycznego w Lublinie

ul. Staszica 16, 20-081, Lublin

e-mail: iwonawertel@wp.pl

Nadesłano: 18.04.2019

Zaakceptowano: 20.05.2019

Ryc. 1. Typy oporności na immunoterapię u osób chorych na nowotwór.