Dok su imunoterapije pokazale veliko obećanje u lečenju karcinoma krvi, većina kliničkih ispitivanja usmerenih na lečenje solidnih tumora kao što su rak pankreasa ili pluća nije uspela. Istraživači su dugo mislili da je otpor solidnih tumora na lečenje posledica tumorskog mikrookruženja – ćelija i matriksa koji okružuju čvrste tumore – ali tačni mehanizmi iza ove blokade do sada su bili nejasni.
U novoj studiji, istraživači Univerziteta u Pensilvaniji otkrivaju kako tumorsko mikrookruženje sprečava T ćelije da napadaju tumore. Koristeći modele miša, pokazali su da fibroblasti povezani sa rakom zajedno sa ekstracelularnim matriksom unutar tumorskog mikrookruženja stvaraju fizičku barijeru za ulazak T ćelija, a ove ćelije takođe aktivno potiskuju funkciju T ćelija. Kada su istraživači koristili CAR T ćelije da ciljaju i uklone ove fibroblaste, umesto da ciljaju same tumorske ćelije, T ćelije su bile u stanju da se infiltriraju i napadnu tumor.
„Fizička barijera i imunosupresivno okruženje koje potiče od fibroblasta povezanih sa rakom ograničava ili hvata T ćelije i sprečava ih da uđu u tumor“, kaže prvi autor Zebin Sjao, lekar i postdoktorski istraživač na Fakultetu veterinarske medicine. „Pokazali smo da ciljanje tih fibroblasta može poremetiti tu barijeru i ima veoma veliki efekat inhibicije tumora.“
Studija, koja je bila saradnja između istraživača na Fakultetu veterinarske medicine, Medicinskom fakultetu Perelman i Školi za umetnost i nauku, objavljena je u časopisu Nature Communications.
Istraživači kažu da korišćenje dvostrukog pristupa – prvo ciljanjem na fibroblaste povezane sa rakom, a zatim slanjem CAR T ćelija koje ciljaju na tumor – može biti terapijski napredak za solidne tumore otporne na lečenje. „To je kao da pošaljete vodeći tim da raznese stvari na putu“, kaže stariji autor Elen Pure.
Čvrsti tumori su okruženi matriksom ćelija i vlaknastim vezivnim tkivom zvanim „stroma“. Prethodne studije su pokazale da stroma igra ulogu u sprečavanju T ćelija da napadaju solidne tumore, ali nije bilo jasno kako. Čini se da značaj strome takođe varira između tipova raka, a posebno je upadljiv kod duktalnog adenokarcinoma pankreasa, vrste raka pankreasa u kojoj stroma može predstavljati više od 90% zapremine tumora.
Razumevanje uloge strome u blokiranju antitumorske imunološke funkcije je suštinski korak ka prevazilaženju ove prepreke. Da bi pokušao da precizira uključene mehanizme, tim je konstruisao CAR T ćelije da nuliraju i uklone fibroblaste povezane sa rakom, ćelije unutar strome koje proizvode matriks vezivnog tkiva.
Konkretno, fokusirali su se na podskup fibroblasta povezanih sa rakom koji proizvode enzim – protein za aktivaciju fibroblasta (FAP) – koji reguliše rast fibroblasta. Zatim su koristili slike uživo da posmatraju interakcije između CAR T ćelija, strome i tumorskih ćelija u okviru mišjeg modela raka pankreasa.
Tehnika snimanja koju je usavršio Ksiao bila je ključna u omogućavanju istraživačima da identifikuju mehanizme koji stoje iza barijere funkcije strome.
Otkrili su da je uklanjanje ovih fibroblasta povezanih sa rakom efikasno razbilo fizičku barijeru koja okružuje ćelije raka pankreasa tako da T ćelije mogu infiltrirati tumor. Tretman je takođe poremetio imunosupresivno okruženje tako da, kada se infiltriraju, T ćelije i druge imune ćelije mogu efikasno da napadnu tumorske ćelije.
„Ovo je prvi dokaz da ove stromalne ćelije igraju ključnu ulogu kako u formiranju fizičke barijere tako da T ćelije ne mogu da uđu, tako i u stvaranju tog imunosupresivnog okruženja“, kaže Pure, „I mogli bismo samo da preokrenemo sve to.“
U nekim eksperimentima, nakon tretmana čvrstih tumora kod miševa sa CAR T ćelijama koje ciljaju na fibroblaste, istraživači su nastavili lečenjem tumora drugim setom CAR T ćelija koje su projektovane da ciljaju tumorski antigen nazvan mezotelin. Iako su CAR T ćelije koje ciljaju mezotelin efikasne u ciljanju ćelija raka in vitro, prethodna klinička ispitivanja na ljudima su pokazala da su neefikasne u lečenju solidnih tumora kod pacijenata.
Istraživači su želeli da vide da li bi uklanjanje strome omogućilo ovim T ćelijama da rade, i pokazali su da je to zaista i jeste. Kada su primenjene nakon tretmana sa CAR T ćelijama koje ciljaju na stromu, CAR T ćelije koje ciljaju mezotelin mogle su da uđu u tumor i izvrše svoju funkciju. Ovaj dvostruki pristup je rezultirao regresijom tumora i sprečio metastaze.
Iako je glavni fokus studije bio rak pankreasa, istraživači su takođe uspešno testirali metodu na nekoliko drugih tipova solidnih tumora, uključujući rak pluća i mezoteliom. „To verovatno ima implikacije za prilično širok spektar solidnih tumora“, kaže Pure.
Međutim, najjači efekti do sada su zabeleženi kod raka pankreasa. „Ometanje strome imalo je najveći uticaj na rak pankreasa, jer što je više strome, to je tumor više zavisan od nje, i tako je podložniji ovom tretmanu“, kaže Pure.
Sada, tim radi na prevođenju ove metode u ljudske i veterinarske klinike. „Krećemo prema klinici“, kaže Pure. „To je širok program koji uključuje dosta ljudi ovde u Pennu.“
