Los investigadores exploran objetivos inmunomoduladores para mejorar las terapias del glioblastoma

En un artículo reciente publicado en EMBO Medicina Molecularlos investigadores investigaron la heterogeneidad celular, molecular y espaciotemporal del glioblastoma (GBM), un tumor cerebral primario maligno y altamente agresivo.

Realizaron la secuenciación de ácido ribonucleico unicelular (scRNA-seq) de siete conjuntos de cultivos de células madre de GBM (GSCC) derivados de pacientes combinados con cocultivos de macrófagos asociados a GBM (GAM)-GBM. Es importante destacar que estos GSCC cubrieron un amplio espectro de aberraciones genéticas frecuentemente presentes en GBM.

Además, realizaron en tiempo real vivo Monitoreo de las interacciones GAM-GBM en modelos de xenoinjerto de pez cebra ortotópico.

Fondo

El tratamiento con GBM no ha cambiado en los últimos 15 años y los pacientes rara vez sobreviven más de dos años. La heterogeneidad de los tumores GBM y un microambiente tumoral inmunosupresor (TME) contribuyen a dificultar la respuesta al tratamiento.

A diferencia de otros macrófagos, los GAM son células inmunes altamente plásticas que exhiben propiedades inmunosupresoras que promueven la progresión tumoral en lugar de prevenir la formación de tumores.

Cuando se cultivan conjuntamente con GSCC, se polarizan hacia un fenotipo más inmunosupresor, aunque este cambio no sigue la clasificación basada en marcadores M1/M2 para caracterizar los subtipos de macrófagos. Dado que constituyen entre el 30 y el 50% del tumor, son un objetivo válido para nuevos enfoques terapéuticos.

Es necesario evaluar múltiples enfoques terapéuticos dirigidos a los GAM, como el bloqueo del reclutamiento, la reprogramación y la fagocitosis mediada por GAM, en paralelo.

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores desarrollaron un in vitro modelo para analizar cómo los GSCC influyeron en las características fenotípicas de los GBM de una manera específica del paciente utilizando scRNA-seq. Cocultivaron GAM y GSCC durante cuatro días en una proporción de 1:5 utilizando el método de caída colgante.

Luego, recolectaron células en diversas condiciones, las etiquetaron utilizando la metodología MULTI-seq y las combinaron para scRNA-seq.

A continuación, optimizaron un modelo de avatar de pez cebra (un vivo modelo) en el que injertaron proteína fluorescente verde (GFP) + GSCC en una línea informadora de macrófagos.

Cultivaron avatares de pez cebra a una temperatura elevada de 34°C para permitir el desarrollo normal de los embriones y al mismo tiempo mantener un entorno que favoreciera la proliferación de células tumorales.

Las imágenes en vivo de alta resolución de los embriones de pez cebra en películas a intervalos ayudaron a los investigadores a capturar y visualizar interacciones dinámicas entre los GAM y las células tumorales trasplantadas en tiempo real.

Además, se procesó un proceso de análisis de imágenes. vivo grabaciones, que ayudaron a identificar distintos patrones de comportamiento espaciotemporales de GSCC y GAM.

Resultados

La secuenciación de Sc-RNA y la demultiplexación obtuvieron hasta 5320 células de ocho cocultivos y un monocultivo de GAM que cumplieron con los umbrales de control de calidad de este estudio. El número medio de genes detectados por célula fue de 3.334.

El estudio analiza la heterogeneidad GAM descubierta a nivel molecular y un claro cambio de fenotipo in vitro y vivo. También capturó patrones de interacción célula-célula específicos del paciente.

Además, los resultados demostraron que el grado de polarización de los macrófagos se correlacionaba con el reclutamiento y la actividad de GAM en los correspondientes modelos de avatar de pez cebra.

El proceso de procesamiento avanzado de imágenes capturó las complejas interacciones espaciotemporales entre GSCC y GAM. Descubrieron invasión diferencial de células tumorales e infiltración de GAM reactivos en diferentes vivo modelos. Además, revelaron cómo la invasión de células tumorales y la infiltración de GAM reactivos variaban entre los pacientes.

Es de destacar que los modelos de xenoinjerto de pez cebra, debido a sus características únicas como la facilidad de manipulación genética, el tamaño pequeño y la viabilidad económica, han demostrado ser muy adecuados para estudiar el inicio, la progresión, la migración, la vasculatura y la invasión de GBM.

Más importante aún, parecen más aptos para el xenotrasplante de células tumorales GBM, dado su gran parecido con la estructura del cerebro humano. En el contexto del GBM, podrían ayudar a los investigadores a evaluar fármacos que cruzan la barrera hematoencefálica (BHE).

Además, el análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes (GSEA) encontró que los GSCC no invasivos en el modelo de avatar del pez cebra mostraron un enriquecimiento para la producción y deposición de matriz extracelular (ECM).

Se identifican análisis de expresión genética diferencial e inmunohistoquímica en muestras de tumores GBM y experimentos de eliminación (KO) en pez cebra el LGALS1 gen como regulador primario de la inmunosupresión. Los estudios han implicado a la LGALS1 gen que codifica la proteína galectina-1 (GAL-1) en la modulación de las interacciones célula-célula y célula-matriz extracelular (ECM).

Dado que LGALS1 está implicado en la inmunosupresión, los cambios observados en su expresión podrían correlacionarse con una supervivencia reducida en pacientes con GBM. De este modo, LGALS1 KO en células tumorales GBM podría transformar el panorama inmunológico.

Los estudios también han demostrado que LGALS1 impulsa la resistencia a la quimioterapia y la inmunoterapia; incorporando así LGALS1Los medicamentos dirigidos a los programas actuales de tratamiento de GBM podrían mejorar eficazmente los resultados de los pacientes con GBM.

Además, los análisis resaltaron el papel potencial del receptor desencadenante expresado en la señalización de las células mieloides 2 (TREM2) en la progresión del GBM. Los estudios han implicado la señalización de TREM2 en la inmunosupresión observada durante muchas patologías diferentes, como enfermedades neurodegenerativas, obesidad y varios cánceres.

Un estudio encontró que TREM2 La expresión se asoció con un mal pronóstico en GBM. Por lo tanto, se necesitan más estudios para dilucidar los mecanismos que rigen las funciones inmunosupresoras de la señalización de GAL1 y TREM2.

Conclusiones

El perfil scRNA-seq y el modelo de avatar del pez cebra revelaron dos características correlacionadas con la supervivencia de los pacientes con GBM. En primer lugar, mostraron “heterogeneidad sustancial entre pacientes con GBM en la polarización de GAM inducida por GBM” y, en segundo lugar, mostraron “la capacidad de atraer y activar GAM, características que se correlacionaban con la supervivencia del paciente”.

En la investigación preclínica, estos modelos podrían funcionar como una plataforma de detección funcional para ayudar a mejorar los tratamientos con GBM e identificar objetivos inmunomoduladores novedosos y prometedores.

Más importante aún, estos modelos tienen el potencial de maximizar la eficacia de terapia GBM, predecir la respuesta de un paciente a medicamentos específicos y establecer criterios de inclusión para ensayos clínicos que evalúen terapias GBM.

Dado el fracaso constante de las terapias actuales con GBM, es crucial desarrollar estrategias terapéuticas personalizadas para GBM.

En este sentido, los modelos preclínicos basados ​​en muestras de tumores GBM obtenidas de pacientes podrían permitir una reproducción más precisa de la complejidad del tumor del paciente, lo que, a su vez, facilitaría la identificación de respondedores excepcionales que podrían beneficiarse de una terapia específica.