Aptamer-baserade strategier för att öka immunterapi i TNBC del 1

Enkel sammanfattning:

Trippelnegativ bröstcancer (TNBC) är en aggressiv bröstcancersubtyp med dåliga resultat och begränsade terapeutiska alternativ. Det kännetecknas av en mer uttalad immunogenicitet jämfört med andra subtyper av bröstcancer, vilket tyder på att immunterapi är en genomförbar strategi. Aptamerer är korta oligonukleotider som, i likhet med antikroppar, känner igen sitt proteinmål med hög specificitet och affinitet. Jämfört med antikroppar har de dock flera fördelar när det gäller storlek, produktion, modifiering och stabilitet, vilket gör dem till utmärkta kandidater för utvecklingen av nya riktade anticancerterapier. Nyligen, för att återställa en immunreaktiv och anticancertumörmikromiljö, har effektiva aptamerbaserade strategier utvecklats. Här diskuterar vi de senaste tillvägagångssätten som syftar till att använda aptamerer för att förbättra eller återställa immunsvaret mot cancer i TNBC.

Trippel-negativ bröstcancer är en undertyp av bröstcancer som är svår att behandla och benägen för återfall och metastaser och är nära relaterad till immunitet.

Studier har funnit att trippelnegativ bröstcancer skiljer sig signifikant från andra typer av bröstcancer på immunologisk nivå. Trippelnegativ bröstcancer har en hög grad av immuncellsinfiltration och ett starkt inflammatoriskt svar, vilket kan leda till ökade svårigheter i behandlingen och ökad återfallsfrekvens. Dessutom kan vissa proteinmolekyler på ytan av trippelnegativ bröstcancer inducera antigenpresentation av immunsystemet, vilket ytterligare stimulerar immunsvaret.

Därför pågår just nu trippelnegativ bröstcancerforskning med immunterapi som huvudansats. En av forskningsinriktningarna är att använda immunövervakning för att övervaka immunterapins effektivitet och patienters immunstatus; den andra forskningsinriktningen är att utveckla specifika immunceller, vacciner och immunmodulerande läkemedel för trippelnegativ bröstcancer för att främja immunsystemets roll. Av detta vet vi att immunitet är mycket viktigt. Cistanche kan avsevärt förbättra immuniteten. Polysackariderna i kött kan reglera immunsvaret hos det mänskliga immunsystemet, förbättra immuncellers stressförmåga och förbättra immuncellernas bakteriedödande effekt.

Klicka cistanche deserticola tillägg

Abstrakt:

Immunsystemet (IS) kan spela en avgörande roll för att förhindra tumörutveckling och progression, vilket under de senaste åren har lett till utvecklingen av effektiva cancerimmunterapier. Icke desto mindre är immunundandragande, tumörers förmåga att kringgå destruktiv värdimmunitet, fortfarande ett av de främsta hindren att övervinna för att maximera behandlingsframgången. I detta sammanhang dyker lovande strategier som syftar till att omforma tumörimmunmikromiljön och främja antitumörimmunitet snabbt fram. Trippelnegativ bröstcancer (TNBC), en aggressiv bröstcancersubtyp med dåliga resultat, är mycket immunogen, vilket tyder på att immunterapi är en hållbar strategi.

Som bevis på detta har två immunterapier nyligen blivit standardvården för patienter med PD-L1-uttryckande tumörer, som dock representerar en låg andel patienter, vilket gör mer aktiva immunterapeutiska tillvägagångssätt nödvändiga. Aptamerer är korta, mycket strukturerade, enkelsträngade oligonukleotider som binder till sina proteinmål med hög affinitet och specificitet. De används för terapeutiska ändamål på samma sätt som monoklonala antikroppar; sålunda utforskas olika aptamerbaserade strategier aktivt för att stimulera IS:s svar mot cancerceller. Denna recension syftar till att diskutera potentialen hos de nyligen rapporterade aptamer-baserade metoderna för att öka IS för att bekämpa TNBC.

Nyckelord:

immunförsvar; immunterapi; aptamer; TNBC; aktiv cancerinriktning.

