Op Aptamer gebaseerde strategieën om immunotherapie in TNBC te stimuleren Deel 1

Eenvoudige samenvatting:

Triple-negatieve borstkanker (TNBC) is een agressief subtype van borstkanker met slechte resultaten en beperkte therapeutische opties. Het wordt gekenmerkt door een meer uitgesproken immunogeniciteit in vergelijking met andere subtypes van borstkanker, wat suggereert dat immunotherapie een levensvatbare strategie is. Aptameren zijn korte oligonucleotiden die, vergelijkbaar met antilichamen, hun eiwitdoelwit met hoge specificiteit en affiniteit herkennen. In vergelijking met antilichamen bieden ze echter verschillende voordelen in termen van grootte, productie, modificatie en stabiliteit, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor de ontwikkeling van nieuwe gerichte kankertherapieën. Onlangs zijn effectieve op aptameer gebaseerde strategieën ontwikkeld om een ​​immuunreactieve en kankerbestrijdende tumormicro-omgeving te herstellen. Hier bespreken we de meest recente benaderingen gericht op het gebruik van aptameren om de immuunrespons tegen kanker in TNBC te verbeteren of te herstellen.

Triple-negatieve borstkanker is een subtype van borstkanker dat moeilijk te behandelen is en vatbaar is voor herhaling en metastase en nauw verwant is aan immuniteit.

Studies hebben aangetoond dat triple-negatieve borstkanker significant verschilt van andere vormen van borstkanker op immunologisch niveau. Triple-negatieve borstkanker heeft een hoge mate van infiltratie van immuuncellen en een sterke ontstekingsreactie, wat kan leiden tot meer moeilijkheid bij de behandeling en verhoogde recidiefpercentages. Bovendien kunnen bepaalde eiwitmoleculen op het oppervlak van triple-negatieve borstkanker antigeenpresentatie door het immuunsysteem induceren, wat de immuunrespons verder stimuleert.

Daarom wordt momenteel gewerkt aan triple-negatief borstkankeronderzoek met immunotherapie als hoofdaanpak. Een van de onderzoeksrichtingen is het gebruik van immuunmonitoring om de werkzaamheid van immunotherapie en de immuunstatus van patiënten te monitoren; de andere onderzoeksrichting is het ontwikkelen van specifieke immuuncellen, vaccins en immunomodulerende geneesmiddelen voor triple-negatieve borstkanker om de rol van het immuunsysteem te bevorderen. Hieruit weten we dat immuniteit erg belangrijk is. Cistanche kan de immuniteit aanzienlijk verbeteren. De polysacchariden in vlees kunnen de immuunrespons van het menselijke immuunsysteem reguleren, het stressvermogen van immuuncellen verbeteren en het bacteriedodende effect van immuuncellen versterken.

Klik op cistanche deserticola-supplement

Abstract:

Het immuunsysteem (IS) kan een cruciale rol spelen bij het voorkomen van de ontwikkeling en progressie van tumoren, wat de afgelopen jaren heeft geleid tot de ontwikkeling van effectieve kankerimmunotherapieën. Desalniettemin blijft immuunontduiking, het vermogen van tumoren om destructieve immuniteit van de gastheer te omzeilen, een van de belangrijkste obstakels die moeten worden overwonnen om het succes van de behandeling te maximaliseren. In deze context zijn veelbelovende strategieën gericht op het hervormen van de tumor-immuun micro-omgeving en het bevorderen van antitumorimmuniteit snel in opkomst. Triple-negatieve borstkanker (TNBC), een agressief subtype van borstkanker met slechte resultaten, is zeer immunogeen, wat suggereert dat immunotherapie een levensvatbare strategie is.

