Immunogenicity evaluation of mutant peptides identified from lung cancer patients

Il cancro è spesso descritto come una malattia delle cellule stesse del corpo che hanno smesso di funzionare correttamente, ma per il sistema immunitario si tratta di un problema di riconoscimento. La forza di difesa del corpo, il sistema immunitario, è addestrata a individuare gli invasori come batteri e virus cercando specifici marcatori sulle loro superfici. In una persona sana, il sistema immunitario ignora le proprie cellule perché esse espongono i corretti marcatori "amichevoli". Tuttavia, quando le cellule diventano cancerose, spesso acquisiscono mutazioni genetiche che cambiano i loro marcatori superficiali, creando nuovi segnali insoliti. Questi segnali alterati sono noti come peptidi mutanti. Se il sistema immunitario riesce a imparare a riconoscere questi peptidi mutanti come estranei, può lanciare un attacco mirato contro il tumore lasciando intatto il tessuto sano. Per decenni, gli scienziati si sono concentrati intensamente sull'addestramento delle cellule T del sistema immunitario per dare la caccia a questi marcatori, trascurando ampiamente un altro protagonista chiave: le cellule B. Le cellule B sono le fabbriche di anticorpi del sistema immunitario e, sebbene siano famose per combattere le infezioni, il loro ruolo nell'attaccare direttamente il cancro è stato meno esplorato. Comprendere come risvegliare sia le cellule T che le cellule B contro questi specifici segnali cancerosi potrebbe aprire una nuova porta per il trattamento del cancro ai polmoni, una malattia che rimane difficile da curare nonostante i progressi nella chirurgia e nella terapia farmacologica.

In uno studio recente, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di testare se fosse possibile identificare questi peptidi mutanti nei pazienti con tumore ai polmoni e utilizzare essi per addestrare il sistema immunitario a combattere. Hanno lavorato con sei pazienti che si erano sottoposti a intervento chirurgico per rimuovere tumori polmonari. Dal tessuto tumorale di un paziente specifico, il team ha utilizzato l'avanzato sequenziamento genetico per trovare mutazioni uniche che non erano presenti nel tessuto normale. Si sono concentrati su tre mutazioni specifiche trovate in geni chiamati PLVAP, MBOAT7 e Neurofascin. Queste mutazioni hanno dato origine a minuscoli frammenti proteici, o peptidi, che sono leggermente diversi dalle versioni normali presenti nelle persone sane. I ricercatori hanno sintetizzato questi peptidi mutanti in laboratorio e hanno creato anche le versioni "wild-type" corrispondenti, ovvero le copie normali non mutate. Per vedere se questi peptidi mutanti potessero scatenare una risposta immunitaria, hanno prelevato campioni di sangue dai pazienti e hanno fatto crescere speciali cellule immunitarie chiamate cellule dendritiche. Queste cellule dendritiche agiscono come messaggeri; esse "mangiano" i peptidi e li espongono sulla loro superficie per mostrare ad altre cellule immunitarie cosa cercare. Il team ha caricato alcune cellule dendritiche con i peptidi mutanti e altre con i normali peptidi wild-type, per poi introdurle a cellule T e cellule B prelevate dal sangue e dai tumori dei pazienti.

I risultati hanno mostrato una chiara differenza tra la risposta ai peptidi mutanti e quella ai normali. Quando le cellule T sono state esposte alle cellule dendritiche che esponevano i peptidi mutanti, sono diventate altamente attive. Queste cellule T attivate sono state in grado di cercare e distruggere le cellule cancerose degli stessi pazienti in laboratorio, mentre le cellule T esposte ai peptidi normali mostravano scarsa o nulla capacità di uccisione. Questo effetto non era limitato al paziente il cui tumore aveva fornito le mutazioni originali. I ricercatori hanno scoperto che i peptidi mutanti identificati in un paziente potevano stimolare anche le cellule immunitarie di altri pazienti. Ad esempio, il peptide mutante PLVAP trovato nel primo paziente ha stimolato con successo le cellule T di un secondo paziente a uccidere le cellule tumorali di quel secondo paziente. Allo stesso modo, il peptide mutante Neurofascin ha funzionato tra diversi pazienti. Ciò suggerisce che queste specifiche mutazioni potrebbero essere condivise da molti pazienti con tumore ai polmoni, agendo come bersagli comuni piuttosto che come errori unici e isolati.

Forse la scoperta più sorprendente di questo studio riguarda le cellule B. Mentre il team si aspettava che le cellule T svolgessero il lavoro pesante, ha osservato che anche le cellule B, quando addestrate con i peptidi mutanti, hanno imparato ad attaccare direttamente le cellule tumorali. Questa è una scoperta significativa perché le cellule B sono tipicamente considerate produttrici di anticorpi piuttosto che killer diretti. Negli esperimenti di laboratorio, le cellule B attivate dai peptidi mutanti sono state in grado di uccidere le cellule tumorali, un comportamento che era stato ampiamente oscurato dalla focalizzazione sulle cellule T nelle ricerche precedenti. Inoltre, queste cellule B attivate producevano livelli più elevati di anticorpi, specificamente IgG e IgM, rispetto a quelle esposte ai peptidi normali. Accanto a questo attacco cellulare, le cellule immunitarie hanno rilasciato alti livelli di segnali infiammatori, come l'IFN-gamma e il TNF, che aiutano a coordinare la risposta immunitaria, riducendo al contempo il rilascio di segnali che solitamente calmano il sistema immunitario. Questo spostamento indica che i peptidi mutanti hanno trasformato con successo il sistema immunitario verso uno stato di guerra attiva contro il tumore.

Lo studio ha anche esplorato come questi risultati possano applicarsi al trattamento. I ricercatori hanno notato che i peptidi mutanti identificati in un paziente sembravano funzionare in cinque dei sei pazienti testati, suggerendo che un vaccino basato su queste mutazioni condivise potrebbe potenzialmente aiutare molte persone, invece di richiedere un vaccino personalizzato per ogni singolo individuo. Questo concetto di "antigene condiviso" è fondamentale perché potrebbe rendere i vaccini contro il cancro più pratici e veloci da produrre. Il team ha anche osservato che i farmaci chemioterapici, specificamente il pemetrexed, potevano rendere le cellule cancerose più sensibili all'uccisione da parte di queste cellule immunitarie attivate. Ciò suggerisce che combinare la chemioterapia con una terapia progettata per potenziare le risposte delle cellule T e B utilizzando questi peptidi mutanti potrebbe essere una strategia potente. Sebbene lo studio sia stato condotto in un ambiente di laboratorio e non abbia previsto il test del trattamento sui pazienti, i risultati forniscono una forte prova che questi peptidi mutanti sono immunogenici, il che significa che possono innescare in modo affidabile una forte risposta immunitaria. Il lavoro getta le basi per future terapie che mirano a sfruttare sia il potere di uccisione delle cellule T che le capacità di attacco diretto delle cellule B per combattere il cancro ai polmoni.