1. Introduktion

Trippelnegativ bröstcancer (TNBC) är en aggressiv bröstcancer (BC) subtyp som står för cirka 10–20 procent av alla diagnostiserade BC. Det drabbar generellt yngre kvinnor, är mer benägna att återkomma och är associerat med en sämre total överlevnad jämfört med andra subtyper av BC [1,2]. Termen TNBC hänvisar till en heterogen grupp av tumörer som har olika histologiska, genomiska och immunologiska egenskaper och svar på terapi, vilka har gemensamt bristen på östrogenreceptor, progesteronreceptor och epidermal tillväxtfaktorreceptor 2 (HER2); sålunda är TNBC-patienter inte kvalificerade för hormon- eller anti-HER2-behandling [2,3].

Baserat på genuttrycksprofilering, Lehman et al. [4] klassificerade initialt TNBC i sex distinkta molekylära subtyper, nämligen basalliknande 1 (BL1), basalliknande 2 (BL2), immunmodulerande (IM), mesenkymal (M), mesenkymal stamliknande (MSL) och luminal androgen receptor (LAR). Därefter togs IM- och MSL-subtyperna bort från den initiala klassificeringen eftersom det insågs att deras transkriptomiska egenskaper inte härrörde från tumörceller utan från tumörinfiltrerande lymfocyter (TIL) respektive tumörassocierade stromaceller, rikligt närvarande i TNBC. tumörmikromiljö (TME) [5].

En annan klassificering för TNBC föreslogs av Burstein et al. [6], som bekräftade fyra subtyper som rapporterats av Lehman: LAR, M och två BL. Basalsubtyper som beskrivits av Burstein, baserade på immunsignalering, är indelade i basalliknande immunsupprimerade, som uppvisar nedreglering av immunreglerande vägar och cytokinvägar för B-celler, T-celler och naturliga mördarceller (NK)-celler och basalliknande immunaktiverad, som kännetecknas av uppreglering av gener som kontrollerar B-cells-, T-cells- och NK-cellsfunktioner. Burstein och kollegor visade att immunsupprimerade och immunaktiverade tumörer har de sämsta respektive bästa prognoserna. Båda klassificeringarna lyfter fram immunsystemets (IS) signatur som en viktig prognostisk faktor vid TNBC och ett potentiellt mål vid behandlingen av vissa TNBC-subtyper.

De begränsade alternativen för molekylära terapier och den mycket heterogena naturen hos dessa tumörer gör TNBC till den mest utmanande BC att behandla. Hittills är standarden för vård för både tidig och avancerad TNBC fortfarande kemoterapi, vanligtvis med kombinerade kurer av taxan, antracyklin, cyklofosfamid, cisplatin och fluorouracil [7,8]. Tyvärr är kemoterapins effekt begränsad av den höga toxiciteten mot normala celler [9]. Dessutom, efter ett kort initialt svar på behandlingen, tenderar TNBC att dyka upp igen i en mer aggressiv och kemoresistent form, vilket visar en signifikant hög patologisk remission [10]. Därför är det alltmer nödvändigt att identifiera specifika molekylära signaturer som kan riktas mot att etablera nya effektiva behandlingar för TNBC. År av intensiv forskning om TNBC ledde till identifieringen av de första molekylära terapierna.

Den första kliniskt validerade biomarkören för TNBC-terapi var BRCA-mutationsstatusen. Upp till 19 procent av TNBC-patienter bär mutationer i gener som kodar för BRCA1 och BRCA2, proteiner som är involverade i reparation av DNA-dubbelsträngbrott, vilket resulterar i känslighet för poly-ADP-ribospolymeras (PARP)-hämmare [2,11]. Under 2018 godkände Food and Drug Administration (FDA) två PARP-hämmare, Olaparib [12,13] och Talazoparib [14], som monoterapi för behandling av patienter med BRCA-muterade tumörer. För närvarande undersöks effekten av PARP-hämmare också i BRCA vildtyp TNBC [15].

TNBC är mer immunogent än andra BC-subtyper på grund av dess höga benägenhet att generera neoantigener som kan kännas igen som "icke-själv" av det adaptiva IS [16] och närvaron av immuncellsinfiltrat, som är ansvariga för att utveckla antitumörimmunsvar [17, 18]. Dessutom uttrycker cirka 20 procent av TNBC anti-programmerad celldöd-ligand 1 (PD-L1) [19], ett ytprotein som binder programmerade celldödsprotein 1 (PD-1)-receptorer på TILs, vilket stänger av deras verksamhet. På detta sätt inducerar PD-1/PD-L1-axeln en immunsuppressiv TME som är ansvarig för tumörimmunundvikande. Alla dessa egenskaper är grundläggande förutsättningar för att dra nytta av immunterapi. Faktum är att 2019 godkände FDA den första immunterapin med anti-PDL1 Atezolizumab monoklonal antikropp (mAb) för att behandla PD-L1-positiv inoperabel, lokalt avancerad och metastaserande TNBC i kombination med nab-paklitaxel [20,21 ].

