I avancerade stadier infiltrerar metastaserande cancer bröstkorgens lymfkörtlar och slemhinnan i brösthålan, den så kallade pleura. När detta inträffar avbryts den normala cykeln av vätskeutsöndring och absorption, vilket resulterar i vätskeansamling och kompression av lungan. Vätskan, som består av serösa proteiner, cancerceller samt lymfoida och myeloida immunceller, kallas malign pleurautgjutning (MPE). Vätskans ansamling leder till symtom som sträcker sig från hosta till livshotande dyspné och hypoxi, men det är tumörens aggressiva karaktär som patienten till slut drabbas av. Epitelcancer står för cirka 80 % av de patienter som får ingrepp och den förväntade livslängden varierar mellan 3 och 12 månader . Trots att incidensen av MPE i Förenta staterna överstiger 150 000 fall per år och trots att ett brett spektrum av systemiska och lokala terapeutiska metoder har testats, är nuvarande bästa praxis begränsad till lindring genom dränering . Vi hävdar att de interaktioner som sker mellan tumör- och immunceller i pleurarummet gör det till en inkubator som främjar en övergång från epitel till mesenkym (EMT) och uppkomsten av de mest aggressiva läkemedelsresistenta neoplastiska cellerna. I denna kommentar argumenteras för ett intrapleuralt immunoterapeutiskt tillvägagångssätt för patienter med MPE. Vår växande förståelse av immunmiljön i pleurarummet och av det komplexa samspelet mellan tumör- och immunceller tyder på en mer rationell immunterapeutisk strategi för att behandla detta tillstånd.
Lokaliserad immunterapi
Begreppet aktivering av immunsystemet vid malignitet i bröstkorgen härstammar från 1970-talet, då forskare noterade en förbättrad överlevnad hos patienter med empyem efter resektioner för lungcancer , vilket motiverade till stor del misslyckade försök med intrapleurala Baccilus Calmette-Guérin (BCG) och andra bakteriella antigener. Direkt instillation av de rekombinanta cytokinerna interferon ɣ , interferon α2b och IL-2 har också testats. Intrapleural IL-2 tolererades väl i icke-småcellig lungcancer (NSCLC). Vidare var intrapleuralt administrerade IL-2 nivåer 6000 gånger högre än i plasma , vilket tyder på att lokalt administrerat IL-2 (formelvikt = 15,5 kDa) är sekretessbelagt i pleurarummet. Detta är en mycket viktig observation, eftersom andra biologiska ämnen med stora molekyler, t.ex. antikroppar, kan förväntas vara lika koncentrerade när de administreras direkt i lungsäcken. Även om intrapleuralt IL-2 avlägsnade utgjutningar hos 28 av 31 studerade patienter, och partiella svar sågs med andra cytokinmodaliteter, varierade mediantiden till progression från dagar till månader . Instillation av högdos Th1-associerade cytokiner var således otillräcklig i sig själv för att övervinna den immunosuppressiva miljön i pleurarummet.
Terapeutisk användning av pleurainfiltrerande T-celler (PIT)
I en nyligen genomförd klinisk prövning beskrevs användningen av tumörinfiltrerande lymfocyter (TIL) som härstammar från MPE och maligna ascites i kombination med cisplatin . TIL som härrör från effusionen gav längre progressionsfri överlevnad och bättre livskvalitet än enbart cisplatin. Kombinationen av immunterapi och kemoterapi är något kontraintuitiv eftersom många cytotoxiska medel hämmar cellproliferation, en viktig aspekt av adaptiv immunitet. Reglerande T-celler (Treg) har dock visat sig vara mer mottagliga för platinabaserad kombinationskemoterapi än konventionella CD4+ T-celler , vilket kan ge en befrielse från Treg-medierat undertryckande av anti-tumörimmunitet. TIL som härrör från effusion har flera viktiga fördelar jämfört med TIL som härrör från primära tumörer eller biopsier av solida metastaser: T-cellerna från MPE eller ascites är flera storleksordningar högre än från biopsier, vilket innebär att det krävs färre passager och att odlingstiden är kortare. Maligna pleurala T-celler från utgjutning (PIT) representerar ett tvärsnitt av alla TIL, medan TIL som härrör från solida tumörer uppvisar rumslig heterogenitet och kan skilja sig åt när det gäller funktion och specificitet beroende på biopsiplatsen. På grund av deras rikliga förekomst kan det vara möjligt att sätta igång PIT genom kortvarig ex vivo-exponering för aktiveringssignaler och återinföra dem utan expansion. De resulterande cellerna skulle inte vara cytokinberoende som konventionella TIL och skulle inte kräva administrering av högdos IL-2 för sin överlevnad.
