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Inibitori del checkpoint immunitario morte cellulare anti-programmata 1 (PD-1)/ligando morte cellulare programmata 1 (PD-L1) stanno attualmente cambiando l’approccio del trattamento dei pazienti con cancro polmonare non a piccole cellule (NSCLCs). Negli ultimi 2 anni, gli inibitori anti-PD-1, nivolumab (OPDIVO, Bristol-Myers Squibb) e pembrolizumab (KEYTRUDA, Merck Sharp e Dohme Corporation) e l’inibitore anti-PD-L1 atezolizumab (TECENTRIQ, Genentech Oncology) sono stati approvati dagli Stati Uniti. Food and Drug Administration (FDA) nel trattamento di pazienti con NSCLC avanzato con progressione o dopo terapia di prima linea. In effetti, l’Agenzia europea dei medicinali (EM) ha approvato Nivolumab e Pembrolizumab per la stessa indicazione. Negli ultimi tempi, pembrolizumab è stato raccomandato anche dalle agenzie statunitensi ed europee per la terapia di prima linea di NSCLCs con malattia avanzata. Inoltre, altri due farmaci come durvalumab (MEDI4736, AstraZeneca) e avelumab (MSB0010718C, Merck KGaA & Pfizer) sono in fase di esame per il trattamento di pazienti NSCLC (1).

Questi grandi risultati nella terapia del cancro del polmone seguono anni di ricerca attiva che hanno rivelato l’interazione intima tra le cellule tumorali e il sistema immunitario.

Come ben stabilito, le cellule tumorali sono in grado di evitare il controllo e la distruzione da parte del sistema immunitario utilizzando una serie di meccanismi complessi e spesso sovrapposti che portano alla rottura dei componenti chiave coinvolti nella risposta antitumorale efficace.

L’adattabilità e la struttura specifica del sistema immunitario consente la discriminazione tra sé e non sé e consente di aggredire agenti patogeni estranei e auto-tessuti infetti. La barriera di prima linea non specifica è il ruolo del sistema innato. Contiene una grande quantità di componenti, tra cui cellule presentanti l’antigene (APC), cellule dendritiche, mastociti, istiociti e macrofagi. Al contrario, il sistema immunitario adattivo induce la produzione di cellule T CD4 + helper, cellule T CD8 + citotossiche e plasmacellule che rilasciano anticorpi.

La fagocitosi da parte del sistema fagocitario mononucleare (MPS) è uno dei principali processi coinvolti nell’immunità innata. I due principali tipi di cellule del MPS sono monociti, che si differenziano per macrofagi quando si esce dalla circolazione per entrare nei tessuti e macrofagi, presenti in tutti i tessuti. I macrofagi hanno una capacità unicamente efficiente fagocitare gli obiettivi multipli, compreso alcuni tipi di cellule malate fra le cellule sane. Tuttavia, i macrofagi non riescono a percepire e attaccare i tumori nonostante i loro genomi estranei (2). Esistono due fenotipi principali di macrofagi che sono due diverse fasi di macrofagi polarizzati indotti da pannelli di citochine di cellule T helper: M1 e M2. Il fenotipo M1 viene attivato dalle cellule di Thelper1 quando vengono rilasciati agenti microbici come LPS (lipopolisaccaride) e citochine. I macrofagi M1 hanno la capacità di sradicare le cellule tumorali e sono forti protettori contro i microbi.

Al contrario, i macrofagi M2 sono una categoria di macrofagi “diversamente innescata” resa attiva dall’IL4 derivato dalle cellule Th2 innescate. Questo sistema induce la consegna di un pannello alternativo delle chemochine e delle citochine che è opposto al foglio dei macrofagi classicamente attivati di M1.

I cosiddetti macrofagi M2 sono stati anche segnalati come inibitori dell’infiammazione e sono stati associati alla progressione tumorale. I macrofagi M2 abbassano l’espressione di iNOS, rilasciano citochine antinfiammatorie come IL-10 e diminuiscono la proliferazione delle cellule T, riducendo la presentazione dell’antigene. I macrofagi all’interno del microambiente tumorale (TME) sono stati chiamati macrofagi associati al tumore (TAMs) e sono in grado di produrre citochine, mediatori infiammatori, chemochine, diversi fattori di crescita e altre molecole. In effetti, TAM è un termine improprio se considerato come cellula gigante che divora, poiché queste cellule sembrano aver perso la maggior parte o tutta la loro capacità di fagocitare. Svolgono un duplice ruolo e sembrano essere bifronte: nella fase iniziale dei tumori, hanno caratteristiche antitumorali che adottano il fenotipo M1. Tuttavia, con il tumore in stadio avanzato, i TAMS si trasformano in fenotipo simile a M2 che promuove il tumore. Durante la progressione tumorale, i macrofagi M2 favoriscono l’invasione delle cellule neoplastiche producendo una grande quantità di citochine, fattori di crescita e molecole di rimodellamento dell’ECM e controllano l’espansione, il movimento e l’angiogenesi delle cellule neoplastiche.