Under de följande två åren godkändes Pembrolizumab, en anti-PD-1 mAb, också av FDA i kombination med standardkemoterapi: först, 2020, för patienter med lokalt återkommande inoperabel eller metastaserad TNBC och senare, 2021, för nydiagnostiserade och opererbara TNBC i tidigt stadium genom att lägga till antikroppen till både neoadjuvant och adjuvant kemoterapi [22]. De nämnda terapierna är dock godkända endast för TNBC som uttrycker höga nivåer av PD-L1, vilket gör det nödvändigt att hitta nya strategier för att utöka tillämpningarna av immunterapi för TNBC.

Mer nyligen godkände FDA det första antikroppsläkemedelskonjugatet (ADC) som en andrahandsbehandling för patienter med inoperabel lokalt avancerad eller metastaserande TNBC som har fått två eller flera tidigare systemiska terapier, åtminstone en av dem för metastaserande sjukdom.

Namnet på denna ADC är Sacituzumab govitecan, som är sammansatt av en humaniserad trofoblastcellytantigen-2 antikropp kopplad via en länk till SN-38 nyttolasten, den aktiva metaboliten av topoisomeras 1-hämmaren irinotecan [23 ].

Oligonukleotidaptamerer är mycket selektiva föreningar som dyker upp som alternativ eller komplement till mAbs för aktiv cancerinriktning, och tillämpningen av aptamerer som innovativa terapeutiska medel i olika humana cancerformer, inklusive TNBC, ökar snabbt [24]. I denna recension kommer vi först att diskutera egenskaperna hos aptamerer mot cancerrelaterade biomarkörer som innovativa terapier. Sedan kommer vi att fokusera på de nyligen framkomna aptamer-baserade strategierna som kan förhindra immunundandragande och stimulera immunsvar mot cancer, och diskutera deras potential att hantera TNBC i nästa framtid.

2. Aptamerer för målinriktad cancerterapi

Aptamerer är syntetiska, korta, enkelsträngade DNA- eller RNA-oligonukleotider som viker sig till unika tredimensionella (3D) strukturer som interagerar med hög affinitet och specificitet med mål av olika natur. Aptamerer upptäcktes först 1990 när två artiklar [25,26] beskrev in vitro SELEX (systematisk utveckling av ligander genom exponentiell anrikning) teknik för aptamers generation och introducerade termen aptamer, som härrör från det latinska ordet "Aptus" (för att passa ) och det antika grekiska ordet "meros" (del), vilket betyder "passande delar" (Figur 1).

Figur 1. Schematisk representation av aptamerbindning till dess mål och nyckelsteg i SELEX-metoden. (a) aptameren antar en 3D-struktur för att binda till sitt mål; (b) SELEX börjar med slumpmässiga bibliotek av ssDNA- eller RNA-sekvenser och omfattar upprepade omgångar av bindning till målet, uppdelning av de målbundna sekvenserna från obundna och amplifiering av de bundna sekvenserna. Slutligen analyseras det berikade biblioteket genom kloning och sekvensering eller, i de senaste metoderna, identifieras högaffinitetsligander genom nästa generations sekvensering (NGS) och bioinformatik. Skapad med BioRender.com (tillträde den 2 mars 2023).

In vitro-selektionen börjar med genereringen av ett kombinatoriskt bibliotek av oligonukleotider, som var och en innehåller en central slumpmässig sekvens, cirka 20–100 nukleotider lång, flankerad av två fixerade regioner som är nödvändiga för primrar som hybridiserar under amplifiering och in vitro-transkription (för att välja RNA-aptamerer) ). Biblioteket inkuberas med en målmolekyl och ett uppdelningssteg utförs för att separera oligonukleotider bundna till målet från obundna ospecifika sekvenser. Mål för SELEX kan inkludera peptider, proteiner, metaboliter, kolhydrater, små organiska molekyler, andra strukturerade RNA och till och med hela celler eller organismer, och olika urvalsscheman som hittills har beskrivits anpassade till målets natur [27–29] . När de väl eluerats från målet amplifieras sekvenserna direkt med PCR i fallet med DNA-SELEX eller först omvänt transkriberas och amplifieras sedan i fallet med RNA-SELEX. De amplifierade sekvenserna används för att generera ett nytt oligonukleotidbibliotek, som utsätts för en ytterligare selektionsomgång. Genom att upprepa flera omgångar av inkubation, partition och amplifiering leder denna process till generering av sekvenser med hög affinitet och specificitet för målet (Figur 1).

