I miofibroblasti LRRC15+ determinano il setpoint stromale per sopprimere l'immunità tumorale

Jun 24, 2023

Natura volume 611, pagine 148–154 (2022)Citare questo articolo

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Recenti studi su cellule singole sul cancro sia nei topi che nell'uomo hanno identificato l'emergere di una popolazione di miofibroblasti specificamente contrassegnata dalla proteina 15 altamente ristretta contenente leucina ricca di ripetizioni (LRRC15)1,2,3. Tuttavia, i segnali molecolari che sono alla base dello sviluppo dei fibroblasti associati al cancro (CAF) LRRC15+ e il loro impatto diretto sull’immunità antitumorale non sono caratterizzati. Qui, nei modelli murini di cancro al pancreas, forniamo prove genetiche in vivo che la segnalazione del recettore TGFβ di tipo 2 nei fibroblasti universali dermatopontina+ sani è essenziale per lo sviluppo di miofibroblasti LRRC15+ associati al cancro. Questo asse guida anche prevalentemente la diversità del lignaggio dei fibroblasti nei tumori umani. Utilizzando topi knock-in per il recettore della tossina difterica Lrrc15 di nuova concezione per esaurire selettivamente i CAF LRRC15 +, mostriamo che l'esaurimento di questa popolazione riduce notevolmente il contenuto totale di fibroblasti tumorali. Inoltre, la composizione del CAF è ricalibrata verso i fibroblasti universali. Ciò allevia la soppressione diretta delle cellule T CD8+ infiltranti il ​​tumore per migliorare la loro funzione effettrice e aumenta la regressione del tumore in risposta al blocco del checkpoint immunitario anti-PDL1. Collettivamente, questi risultati dimostrano che i CAF LRRC15+ TGFβ-dipendenti dettano il setpoint tumore-fibroblasto per promuovere la crescita del tumore. Queste cellule inoltre sopprimono direttamente la funzione delle cellule T CD8+ e limitano la reattività al blocco del checkpoint. Lo sviluppo di trattamenti che ripristinano il setpoint omeostatico dei fibroblasti riducendo la popolazione di miofibroblasti LRRC15+ pro-malattia può migliorare la sopravvivenza dei pazienti e la risposta all’immunoterapia.

I CAF svolgono un ruolo chiave nel modellare il microambiente tumorale (TME) e nella risposta all'immunoterapia antitumorale4,5,6. Precedenti studi sui dati di espressione genica di tumori di pazienti che hanno ricevuto terapie di blocco del checkpoint immunitario (ICB) hanno dedotto un'associazione tra abbondanza di CAF e mancanza di risposta all'immunoterapia7,8. Gli agenti terapeutici che mirano adeguatamente ai CAF possono alleviare questa resistenza, ma rimangono limitati a causa di una comprensione incompleta dell’eterogeneità dei CAF e dell’identificazione di sottogruppi clinicamente rilevanti. L'uso del sequenziamento dell'RNA a cellula singola (scRNA-seq) ha aumentato la risoluzione del paesaggio delle cellule stromali nei tessuti sani e malati. Le analisi scRNA-seq dell'evoluzione del CAF nell'adenocarcinoma duttale pancreatico (PDAC) e nel cancro al seno hanno identificato una predominanza di miofibroblasti attivati ​​(sia nei topi che nell'uomo) contrassegnati da LRRC15 (rif. 1,2,3). Questa popolazione CAF esprime una moltitudine di geni associati alla matrice extracellulare e all'immunosoppressione1,9,10. Clinicamente, l'elevata espressione di una firma genetica LRRC15+ CAF nei dati di massa RNA-seq di pazienti affetti da cancro è stata associata a una mancanza di risposta al ligando di morte programmata 1 (PDL1) ICB1. Non è chiaro se i CAF LRRC15+ siano alla base di questa mancanza di risposta o se rappresentino una lettura delle caratteristiche intrinseche del tumore che guidano l’associazione. Manca inoltre la prova in vivo dei segnali cellulari e molecolari che promuovono lo sviluppo dei miofibroblasti LRRC15+ e il loro impatto diretto sull'immunità antitumorale.

Recenti studi scRNA-seq utilizzati nelle previsioni del silico per associare la segnalazione attiva del TGFβ con la formazione di miofibroblasti LRRC15+ durante la tumorigenesi1,3. Studi separati di atlante unicellulare hanno dedotto che sottoinsiemi di fibroblasti attivati ​​nei tessuti perturbati si sviluppano da fibroblasti universali pan-tessuti10. Abbiamo mirato a fornire un collegamento genetico in vivo tra queste due inferenze, proponendo che la segnalazione del TGFβ nei fibroblasti universali sia indispensabile per la formazione di miofibroblasti LRRC15+ durante la progressione del tumore. Abbiamo utilizzato un sistema murino che prende di mira la dermatopontina (DPT), una proteina della matrice extracellulare che marca i fibroblasti universali10. I topi DptIresCreERT2 sono stati incrociati con topi floxati del recettore TGFβ di tipo 2 (TGFβR2, codificato da Tgfbr2) (DptIresCreERT2Tgfbr2fl / fl) per generare un knockout inducibile e condizionale di Tgfbr2 nei fibroblasti universali DPT + (Fig. 1a, in alto). Topi Dptwt/wtTgfbr2fl/fl (controllo) o Dptki/kiTgfbr2fl/fl (knockout condizionale Dpt) sono stati sottoposti a un regime di tamoxifene (TAM) e impiantati per via sottocutanea con KPR3070 (KPR; KrasLSL.G12D/wt;p16/p19fl/wt; p53LSL.R270H/peso;Pdx1.Cre) Cellule tumorali PDAC1,11. I tumori sono stati raccolti 21 giorni dopo l'impianto per l'analisi della citometria a flusso (Fig. 1a, in basso). Per garantire un'efficace eliminazione di Tgfbr2, lo stesso regime TAM (delineato in Fig. 1a) è stato eseguito per la prima volta nei topi reporter DptIresCreERT2Rosa26LSLYFP10 portatori di tumori KPR sottocutanei. Ciò è stato fatto per comprendere quale percentuale di fibroblasti tumorali deriva da cellule DPT+, una popolazione di fibroblasti abbondante nel tessuto cutaneo naive10. Dopo 21 giorni dall'impianto, la maggior parte (circa l'84%) dei fibroblasti PDPN+ nei tumori erano YFP+ (dati estesi Fig. 1a). A sua volta, l'espressione di TGFβR2 sui CAF PDPN+ dei tumori Dptki/kiTgfbr2fl/fl era ridotta di circa il 90% rispetto ai tumori Dptwt/wtTgfbr2fl/fl (Dati estesi Fig. 1b). Di conseguenza, i tumori Dptki/kiTgfbr2fl/fl avevano una riduzione significativa del numero totale di CAF LRRC15+PDPN+ rispetto ai tumori Dptwt/wtTgfbr2fl/fl di controllo, il che indicava che le cellule LRRC15+ dipendono dalla segnalazione TGFβR2 nelle cellule DPT+ per la loro formazione (Fig. 1b,c). Nonostante la significativa riduzione delle cellule LRRC15+ nei tumori Dptki/kiTgfbr2fl/fl, il numero totale di fibroblasti PDPN+CD31– è rimasto invariato tra entrambi i gruppi, il che indica che si è verificato un meccanismo di compensazione per mantenere il compartimento CAF (Fig. 1d).