Ориентация на посттрансляционные модификации для улучшения комбинаторной терапии рака молочной железы: роль фукозилирования, часть 2

3. Фукозилирование как лекарственная мишень: от доклинических исследований к клиническому воплощению

3.1. Специфические ингибиторы фукозилирования

Было показано, что РНКи-сайленсинг FUT8 снижает кор-фукозилирование раковых клеток и функционально ингибирует их миграцию и инвазию in vitro [10,18], а также способность роста опухоли in vivo [18]. Чтобы предоставить пациентам выполнимые протоколы лечения, стратегии генной инженерии не могут быть непосредственно воплощены в клиниках, и необходимо удобное лекарство.

Фукоза — это особое полисахаридное соединение, и его молекулярная структура содержит большое количество сульфатных групп. Ядро фукозы является наиболее стабильной и сложной структурой среди фукоз. Он выполняет множество важных биологических функций, наиболее важной из которых является его влияние на иммунную систему.

Роль основной фукозы в иммунной системе в основном достигается за счет сигнального пути интерферона (ИФН). Интерферон является важной биологической сигнальной молекулой, которая может активировать врожденную иммунную систему и адаптивную иммунную систему, оказывая тем самым антивирусное, противораковое и другие эффекты. Основная фукоза может улучшить антибактериальные и противовирусные возможности иммунной системы через сигнальный путь интерферона, тем самым повышая иммунитет человека.

Помимо повышения иммунитета, основная фукоза также может повышать сопротивляемость организма за счет других механизмов. Например, он может снизить уровень сахара в крови, снизить уровень липидов в крови и снизить частоту сердечно-сосудистых заболеваний. В то же время основная фукоза также обладает различной биологической активностью, такой как противовоспалительная и антиокислительная, которая может помочь организму противостоять вторжению различных заболеваний.

В повседневной жизни вы можете повысить иммунитет своего организма, употребляя в пищу некоторые продукты, содержащие фукозу. Например, ламинария, водоросли, водоросли и т. д. — все это продукты, богатые фукозой, которая может помочь организму получить достаточное количество фукозы для повышения иммунитета.

Одним словом, коровая фукоза является очень важным биологически активным веществом, играющим важную роль в повышении иммунитета человека. Мы должны увеличить потребление организмом фукозы за счет правильной диетической корректировки, чтобы помочь организму повысить иммунитет, а также предотвратить и лечить различные заболевания. С этой точки зрения нам необходимо повышать свой иммунитет. Цистанхе может значительно повысить иммунитет, потому что Цистанхе также обладает антивирусным и противораковым действием, что может усилить способность иммунной системы бороться и повысить иммунитет организма.

pure cistanche

Преимущества цистанхе тубулозы Click

В настоящее время наиболее многообещающей стратегией снижения фукозилирования при раке является разработка перорально действующих аналогов фукозы, которые конкурируют с физиологической фукозой в аппарате Гольджи и поглощают механизм фукозилтрансферазы [56]. В этом контексте 2-Fluoro-Fucose (2FF), проницаемое для клеток фторированное производное фукозы, было протестировано как на доклинических моделях, так и на людях в качестве средства для лечения различных типов рака после приема внутрь. , внутрибрюшинное (IP) или внутривенное (IV) введение (таблица 1).

cistanche tubulosa extract powder

cistanche adalah

cistanche whole foods

3.2. Использование 2FF при различных видах рака

Насколько нам известно, Okeley et al. были первыми, кто испытал 2FF in vivo и продемонстрировал эффективность различных соединений в повышении АЗКЦ-активности моноклональных антител (МАт) и индукции обратимой нейтрофилии, а также продемонстрировал прямое противоопухолевое действие препарата на моделях лимфомы и колоректального рака [58]. ]. Они получили систематические данные о переносимости и биодоступности для перорального (питьевая вода или через желудочный зонд), внутрибрюшинного и внутривенного введения, что подготовило почву для будущих исследований [58]. 2FF оценивали в контексте гепатоцеллюлярной карциномы, где повышенные уровни кор-фукозилирования уже связаны с худшими исходами [11]. В результате демонстрации значительного ингибирования пролиферации клеток HepG2 и опосредованной интегрином миграции клеток in vitro Zhou et al. обнаружили, что после инокуляции клеток HepG2, предварительно обработанных 2FF, а затем введенных внутриопухолевыми инъекциями лекарств, объем опухоли постоянно уменьшался в моделях подкожной ГЦК [11].