Als bewijs hiervan zijn recent al twee immunotherapieën de standaardbehandeling geworden voor patiënten met PD-L1-tumoren, die echter een laag percentage van de patiënten vertegenwoordigen, waardoor actievere immunotherapeutische benaderingen noodzakelijk zijn. Aptameren zijn korte, zeer gestructureerde, enkelstrengige oligonucleotiden die met hoge affiniteit en specificiteit aan hun eiwitdoelen binden. Ze worden op dezelfde manier voor therapeutische doeleinden gebruikt als monoklonale antilichamen; dus worden verschillende op aptameer gebaseerde strategieën actief onderzocht om de reactie van de IS tegen kankercellen te stimuleren. Deze review is bedoeld om het potentieel te bespreken van de recent gerapporteerde op aptameer gebaseerde benaderingen om de IS te stimuleren om TNBC te bestrijden.

Trefwoorden:

immuunsysteem; immunotherapie; aptamer; TNBC; actieve kankerbestrijding.

1. Inleiding

Triple-negatieve borstkanker (TNBC) is een agressief subtype van borstkanker (BC) dat goed is voor ongeveer 10-20 procent van alle gediagnosticeerde BC's. Het treft over het algemeen jongere vrouwen, heeft meer kans op herhaling en wordt geassocieerd met een slechtere algehele overlevingskans in vergelijking met andere BC-subtypen [1,2]. De term TNBC verwijst naar een heterogene groep tumoren met verschillende histologische, genomische en immunologische kenmerken en respons op therapie, die het ontbreken van oestrogeenreceptor, progesteronreceptor en epidermale groeifactorreceptor 2 (HER2) gemeen hebben; TNBC-patiënten komen dus niet in aanmerking voor hormoon- of anti-HER2-therapie [2,3].

Op basis van genexpressieprofilering, Lehman et al. [4] classificeerde TNBC aanvankelijk in zes verschillende moleculaire subtypen, namelijk basaalachtig 1 (BL1), basaalachtig 2 (BL2), immunomodulerend (IM), mesenchymaal (M), mesenchymaal stamachtig (MSL) en luminaal androgeen receptor (LAR). Vervolgens werden de IM- en MSL-subtypen uit de initiële classificatie verwijderd omdat werd erkend dat hun transcriptomische kenmerken niet waren afgeleid van tumorcellen, maar van respectievelijk tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL's) en tumor-geassocieerde stromacellen, overvloedig aanwezig in de TNBC tumor micro-omgeving (TME) [5].

Een andere classificatie voor TNBC werd voorgesteld door Burstein et al. [6], die vier door Lehman gerapporteerde subtypen bevestigde: LAR, M en twee BL. Basale subtypes beschreven door Burstein, gebaseerd op immuunsignalering, zijn onderverdeeld in basaalachtige immuunonderdrukte, die downregulatie vertoont van B-cel-, T-cel- en natural killer (NK) cel-immuunregulerende routes en cytokineroutes, en basaalachtige immuungeactiveerd, dat wordt gekenmerkt door opwaartse regulatie van genen die B-cel-, T-cel- en NK-celfuncties regelen. Burstein en collega's toonden aan dat immunosuppressieve en immuungeactiveerde tumoren respectievelijk de slechtste en de beste prognoses hebben. Beide classificaties benadrukken de signatuur van het immuunsysteem (IS) als een belangrijke prognostische factor in TNBC en een potentieel doelwit bij de behandeling van sommige TNBC-subtypes.

De beperkte opties van moleculaire therapieën en de zeer heterogene aard van deze tumoren maken TNBC de meest uitdagende BC om te behandelen. Tot op heden blijft de standaardbehandeling voor zowel vroege als gevorderde TNBC chemotherapie, meestal met gecombineerde regimes van taxaan, anthracycline, cyclofosfamide, cisplatine en fluorouracil [7,8]. Helaas wordt de werkzaamheid van chemotherapie beperkt door de hoge toxiciteit voor normale cellen [9]. Bovendien heeft TNBC na een korte initiële reactie op de behandeling de neiging om weer op te duiken in een agressievere en chemoresistente vorm, met een significant hoog pathologisch remissiepercentage [10]. Daarom is het steeds noodzakelijker om specifieke moleculaire handtekeningen te identificeren die kunnen worden gericht om nieuwe effectieve behandelingen voor TNBC vast te stellen. Jaren van intens onderzoek naar TNBC leidden tot de identificatie van de eerste moleculaire therapieën.

