imforero

En el campo. Calor.

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Trimero

Se acercan las vacaciones. En las actuales condiciones de pandemia y con Madrid a 35 grados centígrados creo que es buena idea ir a la montaña. Con mi familia estuvimos hace un par de semanas en la Sierra, en las cercanías de este pueblo. Caminamos durante mas o menos 45 minutos y comimos algo en un ambiente maravilloso. En el caso de los tumores, los alrededores no son tan amigables y como hemos visto en entradas anteriores del blog, varias cosas pueden salir mal. Bastante mal.

Múltiples investigadores han tratado de clasificar el micro-ambiente tumoral (TME) de acuerdo con características celulares y moleculares. La forma mas extendida consiste en dividir a las neoplasias malignas en inflamadas y no infamadas por los niveles de expresión de genes en el tumor.

  • Tumores inflamados: Contienen una buena cantidad de linfocitos T CD8 y macrófagos que han migrado al tumor por la señal de citoquinas como CCL2, CCL3.  Este tipo de tumores expresa altas cantidades de IFN de tipo I y de proteínas relacionadas con la presentación antigénica. A pesar de tener altos números de linfocitos su acción esta abolida por la aparición de proteínas de co-inhibición como PD-1 y LAG-3.  Algunas características propias del tumor como la carga mutacional pueden tener relación con la aparición de inflamación. En general, los tumores inflamados responden bien a la inmunoterapia con anticuerpos anti-PD1. Alrededor de 30-40% de todos los tipos tumorales humanos tienen características del fenotipo inflamatorio. En este enlace pueden verse otras firmas genómicas relacionadas con el fenotipo inflamatorio
  • Tumores no inflamados: No tienen ni media gota de células T. También se conocen como desiertos inmunes. Buenos ejemplos son el glioblastoma, el cáncer de próstata y el cáncer de páncreas. No es sorprendente que la respuesta a inmunoterapia en este tipo de neoplasias es casi nula. Los mecanismos por los cuales los linfocitos T no pueden entrar a los tumores forman un área de investigación muy interesante y desde luego con un potencial clínico enorme. Algunos genes como beta-catenina o LKB1 están relacionados con la exclusión del sistema inmune en melanoma, gliomas, cáncer de vejiga entre otros. Convertir un tejido frio (no inflamado) en uno caliente (inflamado) requiere utilizar diversas estrategias que incluyen viejos conocidos como la quimio o la radio y en la actualidad nuevas modalidades como virus o agonistas de STING.

Tom Gajewski y su grupo en la Universidad de Chicago han generado las ideas clave del TME inflamado. Para terminar, una anécdota. Me gusta jugar tenis y no lo hago tan mal. En algunos congresos si se tercia organizamos un partido antes de las conferencias. Hace mucho, mucho tiempo cuando era postdoc tuve la oportunidad de jugar dobles con Tom G.  No era malo. Se esforzaba. Muy competitivo. Detrás de sus gafas de nerd de Ivy League vi determinación y talento.  ¡El guitarrista de “The Checkpoints” no quería perder un solo punto!  Algo similar es necesario para acabar con el cáncer: persistencia, coraje, creatividad y un poco de Rock and Roll.

Sin combustible

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Trimero

Los tumores cuentan con infinidad de mecanismos para evitar al sistema inmune. En entradas anteriores hemos revisado como algunos tipos celulares (Atasco en el tumor) y citoquinas (Tomar la ruta equivocada) inhiben a los linfocitos. Otra forma de evadir a las células T (LT) es a través de señales que indican cansancio o falta de combustible.

El marcador mas conocido de LT cansados o exhaustos es PD-1 que revisamos hace algunas semanas. PD-1 tiene dos ligandos, PD-L1 y PD-L2. Desde luego nombres muy originales. El desarrollo de anticuerpos bloqueantes de PD-1 o de PD-L1 ha desencadenado una revolución en el tratamiento de diversos tipos tumorales. Debido a su eficacia y amplio espectro la inmunoterapia es ahora junto con la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia uno de los pilares fundamentales del tratamiento del cáncer. ¡Hace 20 años mencionar a la inmunoterapia como primordial en oncología habría sido considerado como ciencia ficción!

En esta entrada quiero resaltar dos moléculas marcadoras de LT sin combustible.

