In een gevorderd stadium infiltreert uitgezaaide kanker de lymfeklieren in de borstholte en de bekleding van de borstholte, het zogenaamde borstvlies. Wanneer dit gebeurt, wordt de normale cyclus van vochtafscheiding en -opname onderbroken, wat resulteert in vochtophoping en compressie van de long. De vloeistof, die is samengesteld uit sereuze eiwitten, kankercellen en lymfoïde en myeloïde immuuncellen, wordt maligne pleurale effusie (MPE) genoemd. Ophoping van vocht leidt tot symptomen die variëren van hoesten tot levensbedreigende dyspnoe en hypoxie, maar het is de agressieve aard van de tumor waaraan de patiënt uiteindelijk bezwijkt. Epitheliale kankers maken ongeveer 80% uit van de patiënten die worden geopereerd en de levensverwachting varieert van 3 tot 12 maanden . Ondanks het feit dat de incidentie van MPE in de Verenigde Staten meer dan 150.000 gevallen per jaar bedraagt, en ondanks het feit dat een breed scala van systemische en gelokaliseerde therapeutische benaderingen is getest, blijft de huidige beste praktijk beperkt tot palliatie door drainage. Wij zijn van mening dat de interacties die optreden tussen tumor- en immuuncellen in de pleurale ruimte deze tot een incubator maken die een epitheliale naar mesenchymale transitie (EMT) en het ontstaan van de meest agressieve geneesmiddelresistente neoplastische cellen bevordert. Dit commentaar pleit voor een intrapleurale immunotherapeutische aanpak voor patiënten met MPE. Onze groeiende waardering van de immuunomgeving van de pleurale ruimte en van de complexe wisselwerking tussen tumor en immuuncellen suggereert een meer rationele immunotherapeutische benadering voor de behandeling van deze aandoening.
Gelokaliseerde immunotherapie
Het concept van activering van het immuunsysteem in de setting van thoracale maligniteit dateert uit de jaren 1970, toen onderzoekers een verbeterde overleving opmerkten bij patiënten met empyema na resecties voor longkanker, wat grotendeels onsuccesvolle proeven met intrapleuraal Baccilus Calmette-Guérin (BCG) en andere bacteriële antigenen rechtvaardigde. Directe instillatie van de recombinante cytokines interferon ɣ , interferon α2b en IL-2 zijn ook getest. Intrapleuraal toegediend IL-2 werd goed verdragen bij niet-kleincellige longkanker (NSCLC). Bovendien waren de intrapleuraal toegediende IL-2 niveaus 6000-maal hoger dan in het plasma, hetgeen erop wijst dat lokaal toegediend IL-2 (formulegewicht = 15,5 kDa) in de pleurale ruimte wordt afgezonderd. Dit is een zeer belangrijke waarneming, aangezien andere grote biologische moleculen, zoals antilichamen, naar verwachting op soortgelijke wijze geconcentreerd zullen zijn wanneer zij rechtstreeks aan het borstvlies worden toegediend. Hoewel intrapleurale IL-2 effusies oploste bij 28 van de 31 onderzochte patiënten en gedeeltelijke reacties werden gezien met andere cytokinemodaliteiten, varieerde de mediane tijd tot progressie van dagen tot maanden. Dus instillatie van hoge doses Th1 geassocieerde cytokines was op zichzelf onvoldoende om de immunosuppressieve omgeving van de pleurale ruimte te overwinnen.
Therapeutisch gebruik van pleura-infiltrerende T cellen (PIT)
Een recente klinische studie beschreef het gebruik van tumor infiltrerende lymfocyten (TIL) afkomstig van MPE en kwaadaardige ascites in combinatie met cisplatine . Effusie-afgeleide TIL zorgden voor een langere progressievrije overleving en een betere kwaliteit van leven dan cisplatine alleen. De combinatie van immuuntherapie en chemotherapie is enigszins contra-intuïtief omdat veel cytotoxische middelen de celproliferatie remmen, een belangrijk aspect van de adaptieve immuniteit. Er is echter aangetoond dat regulatoire T-cellen (Treg) gevoeliger zijn voor op platina gebaseerde combinatiechemotherapie dan conventionele CD4+ T-cellen, wat mogelijk een bevrijding biedt van Treg-gemedieerde onderdrukking van anti-tumor immuniteit. Uit effusie afgeleide TIL hebben verschillende belangrijke voordelen ten opzichte van TIL afkomstig van primaire tumoren of biopsieën van solide metastasen: De T-cel opbrengst van MPE of ascites is ordes van grootte hoger dan van biopsies, dus het aantal benodigde passages is lager, en kweektijd is korter; Maligne effusie pleurale T cellen (PIT) vertegenwoordigen een dwarsdoorsnede van alle TIL, terwijl TIL afkomstig van vaste tumoren ruimtelijke heterogeniteit vertonen en kunnen verschillen met betrekking tot functie en specificiteit, afhankelijk van de biopsie locatie . Wegens hun overvloed is het wellicht mogelijk PIT voor te bereiden door een kortstondige ex vivo blootstelling aan activeringssignalen, en ze zonder expansie te reïnduceren. De resulterende cellen zouden niet cytokineverslaafd zijn zoals conventionele TIL en zouden voor hun overleving geen toediening van hoge doses IL-2 nodig hebben.
