Reina Ortiz, Chantal
Anel Bernal, Luis Alberto (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2024
Resumen: Las células Natural Killer (NK) son miembros esenciales del sistema inmune capaces de mediar la respuesta anti-tumoral en varios cánceres. La citotoxicidad de células NK contra el cáncer y otras células transformadas involucra la secreción de perforina, granzima B, y citoquinas pro-inflamatorias como el interferón-. Sin embargo, células cancerosas han desarrollado múltiples mecanismos, como la disminución de receptores activadores y el reclutamiento de poblaciones inmunosupresoras, que permite el escape tumoral de la inmunovigilancia. Esto impide la función de células NK y la abrogación la respuesta inmune antitumoral. Inmunoterapias basadas en células NK han sido desarrolladas para sobreponer esta inmunosupresión. En esta tesis doctoral, examinamos el potencial terapéutico prometedor de células NK expandidas y activadas y su implicación en cánceres hematológicos.
En el artículo I, empezamos por optimar nuestro protocolo para la expansión y activación de células NK humanas de donantes sanos. Estas células fueron expandidas y activadas en el transcurso de 20 días a través de cultivación con un coctel de citoquinas de IL-2 y IL-15 junto a la presencia de células `feeder. Para verificar la efectividad de nuestras células NK expandidas (eNKs), realizamos ensayos de citotoxicidad en células de pacientes ex vivo de leucemia linfocítica crónica de célula B (B-CLL). Encontramos que pacientes de CLL son altamente susceptible a muerte celular mediad por células NK. Resistencias de novo a nuestras células eNKs se observó en muestras de dos pacientes adquiridas meses después de la muestra inicial. Nosotros llegamos a la conclusión que falta de muerte celular fue causado por el incremento en expresión de PD-L1 en estos pacientes, no por inhibición debida a `KIR match. Uno de estos pacientes luego fue tratado con idelalisib, un inhibidor del PI3K, resultando en la perdida de la expresión de PD-L1 y readquiriendo sensibilidad a muerte celular inducida por eNKs. Resistencia a lisis celular mediada por eNKs por la expresión de PD-L1 y la abrogación de esta resistencia con tratamiento con idelalisib fue verificado en líneas celulares de CLL. Nuestras células eNK optimizadas son una opción excelente para tratamiento de CLL y debe ser explorada en ensayos clínicos.
Dado el éxito de tratamiento de CLL con células eNKs, ampliamos nuestro uso de terapias eNK a mieloma múltiple (MM), un cáncer de células clonales plasmáticas en la medula ósea en el artículo II. Aunque la introducción de otras inmunoterapias como anticuerpos monoclonales (mAbs) e inhibidores de puntos de control inmunológicos (ICI) ha mejorado tasas de sobrevivencia general, MM sigue siendo una enfermedad mortal con alta tasas de recurrencia. Daratumumab, un anticuerpo monoclonal contra CD38, ha tenido gran éxito en la clínica. Sin embargo, daratumumab y otros anticuerpos monoclonales dependen de células NK para participar en citotoxicidad celular dependiente en anticuerpos (ADCC) como avenida central para efectuar muerte celular en la célula diana. A causa del entorno inmunosupresor tumoral, NKs son inhibidas y tiene su habilidad de ejercer a través de ADCC limitada. Usando nuestras células de eNKs proveniente de sangre periférica (PB eNKs) y células eNKs proveniente de sangre de cordón umbilical (UCB eNKs), realizamos ensayos de citotoxicidad en aspirados medulares de pacientes de MM. Los ensayos se realizaron solo y en combinación con daratumumab para verificar el potencial para una terapia combinado potente. Encontramos que UCB eNKs fueron efectivas contra células de MM como terapia única. Sin embargo, la expresión de PD-1 bajo la inducción de muerte celular dramáticamente, sugiriendo que la expresión de PD-1 es un marcador para potencial de citotoxicidad limitada en UCB eNKs. PB eNKs fueron altamente citotóxicas contra células de MM en combinación con daratumumab, presentando un camino prometedor para futuros tratamientos.