  • LAG-3 (Lymphocyte-activation gene 3): Es una proteína expresada por LT activados, células NK y linfocitos B. Su ligando mas estudiado es el complejo de histocompatibilidad de tipo II (MHC II). La interacción de LAG-3 con MHC II inactiva a los LT. Otro ligando de LAG-3 es la proteína FGL1 (fibrinogen like protein 1) secretado por hepatocitos en condiciones normales. Varios tumores producen FGL1 e inhiben a través de LAG-3 la acción de los LT. Varios anticuerpos bloqueantes de LAG-3 están en ensayos clínicos en monoterapia o en combinación con anti-PD1.
  • TIGIT (T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains): TIGIT está presente en células T y NK activadas. CD155 también conocido como PVR (poliovirus receptor) es el ligando principal de TIGIT. CD155 se expresa en células epiteliales y en algunos grupos mieloides en el microambiente tumoral. TIGIT es una proteína de co-inhibición que al unirse a CD155 impide la función antitumoral de los linfocitos T CD8. No es de extrañar que varios anticuerpos bloqueantes de TIGIT están en desarrollo clínico como tratamiento de diferentes tipos de cáncer. La actividad de anti-TIGIT en monoterapia es limitada. Sin embargo, la combinación con anti-PD1 parece ser sinérgica.

En las primeras entradas del blog cubrí el funcionamiento normal de los linfocitos T. Durante las últimas semanas he descrito de manera concisa tres mecanismos de inmunosupresión tumoral. Para los siguientes artículos pienso repasar diferentes estrategias de inmunoterapia en cáncer como anticuerpos, terapia celular y vacunas. Hasta la próxima!

Tomar la ruta equivocada

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Trimero

En la entrada anterior del blog, discutimos como los linfocitos T quedan atascados en el microambiente tumoral. Varios tipos celulares como Tregs, células mieloides supresoras y macrófagos impiden la función adecuada del sistema inmune. En los casos en los cuales los linfocitos pueden sobrepasar el atasco, las células malignas también pueden producir señales para desorientar. En la analogía del coche, sería como tomar la salida errónea de la autopista por un error del sistema de navegación.

Varias citoquinas son capaces de alterar el curso de la respuesta inmune. Entre las mas importantes están:

  • Interleuquina 10: Es una citoquina secretada por monocitos y linfocitos T reguladores. IL-10 es una molécula anti-inflamatoria. IL-10 disminuye la producción de proteínas de co-estímulo y de HLA de clase II en células presentadoras de antígeno. Al mismo tiempo, IL-10 controla la expresión de factores indispensables para la actividad de los linfocitos T como IL-12. En diversos modelos murinos, anticuerpos que bloquean IL-10 son eficaces para controlar crecimiento tumoral. Hallazgos similares han sido reportados en ensayos clínicos iniciales en humanos. Para mas información sobre IL-10 un buen sitio para empezar es aquí
  • Interleuquina 8: IL-8 es producida por diversos grupos celulares incluidos un buen número de tumores. Los receptores para IL-8 son CXCR1 y CXCR2. La función principal de IL-8 es atraer neutrófilos y potenciar su actividad fagocitica. IL-8 también puede inducir la producción de vasos sanguíneos (angiogénesis). En el caso del cáncer, esta citoquina induce la infiltración del tumor por células mieloides supresoras. Varios artículos recientes sugieren que IL-8 es un biomarcador de respuesta a anticuerpos anti-PD1 en diversos tipos tumorales. De la misma manera, ensayos clínicos están en desarrollo con anticuerpos bloqueantes de IL-8 o de inhibidores de su receptor CXCR2.
  • TGF-beta (transforming growth factor beta): Descubierto hace mas de 20 años, TGF beta es una molécula con diversidad de funciones. TGF beta modula varios componentes del microambiente tumoral. Así, esta citoquina inhibe la proliferación de linfocitos T CD8 y la presentación de antígenos por las células dendríticas. También favorece la expansión de células T reguladores y esta implicado en la resistencia primaria a anticuerpos anti-PD1. Varias estrategias terapéuticas en desarrollo tratan de inhibir la acción de TGF-beta con resultados variables.

El mundo de las citoquinas inhibidoras del sistema inmune es enorme y su aplicación clínica crece día a día. En el próximo capítulo del blog cubriré células T exhaustas o cansadas. Linfocitos sin gasolina. Hasta la próxima!

Atasco en el tumor

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Trimero

Han pasado varios meses desde la última entrada del blog. Espero que los lectores estén bien a pesar de las circunstancias actuales de la pandemia. En mi caso me ha servido para pasar mas tiempo de calidad con mi familia y aprender como gestionar emociones sin salir de casa por mas de 40 días.