De eerste klinisch gevalideerde biomarker voor TNBC-therapie was de BRCA-mutatiestatus. Tot 19 procent van de TNBC-patiënten dragen mutaties in genen die coderen voor BRCA1 en BRCA2, eiwitten die betrokken zijn bij het herstel van dubbelstrengige DNA-breuken, resulterend in gevoeligheid voor poly-ADP-ribosepolymerase (PARP)-remmers [2,11]. In 2018 keurde de Food and Drug Administration (FDA) twee PARP-remmers goed, Olaparib [12,13] en Talazoparib [14], als monotherapie voor de behandeling van patiënten met BRCA-gemuteerde tumoren. Momenteel wordt de werkzaamheid van PARP-remmers ook onderzocht in BRCA wild-type TNBC [15].

TNBC is meer immunogeen dan andere BC-subtypen vanwege de hoge neiging om neoantigenen te genereren die door de adaptieve IS als "niet-zelf" kunnen worden herkend [16] en de aanwezigheid van immuuncelinfiltraten, die verantwoordelijk zijn voor het ontwikkelen van antitumor immuunresponsen [17, 18]. Bovendien brengt ongeveer 20 procent van TNBC anti-geprogrammeerde celdood-ligand 1 (PD-L1) tot expressie [19], een oppervlakte-eiwit dat geprogrammeerde celdood-eiwit 1 (PD-1)-receptoren op TIL's bindt, waardoor hun activiteit. Op deze manier induceert de PD-1/PD-L1-as een immunosuppressieve TME die verantwoordelijk is voor ontwijking van het immuunsysteem van de tumor. Al deze kenmerken zijn fundamentele voorwaarden om baat te hebben bij immunotherapie. In 2019 keurde de FDA inderdaad de eerste immunotherapie goed met anti-PDL1 Atezolizumab monoklonaal antilichaam (mAb) voor de behandeling van PD-L1-positieve inoperabele, lokaal gevorderde en gemetastaseerde TNBC in combinatie met nab-paclitaxel [20,21 ].

In de volgende 2 jaar werd Pembrolizumab, een anti-PD-1 mAb, ook goedgekeurd door de FDA in combinatie met standaardchemotherapie: eerst, in 2020, voor patiënten met lokaal recidiverende inoperabele of gemetastaseerde TNBC en later, in 2021, voor nieuw gediagnosticeerde en operabele TNBC in een vroeg stadium door het antilichaam toe te voegen aan zowel neoadjuvante als adjuvante chemotherapie [22]. De genoemde therapieën zijn echter alleen goedgekeurd voor TNBC die hoge niveaus van PD-L1 tot expressie brengen, waardoor het noodzakelijk is om nieuwe strategieën te vinden om de toepassingen van immunotherapie voor TNBC uit te breiden.

Meer recentelijk keurde de FDA het eerste antilichaam-geneesmiddelconjugaat (ADC) goed als tweedelijnsbehandeling voor patiënten met niet-reseceerbare lokaal gevorderde of gemetastaseerde TNBC die twee of meer eerdere systemische therapieën hebben gekregen, waarvan ten minste één voor gemetastaseerde ziekte.

De naam van dit ADC is Sacituzumab govitecan, dat is samengesteld uit een gehumaniseerd antilichaam van het trofoblastceloppervlak -2 dat via een linker is gekoppeld aan de SN-38 payload, de actieve metaboliet van de topoisomerase 1-remmer irinotecan [23 ].

Oligonucleotide aptameren zijn zeer selectieve verbindingen die opkomen als alternatief voor of aanvulling op mAb's voor actieve kankerbestrijding, en de toepassing van aptameren als innovatieve therapeutische middelen bij verschillende menselijke kankers, waaronder TNBC, neemt snel toe [24]. In deze review bespreken we eerst de kenmerken van aptameren tegen kankergerelateerde biomarkers als innovatieve therapieën. Vervolgens zullen we ons concentreren op de recentelijk opgekomen aptameer-gebaseerde strategieën die immuunontduiking kunnen voorkomen en immuunresponsen tegen kanker kunnen stimuleren, waarbij we hun potentieel bespreken om TNBC in de volgende toekomst te beheersen.