Nella TME, il sistema immunitario adattivo svolge un ruolo fondamentale nella lotta contro le cellule maligne. Il sistema immunitario adattativo ha la capacità unica di sviluppare risposte altamente specifiche attraverso recettori antigenici altamente specifici sulle cellule B (recettore delle cellule B) e sulle cellule T (recettore delle cellule T). Poiché un antigene lega il recettore delle cellule B o T, lo sviluppo di una forte risposta immunitaria antigene-specifica avviene insieme alla crescita delle cellule di memoria a lunga durata. Nella risposta immunitaria contro le cellule tumorali, gli APC introducono antigeni tumorali nel contesto delle principali molecole di classe I e II del complesso di istocompatibilità e le cellule T CD8+ e CD4 + riconoscono gli antigeni tumorali attraverso uno specifico recettore delle cellule T.

Nel tessuto linfoide, dopo la prima attivazione indotta da APC, le cellule T CD8+ agiscono nella citotossicità cellulo-mediata e hanno la capacità di distruggere le cellule con auto-antigeni modificati e cellule identificate come non sé. Le cellule T CD8 + sono attori importanti nella risposta immunitaria contro le cellule tumorali. D’altra parte, le cellule T CD4+ forniscono aiuto per le cellule T CD8+e si differenziano in vari tipi di cellule T CD4+ helper attraverso il rilascio di citochine specifiche. I percorsi co-stimolatori come CD28-B7-1 e CD28-B7-2 attivano le cellule T CD4+ e CD8+, inducendo la secrezione di citochine, la proliferazione e l’acquisizione di proprietà citolitiche e la capacità di migrare verso siti di TME.

Un altro punto chiave nella lotta del sistema immunitario contro le cellule tumorali sono i cosiddetti checkpoint immunitari, recettori specifici che spengono o accendono il segnale (molecole inibitorie o molecole co-stimolatorie, rispettivamente). Vari tipi di tumori si preservano dall’attacco del sistema immunitario bloccando il segnale delle cellule T. In particolare, nella TME, le cellule T CD4 + acquisiscono i marcatori di differenziazione delle cellule T regolatorie (Tregs), diventando regolatori negativi cruciali del sistema immunitario in grado di bloccare la risposta immunitaria antitumorale dell’ospite. La risposta immunitaria può anche essere bloccata dall’antigene citotossico associato ai linfociti T 4 (CTLA4) che controlla la funzione delle cellule T CD4+ nel tessuto linfoide. In TME, quando le cellule T attivate iniziano a mostrare il recettore PD1 coinibitorio, CD4 + T helper e CD8 + T rilascio citotossico IFN-γ che induce l’attività di uccisione del tumore dei macrofagi e l’espressione di PDL1 da parte delle cellule tumorali e dei macrofagi (Figura 1). PD-1 lega anche PD-L2 (B7-DC) che è presente specificamente sulle cellule dendritiche e sui macrofagi. Questo particolare modello di espressione, suggeriscono che PD-L2 può essere attivo negli organi linfoidi, mentre PD-L1 promuove auto-tolleranza nel tessuto periferico. Tuttavia, il ruolo di PD-L2 nell’immunomodulazione non è ancora chiaramente stabilito.

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Lo schema riporta l’espressione di PD-1/PD-L1 su diversi tipi di cellule immunitarie nel microambiente tumorale. Le cellule T CD8 + attivate mostrano il recettore PD1. Le cellule helper CD4+ T rilasciano IFNy che induce l’espressione di PDL1 da parte delle cellule tumorali e dei macrofagi associati al tumore (TAM), inibendo così le cellule T attivate. Inoltre, il legame PDL1 con PD1 espresso su TMA agisce come un segnale “don’t eat me” che si traduce in una diminuzione dell’attività fagocitaria. Pertanto, gli inibitori PD1 / PD-L1 possono essere molto efficaci, sbloccando sia le cellule T CD8+ che l’attività antitumorale TAM.