En los artículos anteriores hemos revisado como las células T son activadas y también los mecanismos de control que existen para evitar daño generado por el sistema inmune. También discutimos como los linfocitos son capaces de detectar tumores y en algunos casos (muy pocos) eliminarlos. Las células neoplásicas pueden producir diferentes mecanismos para evitar la acción citotóxica de las células T. En esta sección describiré de forma breve como tipos celulares que incluyen macrófagos, células mieloides supresoras, células T reguladoras impiden la eliminación tumoral. Para continuar con la analogía del coche deportivo, no es muy útil tener un Ferrari dentro de un atasco monumental como los que aparecen en hora punta en las grandes ciudades de nuestro país.

Además de células malignas, dentro de los tumores también es posible encontrar otros tipos celulares que conforman el denominado micro-ambiente tumoral (TME). Para desgracia de los pacientes con cáncer el TME favorece el crecimiento del cáncer y es en general supresor para los linfocitos citotóxicos.  Algunos de los componentes del TME que tienen impacto negativo sobre el sistema inmune son:

  • Macrófagos asociados a tumor: Los macrófagos hacen parte del sistema inmune innato y su función principal es comer (de ahí su nombre) células dañadas por virus o bacterias. En el caso de los tumores por acción de algunas sustancias (conocidas como citoquinas) los macrófagos se convierten en células supresoras que favorecen proliferación, invasión y metástasis. Diversas estrategias terapéuticas están orientadas a disminuir o cambiar la acción de los macrófagos asociados a tumor. Un buen articulo para profundizar en sus características y funciones es este.
  • Células T reguladoras: El sistema inmune sin control puede ser muy peligroso. Para mantener a raya el daño producido por las células T cuando ya han cumplido su función, existen balances que suprimen su actividad. Uno de estos balances son las células T reguladoras (Treg). Hay diversos tipos de Treg: naturales, inducidas, Tr1, etc. Para esta entrada voy a comentar sobre las células Treg mas estudiadas como son las T CD4 FOXP3 (+) lo cual parece un trabalenguas. Este tipo celular fue descrito por el investigador japonés Shimon Sakaguchi como esencial para la homeostasis del sistema inmune. FOXP3 es un factor de trascripción que también es muy útil para identificar a las células Treg naturales. La supervivencia de los pacientes con tumores que tienen un alto número de Tregs en su interior es baja en comparación a aquellos tumores con escasos Treg en el TME.
  • Células mieloides supresoras (MDSC): Los tumores están compuestos también por células mieloides inmaduras que pueden parecerse a neutrófilos o macrófagos. Desde hace mas de dos décadas diversos investigadores han tratado de definirlas tanto en modelos animales como en seres humanos. Una de las características mas comunes de las MDSC es su capacidad de producir enzimas como arginasa, IDO, que regulan de forma negativa la acción de las células T. En una entrada futura cubriré con mas detalle este importante tipo celular que en la actualidad tiene un elevado interés terapéutico.

En el caso de que los linfocitos sean capaces de pasar el atasco del micro-ambiente tumoral es muy factible que se encuentren con desvíos que les indiquen que deben ir hacia otro tejido y no molestar mas a las células malignas. Los tumores son especialistas en el engaño. En la siguiente entrada del blog hablare de algunas citoquinas supresoras que son utilizadas por el tumor para su beneficio. Hasta la próxima!

Turbo para las células T

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Trimero

Después de tener una buena velocidad, las células T necesitan más potencia para eliminar infecciones por virus y en algunos casos tumores. Además de CD28, que es la proteína inicial de activación, existen otras moléculas de co-estímulo con la capacidad de aumentar la proliferación y citotoxicidad de los linfocitos T. El turbo.

Turbo

Voy a discutir en esta entrada del blog dos moléculas que son CD40 y CD137.

  1. CD40: Es una proteína expresada en las células presentadoras de antígeno que pertenece a la familia del receptor de necrosis tumoral (TNF). El ligando de CD40 es CD40 ligando (CD40L) que aparece en células T. La interacción de CD40 con CD40L es fundamental para la función de los macrófagos, maduración de células dendríticas y generación de anticuerpos por los linfocitos B. CD40 también esta implicado en la producción de citoquinas esenciales para las células T como IL-2. Anticuerpos agonistas de CD40 están en desarrollo clínico para tratar diferentes tipos de tumores.
  2. CD137: También hace parte de la familia del receptor de TNF. Otro nombre con el que se conoce en la literatura es 4-1BB. CD137 se expresa en células T y NK activadas. Su único ligando conocido es CD137 ligando (CD137L). Anticuerpos agonistas de CD137 son capaces de eliminar tumores en diferentes modelos animales de cáncer y son sinérgicos cuando se combinan con otras estrategias como terapia celular adoptiva, anticuerpos inhibidores de PD-1 o CTLA-4, radio o quimioterapia. La región intracelular de CD137 es parte de varios CARs (Chimeric Antigen receptors) utilizados para tratar ciertos tipos de neoplasias hematológicas. Al parecer CD137 aumenta la supervivencia de las células CAR y de esta manera su capacidad para eliminar tumores.