Para entender los fundamentos moleculares que promueven la producción de nuestras eNKs altamente citotóxicas, examinamos los cambios en la transcriptoma que ocurrieron entre el inicio y el final de nuestro protocolo de expansión y activación. En el artículo III, comparamos los cambios en el perfil de miRNAs de células eNK a día 0 y día 20 del protocolo usando RT-qPCR. De los 64 miRNA expresados diferencialmente a día 20, 7 fueron significativo. MiRs-146a, -124, -34a, y -10a tuvieron una expresión más alta a día 20 y son claves en la regulación de sobrevivencia celular, controlando la actividad post-transcripcional de genes pro-apoptóticos como PUMA. Los 3 miRNAs que bajaron en expresión fueron miRs-199a, -223, y -340. Estos realizan funciones importantes en la promoción de los mecanismos de citotoxicidad de células NK. Es de importancia particular para producir terapias basadas en eNKs efectivas. Identificando miRNAs implicados en la longevidad y citotoxicidad de nuestras eNKs crea dianas adicionales para optimizar la producción de futuros terapias basadas en eNKs.
Habiendo establecido la potencia de nuestras eNKs para el tratamiento de cánceres hematológicas, realizamos una revisión exhaustiva de los tratamientos basados en células NKs para el tratamiento MM en ensayos clínicos. En el artículo IV, examinamos una amplia variedad de fuentes de NKs terapéuticas incluyendo células NK autólogas, UCB NKs, PB NKs listos para usar, y NKs de líneas celulares. Los ensayos clínicos fueron comparados basados en el tipo de NK usado, el perfil de efectos secundarios, y el beneficio clínico. A causa de la alta tasa de recurrencia en MM, existe la posibilidad de usar varias NKs terapéuticas utilizando el historial de tratamiento del paciente y su perfil citogenético. En total, analizamos el número creciente de terapias basadas en células NKs en ensayos clínicos para el tratamiento de MM y sus éxitos contra un cáncer heterogéneo como es la MM.
En esta tesis, presentamos nuestras células eNKs y su importancia en terapia contra cánceres hematológicos. Células NKs en pacientes con CLL, MM, y otros cánceres tienen dificultad en montar una respuesta inmune efectiva. Nuestro objetivo fue producir una inmunoterapia basada en células eNKs apto para uso solo o en combinación con otras terapias, identificar los cambios moleculares que causaron el aumento en capacidad citotóxicas de las eNKs, e erradicar las células de cánceres hematológicos, impulsando una nueva y potente respuesta inmunitaria.
Resumen (otro idioma):
En el artículo I, empezamos por optimar nuestro protocolo para la expansión y activación de células NK humanas de donantes sanos. Estas células fueron expandidas y activadas en el transcurso de 20 días a través de cultivación con un coctel de citoquinas de IL-2 y IL-15 junto a la presencia de células `feeder. Para verificar la efectividad de nuestras células NK expandidas (eNKs), realizamos ensayos de citotoxicidad en células de pacientes ex vivo de leucemia linfocítica crónica de célula B (B-CLL). Encontramos que pacientes de CLL son altamente susceptible a muerte celular mediad por células NK. Resistencias de novo a nuestras células eNKs se observó en muestras de dos pacientes adquiridas meses después de la muestra inicial. Nosotros llegamos a la conclusión que falta de muerte celular fue causado por el incremento en expresión de PD-L1 en estos pacientes, no por inhibición debida a `KIR match. Uno de estos pacientes luego fue tratado con idelalisib, un inhibidor del PI3K, resultando en la perdida de la expresión de PD-L1 y readquiriendo sensibilidad a muerte celular inducida por eNKs. Resistencia a lisis celular mediada por eNKs por la expresión de PD-L1 y la abrogación de esta resistencia con tratamiento con idelalisib fue verificado en líneas celulares de CLL. Nuestras células eNK optimizadas son una opción excelente para tratamiento de CLL y debe ser explorada en ensayos clínicos.