In TME, quando le cellule PDL1+ incontrano le cellule T PD1+ / CD8+ specifiche del tumore, queste ultime sono funzionalmente disattivate. Inoltre, l’espressione di CTLA4 da parte delle cellule Treg inibisce il rilascio di citochine da parte delle cellule T CD8+ e delle cellule tumorali che uccidono.

Le attuali immunoterapie oncologiche si basano sul superamento di questa inibizione, sia mediante la manipolazione locale di molecole immunoregolatrici nella TME, inclusi i checkpoint immunitari, sia mediante l’attivazione generale del sistema immunitario. La prima molecola studiata, ipilimumab, è un farmaco mirato contro un checkpoint immunitario. È un anticorpo monoclonale (MoAbs) che inibisce il legame del recettore CTLA-4 espresso sulle cellule T con i suoi ligandi, B7-1 e B7-2, situati sulla superficie delle cellule che presentano antigeni ma non sulla superficie delle cellule maligne. Studi successivi hanno rivolto l’attenzione all’asse immunologico PD-1:PD-L1/PD-L2.

Un migliore riconoscimento dell’immunologia del cancro ha portato allo sviluppo di diversi MOAB che sono in grado di invertire la risposta immunitaria attraverso il blocco dell’asse PD-1 / PD-L1. Esistono due diverse classi di MOAB: i MOAB anti-PD-L1 e anti-PD1. Atezolizumab, Durvalumab e Avelumab sono molecole anti PDL1, isotipi I1 con frammenti Fc geneticamente modificati, che bloccano il PD-L1 e impediscono la sua interazione con il recettore PD-1. D’altra parte, i MOAB anti-PD-1, Nivolumab e Pembrolizumab sono completamente umani e umanizzati rispettivamente, i MOAB I4. Bloccano il legame tra il recettore PD-1 e i suoi ligandi naturali, PD-L1 e PD-L2 (1). Tutti questi MOAB hanno mostrato un’attività molto promettente negli studi clinici, raggiungendo un tasso di risposta globale (ORR) di circa il 20% in pazienti non selezionati e fortemente pretrattati con NSCLC (1).

La maggior parte dei risultati clinici avviene precocemente, circa il 50% nelle prime otto settimane di trattamento, e può essere prolungata nel tempo. Risposte obiettive durevoli (parziali o complete) a seguito della terapia anti-PD1 sono state raggiunte anche in pazienti con melanoma avanzato (31-44% dei pazienti) e carcinoma a cellule renali (22-25%) con sopravvivenza globale estesa rispetto alle terapie convenzionali.

Perché la terapia anti-PD1 / PDL1 è così efficace? La risposta a questa domanda può risiedere in parte nel ruolo multiforme che i TAMS esercitano nei processi tumorigeni.

Negli ultimi decenni, i TAMs sono stati trovati inefficaci nella terapia antitumorale, ma i dati recenti hanno forse cambiato questa visione comune. L’annotazione di TAMs nei tumori è stata osservata da due secoli fa. Fino ad oggi, tuttavia, il loro ruolo antitumorale è stato solitamente trascurato. Sebbene le TMA siano le cellule più efficaci coinvolte nell’attività antitumorale, è chiaro che una grande quantità di tumori solidi è selvaggiamente affollata di TAMs e che queste cellule sono collegate a una risposta clinica peggiore. Infatti, l’alta concentrazione di TAMs in un tumore sembra essere correlata con prognosi infausta, stadio tardivo del tumore e alto tasso metastatico. Un certo numero di studi clinici hanno dimostrato una relazione tra una grande quantità di TAMs e una prognosi ridotta perché l’attività della TMA può anche influenzare lo sviluppo del tumore, la progressione e il processo di metastasi (3).

In uno studio precedente, Weissman, Gordon e colleghi hanno dimostrato che la signal regulatory protein alpha (SIRPa)—un recettore ‘don’t eat me’—è espressa sui macrofagi e lega CD47 “marker of self”, presente sulla superficie di alcune cellule tumorali. L’auto-segnalazione è un potente freno che sovrascrive il processo di fagocitosi. Infatti, l’interazione nasce tra il recettore di membrana SIRPa presente sulla superficie dei macrofagi come “don’t eat me marker” e la proteina di membrana CD47, definita come “marcatore di sé” onnipresente e presente sulla superficie della cellula bersaglio candidata (o particella).

