Targeting LSD1 inhibits gastric cancer by reprogramming macrophages and restoring T-cell response

Resumen Técnico: El direccionamiento de LSD1 inhibe el cáncer gástrico mediante la reprogramación de macrófagos y la restauración de la respuesta de células T

Planteamiento del problema
El cáncer gástrico (CG) sigue siendo una de las principales causas de mortalidad por cáncer a nivel mundial, con una tasa de supervivencia a cinco años inferior al 10% en estadios avanzados. Aunque los tratamientos multimodales, incluyendo la inmunoterapia, han mejorado los resultados, los beneficios clínicos suelen verse limitados por el diagnóstico tardío, la resistencia a los fármacos y las bajas tasas de respuesta a los inhibidores de puntos de control inmunitario. Una barrera crítica es la capacidad del tumor para evadir el sistema inmunitario. La lisina específica desmetilasa 1 (LSD1/KDM1A) se expresa en exceso en diversas neoplasias malignas e impulsa la progresión tumoral, aunque su papel específico en la configuración del microambiente inmunológico tumoral (TIME) del CG permanece incompletamente definido. Además, los inhibidores de LSD1 existentes, particularmente los agentes basados en fenilciclopropilamina, enfrentan desafíos respecto a la selectividad y la toxicidad, mientras que los inhibidores reversibles a menudo carecen de la potencia suficiente. Existe una necesidad apremiante de nuevos agentes dirigidos a LSD1, potentes, selectivos y capaces de reprogramar eficazmente el microambiente inmunitario para superar la evasión inmunitaria en el CG.

Metodología
El estudio empleó un enfoque multifacético que combinó química computacional, biología molecular e inmunología:

1. Descubrimiento y diseño de fármacos: Partiendo de un compuesto líder basado en quinazolina (Z-1), los investigadores utilizaron el reemplazo bioisostérico (sustituyendo un nitrógeno del anillo por un carbono) para generar un andamio de quinolina. Se realizaron estudios sistemáticos de la relación estructura-actividad (SAR) en las posiciones R1, R2, R3 y R4 del andamio. Las simulaciones de acoplamiento molecular (utilizando PDB 2V1D) guiaron la optimización de las interacciones de unión con el sitio activo de LSD1, específicamente mimetizando la unión de FAD.
2. Manipulación genética: Se generaron líneas celulares de carcinoma de estomodecho (MFC) de ratón con knockout (KO) de LSD1 y líneas celulares de CG humano (AGS, MKN45) mediante CRISPR-Cas9 para estudiar los efectos intrínsecos de la pérdida de LSD1.
3. Secuenciación de ARN de célula única (scRNA-seq): Se perfilaron linfocitos infiltrantes de tumores (TIL) CD45+ de tumores subcutáneos en ratones inmunocompetentes para caracterizar las poblaciones de células inmunitarias y sus estados (p. ej., macrófagos M1/M2, células T CD8+ agotadas) en presencia o ausencia de LSD1 intrínseco al tumor.
4. Sistemas de cocultivo in vitro: Se utilizó medio condicionado (CM) de células de CG (WT vs. KO vs. tratado con fármacos) para tratar macrófagos THP-1 inducidos por PMA y células T primarias. Esto evaluó la polarización de macrófagos (M0 a M1/M2) y los marcadores de activación/agotamiento de células T (CD69, CD25, PD-1, LAG-3, TIM-3).
5. Modelos in vivo: Se establecieron modelos de tumor subcutáneo de injerto de la misma especie en ratones C57BL/6 (615). El estudio utilizó estrategias de depleción selectiva mediante liposomas de clodronato, PLX3397 o anticuerpos anti-CSF1R para macrófagos, y anticuerpos anti-CD8α para células T. El compuesto líder, KL-1, se administró mediante sonda gástrica para evaluar la inhibición del crecimiento tumoral y la modulación inmunitaria.