Cuando estaba en Pamplona mi vida en el laboratorio era CD137 céntrica.

Estudiaba con algunos amigos las vías de señalización activadas por CD137 (TRAF2, ubiquitinas en cadenas K63, NF-kB) y la movilidad de las células T en presencia de anticuerpos agonistas de 4-1BB. También aprendimos que la expresión de 4-1BB esta regulada por la hipoxia y que el tratamiento con 4-1BB ab puede generar toxicidad hepática. Pasé unos años muy productivos en el laboratorio de Nacho Melero del cual tengo los mejores recuerdos.

CD137 es una molécula muy interesante. Los mismos anticuerpos que sirven para tratar tumores en animales son útiles en la encefalitis alérgica experimental (esclerosis múltiple de ratón) y en disminuir la resistencia a la insulina en ratones obesos. CD137 también es un marcador ampliamente utilizado para identificar células adiposas beige ¡Increíble!

En las cuatro primeras entradas del blog he hablado sobre como encender el motor de las células T, el acelerador, los frenos y por último el turbo.  En la siguiente entrega discutiré como los tumores engañan a las células T y limitan su acción. Hasta la próxima!

¿Cómo no tener frenos puede ser bueno para eliminar tumores?

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Trimero

Un coche que circula a 300 Km/h es muy peligroso en caso de perder los frenos. Las células T tienen varios puntos de control para limitar el daño a los tejidos después de ser activados. Cuando algunos de los mecanismos de inhibición fallan pueden aparecer diferentes tipos de enfermedades auto-inmunes.

Los frenos principales  de las células T son:

  1. CTLA4 (Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4): Es una proteína expresada en células T activadas. Sus ligandos son CD80 y CD86 a los cuales se une con una afinidad alrededor de 100 veces mayor que CD28. CTLA-4 es muy importante para regular la activación de las células T. Ratones sin CTLA-4 en el organismo (CTLA-4 knockout) mueren a las tres semanas de vida por proliferación e infiltración desmesurada de linfocitos en hígado, pulmones, corazón. CTLA-4 es uno de los frenos principales que suprime la actividad de las células T. Las células T reguladoras (FOXP3 positivas) expresan de manera constitutiva CTLA-4.
  2. PD-1 (Programmed Death 1): Aparece en células T activadas y que han estado expuestas de manera crónica a antígenos. Es un marcador de cansancio (células exhaustas). PD-1 tiene dos ligandos PD-L1 y PD-L2. PD-L1 se expresa en células tumorales e impide la acción de los linfocitos T que tienen PD-1 en su membrana celular. Interferon gamma es capaz de inducir la producción de PD-L1 por diferentes tipos celulares. PD-L1 también se une a CD80.  PD-L2 está implicado en la tolerancia frente a antígenos ambientales en las vías respiratorias a través de su interacción con la proteína RGMb (Repulsive guidance molecule B).

Anticuerpos que inhiben a los puntos de control de las células T constituyen un cambio de paradigma en el tratamiento de pacientes con cáncer. Quitar los frenos es una buena idea para eliminar células tumorales. En el año 2018, Jim Allison y Tasuku Honjo recibieron el premio Nobel de Medicina por el descubrimiento de la terapia que inhibe a las proteínas de co-inhibición. Jim Allison y otros investigadores en inmunoterapia tienen una banda de rock que da conciertos en los principales congresos de la especialidad como ASCO y SITC. El nombre de la agrupación no podría ser mejor “The Checkpoints.”

Otras proteínas de control de interés en la actualidad son TIGIT, LAG-3, TIM-3.

Para que un coche vaya mas rápido es necesario acelerar o quitar el freno. Hasta el momento la estrategia de inmunoterapia con mayor beneficio clínico demostrado consiste en bloquear los frenos de las células T.