2. Aptameren voor gerichte kankertherapie

Aptameren zijn synthetische, korte, enkelstrengige DNA- of RNA-oligonucleotiden die zich vouwen tot unieke driedimensionale (3D) structuren die met hoge affiniteit en specificiteit interageren met doelwitten van verschillende aard. Aptameren werden voor het eerst ontdekt in 1990 toen twee artikelen [25,26] de in vitro SELEX-technologie (systematische evolutie van liganden door exponentiële verrijking) beschreven voor het genereren van aptameren en de term aptameer introduceerden, die is afgeleid van het Latijnse woord "Aptus" (passen ) en het Oudgriekse woord "meros" (deel), wat dus "passende delen" betekent (Figuur 1).

Figuur 1. Schematische weergave van aptameerbinding aan zijn doel en belangrijkste stappen van de SELEX-methode. (a) De aptameer neemt een 3D-structuur aan om zich aan zijn doelwit te binden; (b) De SELEX begint met willekeurige bibliotheken van ssDNA- of RNA-sequenties en omvat herhaalde ronden van binding aan het doelwit, verdeling van de aan het doelwit gebonden sequenties van ongebonden en amplificatie van de gebonden sequenties. Ten slotte wordt de verrijkte bibliotheek geanalyseerd door klonen en sequentiëring of, in de meest recente benaderingen, worden liganden met hoge affiniteit geïdentificeerd door sequentiëring van de volgende generatie (NGS) en bio-informatica. Gemaakt met BioRender.com (geraadpleegd op 2 maart 2023).

De in vitro selectie begint met het genereren van een combinatorische bibliotheek van oligonucleotiden, die elk een centrale willekeurige sequentie bevatten, ongeveer 20-100 nucleotiden lang, geflankeerd door twee vaste regio's die nodig zijn voor het hybridiseren van primers tijdens amplificatie en in vitro transcriptie (om RNA-aptameren te selecteren ). De bibliotheek wordt geïncubeerd met een doelwitmolecuul en er wordt een partitioneringsstap uitgevoerd om de aan het doelwit gebonden oligonucleotiden te scheiden van ongebonden niet-specifieke sequenties. Doelwitten voor SELEX kunnen peptiden, eiwitten, metabolieten, koolhydraten, kleine organische moleculen, andere gestructureerde RNA's en zelfs hele cellen of organismen zijn, en verschillende selectieschema's die tot nu toe zijn beschreven, aangepast aan de aard van het doelwit [27-29] . Eenmaal geëlueerd van het doelwit, worden de sequenties direct geamplificeerd door PCR in het geval van DNA-SELEX of eerst omgekeerd getranscribeerd en vervolgens geamplificeerd in het geval van RNA-SELEX. De geamplificeerde sequenties worden gebruikt om een ​​nieuwe oligonucleotidenbibliotheek te genereren, die aan een verdere selectieronde wordt onderworpen. Door meerdere ronden van incubatie, partitie en amplificatie te herhalen, leidt dit proces tot het genereren van sequenties met hoge affiniteit en specificiteit voor het doelwit (Figuur 1).

Aptameren kunnen worden beschouwd als de nucleïnezuurversie van eiwitantilichamen omdat ze een hoge bindingsaffiniteit en specificiteit voor het doelwit met hen delen (Kd-waarden, 10−8–10−12 M) en, analoog aan antilichamen, een verscheidenheid aan toepassingen hebben als herkenningselementen, waaronder therapieën, biosensoren en diagnostiek [30].