В соответствии с этими выводами Pieri et al. исследовали роль кор-фукозилирования в мезенхимальной подгруппе глиобластомы (GBM), связанной с худшим прогнозом и резистентностью к химиолучевой терапии [18]. В ортотопических ксенотрансплантатах ГБМ человека внутриопухолевое введение 2FF с помощью микроинфузионных насосов приводило к значительному уменьшению объема опухоли и повышению выживаемости. Кроме того, гликопротеомное профилирование клеток ГБМ, полученных от пациентов, выявило высокие уровни ядерных фукозилированных белков, связанных с адгезией внеклеточного матрикса и интегрин-опосредованными сигнальными путями, основными медиаторами опухолевой агрессивности, которые отключаются обработкой 2FF [18].

Помимо тестирования 2FF в качестве монотерапии, комбинированные подходы с иммунотерапией также оказались многообещающими. Основываясь на обнаружении того, что кор-фукозилирование необходимо для правильной экспрессии PD1 и взаимодействия лиганд-рецептор, Okada et al. настроили посттрансляционные регуляторные механизмы PD1 для оптимизации противоопухолевого иммунного ответа [61]. В частности, 2FF ослаблял экспрессию PD1 в Т-клетках и усиливал их противоопухолевую атаку против меланомы, что дополнительно поддерживает его использование в комбинации с пембролизумабом [61].

3.3. Сосредоточьтесь на использовании 2FF при раке молочной железы

Было показано, что две генетически различные модели трансгенного рака молочной железы выигрывают от терапевтического ингибирования фукозилирования посредством 2FF-TgMMTV-neu (HER2 плюс люминальный B) и C3(1)-Tag (базальноподобный) [63]. По сравнению с IgG, выделенными из нелеченых мышей, IgG, выделенные из леченных мышей, демонстрировали повышенный лизис опухолевых клеток, что свидетельствует об усилении функции ADCC и опухолеспецифической реактогенности. Кроме того, лечение 2FF в двух разных дозах в профилактических противоопухолевых экспериментальных условиях замедляло образование опухоли, предотвращая развитие рака у 33% моделей TgMMTV-neu и 26% моделей C3(1)-Tag, а также повышало реактогенность спленоцитов при воздействии опухолевых клеток. лизат. Кроме того, во всем организме были повышены провоспалительные цитокины (такие как интерлейкин-6, IL-6; IL12-p40; и фактор, стимулирующий колонии гранулоцитов, G-CSF). Важно отметить, что противоопухолевый эффект 2FF был значительно снижен при истощении CD4 Т-клеток, что свидетельствует об активной роли иммунной системы в опосредовании противораковой активности при ингибировании фукозилирования [63].

cistanche uk

Роль фукозилирования в модулировании противоракового иммунитета и комбинировании терапевтических подходов также была охарактеризована в доклинической модели ТНРМЖ, в основном с использованием клеток 4T1 [65]. В этой работе Huang et al. впервые подтвердили, что избыточное гликозилирование иммуносупрессивного белка контрольной точки B7-H3, присутствующего в опухолевых и/или антигенпрезентирующих клетках, сохраняет отрицательное прогностическое значение у пациентов с ТНРМЖ. N-гликозилирование B7-H3 по мотивам Asn-X-Ser/Thr (где X — любая аминокислота, кроме пролина) приводит к повышенной стабилизации и экспрессии мембраны. Было показано, что ключевым ферментом, участвующим в этой стадии гликозилирования, является FUT8, который положительно коррелирует с экспрессией мРНК B7-H3, но не с транскрипцией, а также коррелирует с худшим прогнозом у пациентов с ТНРМЖ. В результате оценки иммуногистохимической (ИГХ) экспрессии FUT8 по интенсивности мембраны и проценту положительных клеток пациенты были почти поровну разделены на группы с низким и высоким уровнем, что указывает на то, что экспрессия FUT8 у пациентов с ТНРМЖ предположительно гетерогенна.

Функционально фукозилирование ядра B7-H3 приводило к снижению участия иммунной системы, о чем свидетельствуют эксперименты in vitro и in vivo. Опухоли B7-H3 дикого типа и B7-H3-4NQ росли одинаково у мышей SCID, но первая показала более быструю кинетику у сингенных, иммунокомпетентных мышей BALB/c. Опухоли B7-H3 дикого типа также имели сниженную инфильтрацию Т-лимфоцитов, как ЦТЛ, так и CD4, а также NK-клеток. Чтобы еще больше подтвердить эти результаты, лечение опухолей дикого типа B7-H3 у сингенных мышей как ингибитором кор-фукозилирования 2FF, так и mAb против PDL1 приводило к снижению кинетики роста опухоли, уменьшению B7-H3 экспрессии на опухолевых клетках и в повышенной инфильтрации IFN плюс NK-клетки, а также IFN плюс CD8 или CD4 Т-лимфоциты [65].