Dado el éxito de tratamiento de CLL con células eNKs, ampliamos nuestro uso de terapias eNK a mieloma múltiple (MM), un cáncer de células clonales plasmáticas en la medula ósea en el artículo II. Aunque la introducción de otras inmunoterapias como anticuerpos monoclonales (mAbs) e inhibidores de puntos de control inmunológicos (ICI) ha mejorado tasas de sobrevivencia general, MM sigue siendo una enfermedad mortal con alta tasas de recurrencia. Daratumumab, un anticuerpo monoclonal contra CD38, ha tenido gran éxito en la clínica. Sin embargo, daratumumab y otros anticuerpos monoclonales dependen de células NK para participar en citotoxicidad celular dependiente en anticuerpos (ADCC) como avenida central para efectuar muerte celular en la célula diana. A causa del entorno inmunosupresor tumoral, NKs son inhibidas y tiene su habilidad de ejercer a través de ADCC limitada. Usando nuestras células de eNKs proveniente de sangre periférica (PB eNKs) y células eNKs proveniente de sangre de cordón umbilical (UCB eNKs), realizamos ensayos de citotoxicidad en aspirados medulares de pacientes de MM. Los ensayos se realizaron solo y en combinación con daratumumab para verificar el potencial para una terapia combinado potente. Encontramos que UCB eNKs fueron efectivas contra células de MM como terapia única. Sin embargo, la expresión de PD-1 bajo la inducción de muerte celular dramáticamente, sugiriendo que la expresión de PD-1 es un marcador para potencial de citotoxicidad limitada en UCB eNKs. PB eNKs fueron altamente citotóxicas contra células de MM en combinación con daratumumab, presentando un camino prometedor para futuros tratamientos.
Para entender los fundamentos moleculares que promueven la producción de nuestras eNKs altamente citotóxicas, examinamos los cambios en la transcriptoma que ocurrieron entre el inicio y el final de nuestro protocolo de expansión y activación. En el artículo III, comparamos los cambios en el perfil de miRNAs de células eNK a día 0 y día 20 del protocolo usando RT-qPCR. De los 64 miRNA expresados diferencialmente a día 20, 7 fueron significativo. MiRs-146a, -124, -34a, y -10a tuvieron una expresión más alta a día 20 y son claves en la regulación de sobrevivencia celular, controlando la actividad post-transcripcional de genes pro-apoptóticos como PUMA. Los 3 miRNAs que bajaron en expresión fueron miRs-199a, -223, y -340. Estos realizan funciones importantes en la promoción de los mecanismos de citotoxicidad de células NK. Es de importancia particular para producir terapias basadas en eNKs efectivas. Identificando miRNAs implicados en la longevidad y citotoxicidad de nuestras eNKs crea dianas adicionales para optimizar la producción de futuros terapias basadas en eNKs.
Habiendo establecido la potencia de nuestras eNKs para el tratamiento de cánceres hematológicas, realizamos una revisión exhaustiva de los tratamientos basados en células NKs para el tratamiento MM en ensayos clínicos. En el artículo IV, examinamos una amplia variedad de fuentes de NKs terapéuticas incluyendo células NK autólogas, UCB NKs, PB NKs listos para usar, y NKs de líneas celulares. Los ensayos clínicos fueron comparados basados en el tipo de NK usado, el perfil de efectos secundarios, y el beneficio clínico. A causa de la alta tasa de recurrencia en MM, existe la posibilidad de usar varias NKs terapéuticas utilizando el historial de tratamiento del paciente y su perfil citogenético. En total, analizamos el número creciente de terapias basadas en células NKs en ensayos clínicos para el tratamiento de MM y sus éxitos contra un cáncer heterogéneo como es la MM.
En esta tesis, presentamos nuestras células eNKs y su importancia en terapia contra cánceres hematológicos. Células NKs en pacientes con CLL, MM, y otros cánceres tienen dificultad en montar una respuesta inmune efectiva. Nuestro objetivo fue producir una inmunoterapia basada en células eNKs apto para uso solo o en combinación con otras terapias, identificar los cambios moleculares que causaron el aumento en capacidad citotóxicas de las eNKs, e erradicar las células de cánceres hematológicos, impulsando una nueva y potente respuesta inmunitaria.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: biología celular ; biología humana ; biología molecular ; ciencias médicas
Titulación: Programa de Doctorado en Bioquímica y Biología Molecular
Plan(es): Plan 485
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 04 07 2024
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2024
Aportación del TFG/M a la Sostenibilidad: Asegurar el acceso a energías asequibles, fiables, sostenibles y modernas para todos. Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación. Tomar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.
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Registro creado el 2024-10-04, última modificación el 2024-10-04