Además del acelerador, también podemos encender el Turbo de nuestro coche para alcanzar mayor velocidad. En la siguiente entrada del blog cubriremos proteínas de co-estímulo que son capaces de aumentar la capacidad citotóxica y de proliferación de los linfocitos T. El turbo. Hasta la próxima!

¿Cómo alcanzar 300 km/h? Proteínas de co-estímulo

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Trimero

Después de encender el motor con las llaves apropiadas, le damos al acelerador para que el coche empiece a rodar. En el caso de los linfocitos T, el acelerador (gas pedal) está mediado por la interacción de dos proteínas:

  1. CD28: Es una de las principales señales de co-estímulo expresada en las células T que no han visto antígenos. Cuando se une a CD80 y CD86 desencadena una cascada de señalización que favorece la activación de los linfocitos T, su supervivencia y la producción de citoquinas como IL-2.
  2. CD80 (B7.1) y CD86 (B7.2): Aparecen en células presentadores de antígenos como las células dendríticas.

Así, para empezar a funcionar los linfocitos T requieren de dos señales. La primera señal, es la interacción del TCR con el MHC que presenta un antígeno especifico y la segunda señal corresponde a la unión de CD28 con CD80 y CD86, también conocida como señal de co-estímulo.

Las aplicaciones clínicas de este apartado son muy interesantes. Algunos CARs (Chimeric Antigen Receptors) utilizan un dominio de CD28 para aumentar su capacidad citotóxica y de proliferación.

Mención especial requiere el anticuerpo agonista de CD28 teralizumab (TGN1412) desarrollado por la empresa TeGenero. En el año 2006, en el ensayo Fase I de TGN1412 un grupo de 6 voluntarios sanos desarrollaron falla multi-sistémica después de la administración intravenosa de teralizumab (Ver articulo en NEJM). El origen del cuadro clínico fue una tormenta de citoquinas desencadenada por la activación en masa e inespecífica de linfocitos T. Los pacientes sobrevivieron por la rápida intervención del equipo médico a cargo del estudio. La experiencia con TGN1412 constituye un recuerdo imborrable del poder (para bien y para mal) del sistema inmune.

Un coche que puede alcanzar 300 km/h de velocidad puede ser muy peligroso a menos que cuente con un buen sistema de frenos! En la siguiente entrada del blog discutiremos sobre las proteínas de co-inhibición (los frenos) de las células T. Hasta la próxima!

¿Cómo encontrar las llaves?

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Trimero

Para encender el coche necesitamos las llaves. En el caso de las células T el sistema de arranque esta constituido por la interacción entre dos moléculas:

  1. Receptor de células T (TCR)
  2. Complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) en las células presentadoras de antígeno. MHC dirige hacía las células T un antígeno que es reconocido por el TCR.

Llaves

Los antígenos tienen diferentes características. En el caso de los tumores pueden ser:

  • Antígenos asociados a tumor: Son proteínas producto de genes normales reconocidos por el sistema inmune cuando aparecen en cantidad anormal (HER2), en un sitio de la célula donde no corresponde (GP100) o en un estado del desarrollo diferente al habitual (AFP, alfafetoproteína)
  • Antígenos específicos de tumor: Son producto de genes mutados que pueden ser presentados por las proteínas del MHC y reconocidos por receptores de las células T del propio individuo. En los últimos años con los proyectos de secuenciación de varios tipos tumorales  (Tumor Cancer Genome Atlas) se ha hecho evidente que el número de neo-antigenos generados por las células tumorales es considerable. El obstáculo como siempre es encontrarlos en un paciente. Buscar una aguja en un pajar. Las llaves del coche en el sitio menos esperado.

Las aplicaciones terapéuticas de la interacción del TCR y el MHC que presenta un péptido tumoral son enormes. En otra entrada del blog discutiremos que son los CARs (Chimeric Antigen Receptors), la terapia celular adoptiva y las vacunas de neo-antígenos.

Pero además de encender el motor, las células T necesitan de una señal de co-estímulo para funcionar de manera apropiada. En el siguiente capítulo del blog discutiremos el acelerador que utilizan las células T. Hasta la próxima!

Para empezar

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Este es un blog sobre inmunología tumoral e inmunoterapia. Aquí pienso escribir sobre generalidades del funcionamiento del sistema inmune y de como las células T reconocen y eliminan tumores.

En las primeras entradas cubriré los siguientes temas:

  1. Activación de células T
  2. Mecanismos de inmunosupresión utilizados por los tumores
  3. Estrategias de inmunoterapia

Sin más preámbulos. ¿En qué se parece un Ferrari a un linfocito T?