В целом, эти исследования предоставляют доказательства того, что кор-фукозилирование играет значительную роль в биологии опухоли, инвазивности, метастатическом обсеменении, а также в опухолево-иммунных взаимодействиях. Исследование поддерживает использование ингибиторов фукозилирования, включая 2FF, в различных клинических ситуациях, включая рак молочной железы, либо отдельно, либо в сочетании с иммуностимулирующей терапией.

3.4. Первое клиническое исследование на основе 2FF

Вышеупомянутые доклинические данные побудили к клиническому испытанию 2FF в первом в своем классе клиническом исследовании фазы 1 Firstin-Human у пациентов с распространенными солидными опухолями либо отдельно, либо в комбинации с пембролизумабом (NCT02952989) [66]. Всего было включено 46 пациентов, в основном (33/46) в группе монотерапии части А с повышением дозы. Был продемонстрирован пропорциональный дозе фармакокинетический профиль с целевым ингибированием фукозилирования с определением максимально переносимой дозы (MTD) 10 г в день. В соответствии с критериями RECIST v1.1 у 10 пациенток (36 %) стабилизировалось заболевание после 10 циклов среди 28 пациенток, оцененных на предмет ответа в части A, из которых у одной пациентки с тройным негативным раком молочной железы наблюдалось 51-процентное снижение заболеваемости и частичное ответ (PR) на основе иммунных критериев RECIST. В то время как тошнота, утомляемость и диарея были наиболее распространенными проявлениями токсичности (47 процентов) в части A и части C, тромбоэмболические явления (степени 2–5) были обнаружены в 16 процентах (5/32) и 14 процентах (1/7) случаев. пациентов, несмотря на одновременную профилактическую антикоагулянтную терапию, что привело к досрочному прекращению исследования [66]. В результате этого опыта было обнаружено, что пероральный ингибитор фукозилирования 2FF обладает многообещающей противоопухолевой активностью, которую можно использовать в качестве монотерапии или в сочетании с другими видами терапии в клинике в будущем. Однако требуется более тщательный отбор пациентов, альтернативная медикаментозная профилактика тромбоэмболий и/или ингибиторы второго поколения.

4. Взаимодействие фукозилирования с иммунной системой и гормональными путями

4.1. Макрофаги

Макрофаги играют ключевую роль во многих иммунологических и связанных с раком процессах, таких как поглощение и презентация антигена, ангиогенез, метастазирование и резистентность к химиотерапии [67,68]. Они модулируют микроокружение, интегрируя множественные сигналы, и их модуляция варьируется от воспалительной, М1-подобной, до иммуномодулирующей, М2-подобной поляризации [69].

Синовиальные клетки пациентов с ревматоидным артритом (РА) экспрессируют терминальное фукозилирование, но не кор-фукозилирование, и эта экспрессия положительно коррелирует с фактором некроза опухоли-альфа (ФНО). In vitro ингибирование терминального фукозилирования 2-дезокси-D-галактозой (2-Dgal), блокируя ферменты FUT1/2, приводило к подавлению дифференцировки M1 и поляризации M1 к M2. In vivo 2-D-gal значительно уменьшал возникновение артрита, индуцированного коллагеном II [70]. Макрофаги Fut8 KO также показали измененную экспрессию CD14 и Toll-подобного рецептора (TLR) 2 и 4 оси в экспериментальной модели стимуляции липополисахаридом (LPS). В результате мыши, которым трансплантировали гемопоэтический костный мозг Fut8 KO, проявляли повышенную устойчивость к воспалению [71]. Кроме того, макрофаги представляют собой одну из самых больших популяций лейкоцитов в различных опухолевых микроокружениях и, как было описано, демонстрируют необычные модели гликозилирования, которые, в свою очередь, были предложены в качестве потенциальных терапевтических мишеней [72-75].

4.2. Т-В-лимфоциты

Гликозилирование является признанным модулятором функций лимфоцитов, от аутоиммунитета до активации клеток и гомеостаза [76]. О-фукозилирование регулирует развитие Т-клеток, а также спецификацию судьбы лимфоидных/миелоидных клеток в гемопоэтических предшественниках посредством передачи сигналов Notch [77]. Мыши Fx KO обнаруживают расширение миелопоэза и сокращение лимфопоэза [78]. O-фукозилирование Notch1/2 с помощью Protein O-Fucosyltransferase 1 (PO-FUT1) способствует развитию B-клеток и тимоцитов, одновременно обращая миелопролиферативный всплеск у мышей с нокаутом Pofut1 [79].