CD47, inibisce ampiamente la fagocitosi ed è abbondantemente espresso su tutte le cellule sane. Quella segnalazione alla fine spegne la miosina citoscheletrica-II, che altrimenti rende efficiente il processo molto attivo di inghiottire una cellula o particella estranea. La miosina-II ha un ruolo vitale nelle attività multiple e citoscheletriche intensive dei macrofagi e la fagocitosi è anche favorita dalla rigidità di una cellula o di una particella e la miosina-II è stata nuovamente dimostrata fondamentale.

Quindi, inibendo questa segnalazione in vari punti a monte oa valle nella via CD47-SIRPa può anche rendere più efficiente l’ingolfamento delle cellule “auto”. Infatti, recentemente, è stato spiegato che l’attività fagocitaria dei macrofagi è costituita dal blocco dell’interazione tra CD47 e SIRPa e questa strategia di guarigione è attualmente oggetto di diversi studi scientifici nella terapia del cancro (4).

Un altro pezzo importante è stato recentemente inserito in questo complesso puzzle. Gordon e altri. hanno dimostrato che sia i topi che i TAM umani esprimevano PD-1 e un profilo di superficie simile a M2 (5). Questi autori hanno dimostrato che il legame PDL1 con il macrofago PD1 agisce come un segnale” non mangiarmi ” e l’espressione di PD-1 sui macrofagi M2 è legata alla diminuzione dell’attività fagocitaria (Figura 1). In effetti, è stato dimostrato che l’espressione di PD-1 su TAMs è migliorata con lo stadio avanzato della malattia nei tumori umani primari e lungo il tempo nei modelli di cancro del topo. Inoltre, l’espressione di TAM PD-1 era associata a una ridotta capacità fagocitaria e il blocco dell’asse PD1/PDL1 sembrava essere correlato in vitro alla sopravvivenza prolungata delle cellule tumorali del topo e in vivo all’aumento della fagocitosi TMA e alla ridotta crescita tumorale in modo dipendente dai macrofagi. L’espressione PD-1 ostacola diversi tipi di cellule immunitarie nel TME, comprese le cellule dendritiche, le cellule natural killer,le cellule B e le cellule T. Gordon e altri. (5) ha ampliato questo concetto includendo i macrofagi e proponendo che l’espressione PD-1 è un sistema generale per bloccare l’immunità lungo il sistema immunitario adattivo e innato. Questa conclusione ha importanti implicazioni terapeutiche, in quanto con una fava (un inibitore anti-PD1 o PD-L1) due uccelli possono essere uccisi (processi immunitari innati e adattivi). Questo potrebbe spiegare ulteriormente perché gli inibitori del checkpoint immunitario contro PD1 o PD-L1 sono così efficaci nei pazienti oncologici, anche se affetti da forme molto aggressive. Inoltre, i legami di SIRPa e PD-1 a CD47 e PD-L1 rispettivamente, influenzano indipendentemente la fagocitosi da parte dei TAMS. È stato dimostrato che il blocco di CD47 e PD-L1 può ripristinare l’attività fagocitaria contro le cellule tumorali in vitro e in vivo. Pertanto, sarà possibile sviluppare terapie mirate al TAMS che potrebbero sinergizzarsi con gli inibitori del check point.

Uno dei punti cruciali nella gestione dei pazienti da trattare con inibitori del checkpoint immunitario è l’accurata selezione dei tumori che risponderanno a questi trattamenti innovativi. Il rilevamento immunoistochimico (IHC) di PD-L1 è al momento il biomarcatore più convalidato ed è attualmente utilizzato nella pratica clinica per la selezione di pazienti NSCLC da trattare con pembrolizumab. Le nuove scoperte riportate da Gordon et al. (5) può anche avere un impatto sul processo diagnostico. Infatti, mentre i pazienti affetti da cancro sono regolarmente trattati con farmaci anti-PD-1/antiPD-L1, gli effetti del blocco PD-1 sulla TMA nelle neoplasie umane non possono essere sottovalutati. Suggeriamo che la valutazione IHC della PD1 nei macrofagi potrebbe aiutare nella selezione dei pazienti per l’immunoterapia anti PD1/PD-L1.

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