Immune checkpoint inhibitors in MPE
PD-L1 komt tot expressie in maligne mesothelioom en andere maligniteiten en is daarom potentieel targetbaar met anti-PD-L1 antilichamen. T-cellen van NSCLC MPE vertonen verhoogde expressie van PD-1, TIM-3, en CTLA-4, in vergelijking met niet-maligne controles , mogelijk als gevolg van hoge niveaus van TGF-β in de effusie, gesecreteerd door PD-L1+ tumor-geassocieerde M2-macrofagen.
Naar een effectieve gelokaliseerde immunotherapie
Het wordt steeds duidelijker dat zowel conventionele als immunotherapeutische pogingen hebben gefaald bij MPE omdat de pleurale ruimte een afgezonderd milieu is waarin tumorcellen en immuuncellen interageren ten voordele van de tumor. In de pleurale ruimte zijn wondhelende cytokinen en chemokinen geconcentreerd, en juxtacrine interacties van tumor, macrofagen en mesotheelcellen worden bevorderd door hun nabijheid. Het resultaat is de bestendiging van een wondhelende omgeving waarin T-cel-effectoren worden onderdrukt of gedood, en macrofagen worden gekanaliseerd naar een M2-programma dat angiogenese en metastase bevordert, dit alles culminerend in de bevordering van een agressief en invasief EMT-tumorfenotype.
Gesekwestreerde omgeving
De pleurale ruimte vertegenwoordigt een gesekwestreerde lokale omgeving die wordt gevormd door mesotheliale cellen die met elkaar verbonden zijn door tight junctions . Eiwitbiologica zoals IL-2 blijven sterk geconcentreerd wanneer ze intrapleuraal worden toegediend, met lokale concentraties die duizenden malen hoger zijn dan die van het plasma. De verplaatsing van eiwitten van het plasma naar het borstvlies wordt ook belemmerd, zij het in mindere mate, en de verhouding tussen de eiwitconcentraties in het borstvlies en in het plasma is omgekeerd evenredig met hun molecuulgewicht. Dit is zeer relevant voor systemische toediening van antilichaam therapeutica, die voorspelbaar niet gemakkelijk in de pleurale ruimte, buikholte, of interstitiële ruimten zouden passeren.
Het pleura secretoom
De celvrije sereuze component van MPE bevat een array van cytokines en chemokines . De meerderheid van de afgescheiden cytokines in MPE zijn Th2-achtig en omvatten IL-10 , VEGF en TGFβ , die het wondgenezingsmilieu verder bevorderen ten nadele van een anti-tumor effector respons. Interessant is dat het pleiotrope cytokine IL-6 en zijn oplosbare receptorcomponent sIL-6Rα tot de meest overvloedige cytokines in MPE behoren. IL-6 wordt geproduceerd door de tumor en ook door pleurale mesotheliale cellen en stromale cellen. IL-6 plus IL-10 upreguleren PD-L1 expressie in tumorcellen . IL-6 signaaltransductie wordt gemedieerd door een receptorcomplex bestaande uit IL-6Rα (CD126) en IL-6Rβ (CD130). IL-6Rβ komt ubiquitair tot expressie, maar de expressie van IL-6Rα is hoofdzakelijk beperkt tot leukocyten en hepatocyten. In de normale fysiologie medieert IL-6 krachtige systemische effecten door trans-signalering, die optreedt wanneer IL-6 bindt aan oplosbare IL-6Rα en complexen vormt met membraangebonden IL-6Rβ . IL-6 trans-signalering blijkt agressief tumorgedrag en progressie te bevorderen in kwaadaardige ascites van eierstokkanker en in borstkanker pleurale effusies , en bevordert EMT in niet-kleincellige longkanker , waardoor het een aantrekkelijk therapeutisch doelwit wordt. Tocilizumab, een monoklonaal antilichaam gericht tegen IL-6Rα, heeft een vergunning voor de behandeling van reumatoïde artritis en is experimenteel gebruikt voor de behandeling van kankergeassocieerde cachexie en cytokine-afgiftesyndroom. Intrapleurale toediening kan diepgaande effecten hebben op de polarisatie van het pleurale immuunmilieu met minimale systemische effecten.
Juxtacrine interacties
De nabijheid en hoge concentratie van T-cellen, macrofagen, mesotheliale cellen en tumor in de pleurale ruimte bevordert cel-cel contact en juxtacrine signalering. Voorbeelden hiervan zijn de bevordering van EMT door binding van CD90 en EphA4 op de tumor aan CD11b en Ephrin op macrofagen, respectievelijk . Evenzo binden PD-L1 en PD-L2, tot expressie gebracht op tumor- en pleurale macrofagen, zich aan PD-1 op T-cellen, waardoor anergie, ontwikkeling van geïnduceerde regulatoire T-cellen (iTregs) en apoptose worden bevorderd. Andere liganden die tot expressie komen op pleurale tumoren, zoals CEACAM1 dat zich bindt aan TIM-3, kunnen interageren met immuuncheckpointreceptoren die tot expressie komen op PIT. MPE, die routinematig therapeutisch worden afgetapt, bieden een uniek venster op interacties die moeilijker zijn waar te nemen in andere metastatische settings.