Кроме того, было показано, что ex vivo фукозилирование цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ), не влияя на специфичность мишени, усиливает хоминг и уничтожение опухолевых клеток [80]. Интересно, что хотя широкое ингибирование фукозилирования с помощью 2-FluoroFucose (2FF) положительно влияет на вовлечение и регуляцию Т-клеточного рецептора (TCR) [81], кор-фукозилирование тяжелой цепи В-клеточного рецептора (BCR) необходим для правильного развития В-клеток и перехода от про-В-стадии. Более того, у мышей Fut8 KO снижена продукция иммуноглобулинов (Ig) (IgG, IgA, IgM) [82,83]. Кроме того, продукция IgG улучшается при распознавании фукозы с помощью DC-SIGN на дендритных клетках (DC), что способствует дифференцировке Т-фолликулярных хелперов (TFH) [84].

Наконец, кор-фукозилирование влияет на иммунологически значимые корецепторы, тем самым влияя на цикл противоракового иммунитета. Рецептор запрограммированной смерти 1 (PD-1) действительно регулируется с помощью посттрансляционных модификаций, таких как кор-фукозилирование, и было показано, что его блокада в доклинической модели меланомы с использованием 2FF усиливает активность Т-клеток. управляемый противоопухолевый иммунитет за счет снижения экспрессии мембраны PD-1 [61].

4.3. антитела

Несмотря на то, что антитела демонстрируют высококонсервативную структуру с вариабельными тяжелыми и легкими цепями, придающими специфичность, было показано, что посттрансляционные модификации значительно влияют на их эффекторные функции, при этом фукозилирование является наиболее изученным [85-87]. Афукозилированные гликаны Fc проявляют высокое сродство к гликанам FcgRIIIa, увеличивая антителозависимую клеточную цитотоксичность (ADCC) [88, 89], и это свойство уже используется в разработке лекарств, как и в случае с амивантамабом, биспецифическим антителом [90, 91]. In vivo воздействие 2FF было связано с продукцией фукозилированных IgG и проявляло противоопухолевый эффект как в сингенных, так и в ксенотрансплантатных моделях [58]. Люди из разных географических регионов имеют разные профили гликозилирования Ig [92]; напротив, вакцины с вирусным вектором могут продуцировать аналогичные антиген-специфические профили гликозилирования IgG, на которые влияют воспалительные стимулы после праймирования В-клеток [93].

Имеются также данные, свидетельствующие о том, что фукозилирование Ig играет роль в инфекционных заболеваниях, при этом сниженные уровни обнаруживаются у элитных контролеров ВИЧ [94] и связь между денге и тяжестью течения COVID-19 [95,96]. Интересно, что фукозилированные Ig против SARS-CoV2 усиливали воспаление за счет активации макрофагов и вызывали протромботические состояния [97,98].

cistanche plant

4.4. Гормональные пути

Как мужчины, так и женщины показали, что эстроген регулирует гликомический состав IgG. Действительно, у женщин в постменопаузе наблюдается повышенный уровень провоспалительных гликоформ IgG, лишенных терминальной галактозы. Такие галактозилированные IgG демонстрируют усиленную фиксацию комплемента через лектиновые пути и ADCC. Интересно, что ароматизация тестостерона также вызывает подобные явления, связанные с эстрадиолом, у мужчин [99].

Кроме того, было обнаружено, что перименопауза связана со снижением галактозилированных гликанов и повышенным фукозилированием ядра IgG при изучении изменений гликома IgG. В дополнение к стимуляции слабовыраженного воспаления из-за потери галактозилирования повышенное кор-фукозилирование также было связано с менее эффективными эффекторами Ig [100].

В целом, эти данные показывают обширную взаимосвязь между иммунной/гормональной системами и фукозилированием белков, подчеркивая важную роль таких посттрансляционных модификаций в соответствующих физиологических процессах в здоровых и болезненных состояниях и предлагая исследовать возможные новые биомаркеры, а также терапевтические уязвимости. для решения.

5. Обсуждение

Солидные опухоли используют множество сложных механизмов для облегчения клеточного роста, адаптации к враждебной среде, уклонения от распознавания иммунной системой и развития устойчивости к различным терапевтическим подходам. Многие из этих характеристик являются общими для различных злокачественных новообразований и были тщательно охарактеризованы, что в конечном итоге привело к выявлению новых индивидуальных терапевтических подходов [101]. В солидных опухолях часто развивается гипоксическое, в значительной степени иммуносупрессивное опухолевое микроокружение (TME), что в конечном итоге создает непреодолимое препятствие для противораковой терапии, включая клеточную терапию [102,103]. Кроме того, было показано, что злокачественные опухоли захватывают посттрансляционные модификации, такие как гликозилирование и фукозилирование, для блокирования межклеточных коммуникаций [104,105].