Aptamerer kan betraktas som nukleinsyraversionen av proteinantikroppar eftersom de delar en hög bindningsaffinitet och specificitet för målet (Kd-värden, 10−8–10−12 M) och, analogt med antikroppar, har en mängd olika tillämpningar som igenkänningselement, inklusive terapi, biosensorer och diagnostik [30].

Aptamerer särskiljer mycket likartade medlemmar av samma proteinfamilj, proteinisoformer och även proteiner som skiljer sig åt i en enda aminosyra [27]. Till exempel, genom en kontrasterande SELEX-screening med agarospärlor och magnetiska pärlor kopplade med vildtyps- respektive mutantproteiner, har RNA-aptamerer genererats i stånd att binda till p53R175, en av hotspots av p53-mutation, vilket särskiljer mutantproteinet från vildtyp p53 [31].

Aptamerer kan fungera som anticancerläkemedel på olika sätt (Figur 2).

Figur 2. Aptamer-baserad anticancerterapi. (a) Antagonistisk terapi: aptamerer binder till cancercellytmål, hämmar protumorala vägar. (b) Riktad läkemedelsleverans: aptamerer konjugerade till läkemedelsladdade nanopartiklar eller kopplade till läkemedel binder till cellytmål och internaliseras i cancerceller, vilket resulterar i selektiv intracellulär läkemedelsleverans. (c) Genterapi: aptamerer som dekorerar små störande RNA (siRNA)-laddade nanopartiklar eller konjugerade direkt till siRNA, binder till cellytmål och internaliserar i cancerceller, vilket resulterar i selektiv gentystnad. (d) Immunterapi: aptamerer stimulerar immunceller mot cancerceller (se text för detaljer). Skapad med BioRender. com (tillträde den 2 mars 2023).

Som det händer för en antikropp beror aptamerens verkan som cancerterapi på dess förmåga att binda till ett cancerrelaterat proteinmål och störa dess korrekta funktion, vilket i slutändan hämmar tumörutveckling och progression [27,32]. Alternativt, liknande mAbs kopplade med nyttolaster i ADC [33], kan aptamerer mot unika cancerbiomarkörer användas som anticancerverktyg genom att utnyttja dem som målinriktade medel för att transportera terapeutiska molekyler specifikt till tumörställen [28,34]. I detta avseende har förmågan hos en undergrupp av cellinriktade aptamerer att aktivt internalisera i målceller via receptormedierad endocytos eller mikropinocytos [35,36] drivit ett område av intensiv forskning som syftar till att utveckla smarta aptamerbaserade modaliteter för riktade TNBC behandling med konjugering av aptamerer med kemoterapeutika [37], terapeutiska RNA [38], små hämmare [39] eller nanosystem laddade med läkemedel [40,41], som behöver komma in i cellen för att utöva sin anticancerfunktion.

Vidare försöker nya metoder också ge aptamererna effektorfunktionerna, typiska för antikroppen, för aktivering av komplementsystemet [42]. Dessutom kan radiomärkningsmetoder som tillämpas på antikroppar enkelt användas för att konjugera aptamerer med radionuklider, och de resulterande konjugaten har stor potential i innovativa teranostiska tillämpningar [43]. Även om aptamerer kan jämföras med antikroppar för deras verkningssätt, råder det ingen tvekan om att de har flera fördelar för att framgångsrikt ersätta eller komplettera traditionella antikroppar för aktiv cancerinriktning (tabell 1) [44,45].

För det första har de mindre storlekar (5–15 kDa) och mer flexibla strukturer jämfört med klassiska antikroppar som gör att de lättare kan penetrera solida tumörer och binda till små och dolda mål som annars är otillgängliga för antikroppar [46]. Viktigt är att produktionen av identifierade aptamerer genom kemisk syntes gör det möjligt att undvika sats-till-batch-variabilitet och övervinner dyra och arbetsintensiva steg som krävs för antikroppsproduktion.

For more information:1950477648nn@gmail.com