Aptameren maken onderscheid tussen zeer vergelijkbare leden van dezelfde eiwitfamilie, eiwitisovormen en ook eiwitten die verschillen in een enkel aminozuur [27]. Door een contrasterende SELEX-screening met agarosekorrels en magnetische korrels gekoppeld aan respectievelijk wildtype en mutante eiwitten, zijn bijvoorbeeld RNA-aptameren gegenereerd die in staat zijn te binden aan p53R175, een van de hotspots van p53-mutatie, waardoor het mutante eiwit wordt onderscheiden van wildtype p53 [31].

Aptameren kunnen op verschillende manieren als antikankertherapie werken (Figuur 2).

Figuur 2. Op aptameer gebaseerde therapie tegen kanker. (a) Antagonistische therapie: aptameren binden zich aan kankerceloppervlakdoelen, waardoor protumorale routes worden geremd. (b) Gerichte medicijnafgifte: aptameren geconjugeerd aan met medicijnen beladen nanodeeltjes of gekoppeld aan medicijnen binden aan doelwitten op het celoppervlak en internaliseren zich in kankercellen, wat resulteert in selectieve intracellulaire medicijnafgifte. (c) Gentherapie: aptameren versieren kleine interfererende RNA (siRNA)-geladen nanodeeltjes of direct geconjugeerd aan siRNA, binden aan celoppervlakdoelen en internaliseren in kankercellen, resulterend in selectieve genuitschakeling. (d) Immunotherapie: aptameren stimuleren immuuncellen tegen kankercellen (zie tekst voor details). Gemaakt met BioRender. com (geraadpleegd op 2 maart 2023).

Zoals het geval is voor een antilichaam, berust de werking van de aptameer als een kankertherapeutisch middel op zijn vermogen om zich te binden aan een kankergerelateerd eiwitdoelwit en de juiste werking ervan te verstoren, waardoor uiteindelijk de ontwikkeling en progressie van de tumor wordt geremd [27,32]. Als alternatief, vergelijkbaar met mAb's gekoppeld aan payloads in ADC [33], kunnen aptameren tegen unieke biomarkers voor kanker worden toegepast als middelen tegen kanker door ze te gebruiken als richtmiddelen om therapeutische moleculen specifiek naar tumorlocaties te transporteren [28,34]. In dit opzicht heeft het vermogen van een subset van celgerichte aptameren om zich actief in doelcellen te internaliseren via receptor-gemedieerde endocytose of micropinocytose [35,36] een gebied van intens onderzoek aangewakkerd gericht op het ontwikkelen van slimme aptameer-gebaseerde modaliteiten voor gerichte TNBC. behandeling door conjugatie-aptameren met chemotherapeutica [37], therapeutische RNA's [38], kleine remmers [39] of nanosystemen geladen met medicijnen [40,41], die de cel moeten binnendringen om hun antikankerfunctie uit te oefenen.

Bovendien proberen recente benaderingen ook om de aptameren de effectorfuncties te verlenen, typisch voor het antilichaam, van activering van het complementsysteem [42]. Bovendien kunnen methoden voor radiolabeling die op antilichamen worden toegepast gemakkelijk worden gebruikt voor het conjugeren van aptameren met radionucliden, en de resulterende conjugaten hebben een groot potentieel voor innovatieve theranostische toepassingen [43]. Zelfs als aptameren qua werking kunnen worden vergeleken met antilichamen, lijdt het geen twijfel dat ze verschillende voordelen hebben om met succes traditionele antilichamen voor actieve kankerbestrijding te vervangen of aan te vullen (Tabel 1) [44,45].

Ten eerste hebben ze kleinere afmetingen (5-15 kDa) en flexibelere structuren in vergelijking met klassieke antilichamen waardoor ze gemakkelijker solide tumoren kunnen binnendringen en zich kunnen binden aan kleine en verborgen doelen die anders niet toegankelijk zijn voor antilichamen [46]. Belangrijk is dat de productie van geïdentificeerde aptameren door chemische synthese het mogelijk maakt om variabiliteit van batch tot batch te vermijden en dure en arbeidsintensieve stappen te overwinnen die nodig zijn voor de productie van antilichamen.

For more information:1950477648nn@gmail.com