Появляется все больше доказательств того, что фукозилирование играет роль в регуляции иммунной и гормональной систем в физиологических условиях, но остается много вопросов, особенно когда речь идет о крупных проспективных популяционных исследованиях. Кроме того, фукозилирование также было убедительно идентифицировано как связанная с раком характеристика, обеспечивающая инвазивность опухоли, агрессивность, ангиогенез и уклонение от иммунитета при некоторых солидных злокачественных опухолях [6]. Клинические образцы от пациентов с раком молочной железы также выявили преувеличенные ПТМ ядра-фукозы при прогрессировании заболевания и метастатическом распространении. Кроме того, фармакологическое ингибирование фукозилирования в различных доклинических моделях рака молочной железы показало значительную противоопухолевую активность, также связанную с иммунными реакциями [10,18,56,58]. В соответствии с этим также был задокументирован синергизм между ингибитором фукозилирования 2FF и блокаторами иммунных контрольных точек против PD1, что указывает на гипотетические комбинаторные стратегии лечения [61].

На сегодняшний день фукозилированные белки в значительной степени не исследованы как прогностический или прогностический биомаркер. В то время как у пациентов с гепатоцеллюлярной карциномой было показано, что уровень фукозилированного, а не общего альфа-фетопротеина более конкретно связан с прогрессированием рака [21], для рака молочной железы в настоящее время не существует такого специфического биомаркера. Учитывая это, изучение специфических фукозилированных биомаркеров будет иметь большое клиническое значение, особенно в областях неудовлетворенных клинических потребностей, таких как принятие адъювантных клинических решений.

Было высказано предположение, что фукозилирование и, в частности, кор-фукозилирование является новым признаком рака, который может влиять на межклеточные коммуникации, способствовать развитию нарушенных ТМЭ и, в конечном итоге, влиять на устойчивость к химиотерапии. Несмотря на то, что большинство молекулярных регуляторов кор-фукозилирования, связанного с раком, все еще в значительной степени неизвестны, а также большинство их функциональных последствий, в ближайшие годы срочно необходимы более устойчивые доклинические исследования, чтобы направлять дальнейшие усовершенствованные клинические испытания в будущем. .

cistanche wirkung

Вклад автора:

Концептуализация: ГА и ВП; Методология: GA, VP и CC; Надзор: CC, NF, GF, FMP и GC; Написание: GA и VP; Изображения и таблица: GA и VP; Критический обзор и редактирование: все авторы. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование:

Это исследование не получило какого-либо специального гранта от финансирующих агентств в государственном, коммерческом или некоммерческом секторах.

Заявление Институционального контрольного совета:

Непригодный.

Заявление об информированном согласии:

Непригодный.

Заявление о доступности данных:

В этом исследовании не создавались и не анализировались новые данные. Обмен данными не относится к этой статье.

Конфликт интересов:

GC сообщает о следующих гонорарах за участие спикера: Roche, Seattle Genetics, Novartis, Lilly, Pfizer, Foundation Medicine, NanoString, Samsung, Celltrion, BMS, MSD; Гонорар за консультационные услуги: Roche, Seattle Genetics, NanoString; Гонорар за участие в Консультативном совете: Roche, Lilly, Pfizer, Foundation Medicine, Samsung, Celltrion, Mylan; Гонорар за письменное задание: Novartis, BMS; Гонорар за участие в группе научных дел компании Ellipsis; Институциональное финансирование исследований для проведения клинических испытаний фазы I и II: Pfizer, Roche, Novartis, Sanofi, Celgene, Servier, Orion, AstraZeneca, Seattle Genetics, AbbVie, Tesaro, BMS, Merck Serono, Merck Sharp Dome, Janssen-Cilag, Philogen, Байер, Медивейшн, МедИммун. Все конкурирующие интересы находились за пределами представленной работы. CC сообщает о личных гонорарах за консультации, консультативные роли и бюро докладчиков от Lilly, Roche, Novartis, MSD, Seagen, Gilead и Pfizer.

Ориентация на посттрансляционные модификации для улучшения комбинаторной терапии рака молочной железы: роль фукозилирования, часть 2

3. Фукозилирование как лекарственная мишень: от доклинических исследований к клиническому воплощению

3.1. Специфические ингибиторы фукозилирования

3.2. Использование 2FF при различных видах рака

3.3. Сосредоточьтесь на использовании 2FF при раке молочной железы

3.4. Первое клиническое исследование на основе 2FF