Contribuciones clave

• Perspectiva mecanística: El estudio identifica un mecanismo novedoso donde la LSD1 intrínseca al tumor promueve la evasión inmunitaria mediante la orquestación de un bucle de retroalimentación (crosstalk): impulsa a los macrófagos M0 hacia un fenotipo pro-tumoral M2, que a su vez induce el agotamiento de las células T CD8+. Por el contrario, la pérdida de LSD1 sesga a los macrófagos hacia un fenotipo anti-tumoral M1 y restaura la función de las células T CD8+.
• Desarrollo de un nuevo inhibidor: Los autores diseñaron y sintetizaron una serie de inhibidores reversibles de LSD1 basados en quinolina. El compuesto líder, KL-1 (Compuesto 29), demostró una alta potencia (IC50 = 18 nM) y un modo de unión específico que involucra interacciones competitivas con FAD e interacciones de enlace de hidrógeno con residuos clave (Glu801, Ser289, Gly287).
• Validación terapéutica: El estudio valida que la inhibición farmacológica de LSD1 con KL-1 recapitula el fenotipo de knockout genético, suprimiendo eficazmente el crecimiento del CG mediante la reprogramación del microambiente inmunológico.

Resultados

• Reprogramación inmunitaria por la pérdida de LSD1: El scRNA-seq de los tumores MFC reveló que los tumores con KO de LSD1 exhibieron un aumento significativo de macrófagos M1 y células T CD8+ activadas, junto con una reducción de macrófagos M2 y células T CD8+ agotadas (CD8+ Tex).
• Eje Macrófago-Célula T: Los experimentos in vitro confirmaron que el CM de células con pérdida de LSD1 dirigió a los macrófagos M0 hacia un fenotipo M1 (alto CD80/CD86, bajo CD206/CD163) y redujo la polarización M2. Crucialmente, este sesgo hacia M1 era necesario para prevenir el agotamiento de las células T CD8+; el cocultivo con macrófagos M2 inducidos por células de control provocó una alta expresión de marcadores de agotamiento (LAG-3, PD-1, TIM-3), mientras que los macrófagos M2 tratados con CM de células con KO de LSD1 no indujeron dicho agotamiento.
• Eficacia de KL-1: El tratamiento con KL-1 en células de CG reprodujo los efectos de la deleción genética, promoviendo la polarización M1 y la activación de las células T CD8+, mientras se suprimían los marcadores de agotamiento.
• Eficacia in vivo y dependencia: En modelos de ratón de injerto de la misma especie, el tratamiento con KL-1 inhibió significativamente el crecimiento tumoral. Esta eficacia dependía del sistema inmunitario:
  • La depleción de macrófagos revirtió parcialmente el efecto anti-tumoral de KL-1.
  • La depleción de células T CD8+ abolió completamente la eficacia terapéutica de KL-1.
  • El tratamiento con KL-1 aumentó los macrófagos M1 intratumorales y las células T CD8+ funcionales, mientras disminuyó los macrófagos M2.
  • La depleción de células T CD8+ anuló el cambio inducido por KL-1 en la polarización de macrófagos (relación M1/M2), lo que sugiere un bucle regulatorio recíproco donde las células T también influyen en los fenotipos de los macrófagos en este contexto.
• Seguridad: El análisis histológico (tinción H&E) de los órganos principales de los ratones tratados con KL-1 no mostró signos de toxicidad in vivo.

Significancia
El artículo posiciona a LSD1 como un nodo epigenético tratable para la reprogramación inmunitaria en el cáncer gástrico. Al elucidar el mecanismo mediante el cual la LSD1 suprime la inmunidad antitumoral a través del agotamiento de las células T CD8+ mediado por macrófagos M2, el estudio proporciona una base racional para dirigir el tratamiento hacia la LSD1 no solo para la supresión tumoral directa, sino también para la modulación inmunitaria. La identificación de KL-1 como un inhibidor reversible, potente y selectivo que logra ejecutar este mecanismo in vivo lo establece como un candidato clínico prometedor. Los hallazgos sugieren que la combinación de la inhibición de LSD1 con inmunoterapias existentes podría superar la resistencia en el CG mediante la restauración del potencial citotóxico de las células T a través de la reprogramación de macrófagos. Los autores reconocen las limitaciones, incluyendo la falta de datos de scRNA-seq derivados de pacientes y la necesidad de estudios de causalidad adicionales utilizando ratones OT-I, pero enfatizan que su trabajo ofrece una comprensión fundamental del eje LSD1-M2-célula T CD8+ en el CG.