Immuncheckpoint-hämmare i MPE
PD-L1 uttrycks på malignt mesoteliom och andra maligniteter och kan därför potentiellt vara måltavla för anti-PD-L1-antikroppar. T-celler från NSCLC MPE uppvisar ett ökat uttryck av PD-1, TIM-3 och CTLA-4, jämfört med icke-maligna kontroller , möjligen på grund av höga nivåer av TGF-β i utgjutningen, som utsöndras av PD-L1+ tumörassocierade M2-makrofager.
Till effektiv lokaliserad immunterapibehandling
Det blir allt tydligare att både konventionella och immunterapeutiska försök har misslyckats i MPE eftersom pleurarummet är en avskärmad miljö där tumörceller och immunceller interagerar till tumörens fördel. I pleurarummet koncentreras sårläkande cytokiner och kemokiner, och juxtakrina interaktioner mellan tumör, makrofager och mesothelceller gynnas av deras närhet. Resultatet är att en sårläkande miljö upprätthålls där T-cells effektorer undertrycks eller dödas och makrofager kanaliseras till ett M2-program som underlättar angiogenes och metastasering, vilket kulminerar i främjandet av en aggressiv och invasiv EMT-tumörfenotyp.
Sekvenserad miljö
Preuralutrymmet utgör en sekvenserad lokal miljö som bildas av mesotelceller som är sammanfogade med tighta korsningar . Proteinbiologiska läkemedel som IL-2 förblir mycket koncentrerade när de administreras intrapleuralt, med lokala koncentrationer som är tusentals gånger högre än plasmakoncentrationen . Proteinförflyttningen från plasma till pleura hindras också, om än i mindre utsträckning, och förhållandet mellan proteinkoncentrationer i pleurautgjutning och plasma är omvänt relaterat till proteinernas molekylvikt . Detta är av stor betydelse för systemisk administrering av antikroppsterapeutiska läkemedel, som inte lätt kan passera in i pleurarummet, bukhålan eller de interstitiella utrymmena.
Preural sekretom
Den cellfria serösa komponenten av MPE innehåller en rad cytokiner och kemokiner . Majoriteten av de utsöndrade cytokinerna i MPE är Th2-liknande och inkluderar IL-10 , VEGF och TGFβ , vilket ytterligare främjar sårläkningsmiljön på bekostnad av ett anti-tumör effektorsvar. Intressant nog är den pleiotropa cytokinen IL-6 och dess lösliga receptorkomponent sIL-6Rα bland de mest förekommande cytokinerna i MPE . IL-6 produceras av tumören och även av pleurala mesothelceller och stromaceller . IL-6 plus IL-10 uppreglerar PD-L1-uttrycket i tumörceller . IL-6-signaltransduktionen förmedlas genom ett receptorkomplex bestående av IL-6Rα (CD126) och IL-6Rβ (CD130). IL-6Rβ uttrycks ubiquitärt, men IL-6Rα-uttrycket är huvudsakligen begränsat till leukocyter och hepatocyter. I normal fysiologi förmedlar IL-6 kraftfulla systemiska effekter genom trans-signalering, vilket sker när IL-6 binder till lösligt IL-6Rα och bildar komplex med membranbundet IL-6Rβ . IL-6 trans-signalering har visat sig främja aggressivt tumörbeteende och progression i malign ascites av äggstockscancer och i pleurautgjutningar av bröstcancer , och främjar EMT i icke-småcellig lungcancer , vilket gör det till ett attraktivt terapeutiskt mål. Tocilizumab, en monoklonal antikropp riktad mot IL-6Rα, är licensierad för behandling av reumatoid artrit och har använts experimentellt för att behandla cancerassocierad cachexia och cytokinfrisättningssyndrom . Intrapleural administrering kan ha djupgående effekter på polariseringen av den pleurala immunmiljön med minimala systemiska effekter.
Juxtacrine interaktioner
Närheten och den höga koncentrationen av T-celler, makrofager, mesotelceller och tumör i pleurarummet gynnar cell-cellkontakt och juxtacrine signalering. Exempel på detta är främjandet av EMT genom bindning av CD90 och EphA4 på tumören till CD11b respektive Ephrin på makrofager . På samma sätt binder PD-L1 och PD-L2 som uttrycks på tumör- och pleurala makrofager till PD-1 på T-celler, vilket främjar anergi, utveckling av inducerade regulatoriska T-celler (iTregs) och apoptos . Andra ligander som uttrycks på pleurala tumörer, t.ex. CEACAM1 som binder till TIM-3, kan interagera med immunkontrollreceptorer som uttrycks på PIT. MPE, som rutinmässigt dräneras terapeutiskt, ger ett unikt fönster till interaktioner som är svårare att observera i andra metastatiska miljöer.