Ингибиторы макропиноцитоза в фибробластах могут стать новым подходом к терапии рака поджелудочной железы

Рак поджелудочной железы относится к заболеваниям с неблагоприятным прогнозом — пятилетняя общая выживаемость пациентов с такими опухолями не превышает 10%. Радикальное хирургическое лечение возможно не для всех пациентов, и в то же время опухоли могут быть устойчивыми к лучевой терапии, химиотерапии и иммунотерапии. Это заставляет ученых искать принципиально новые подходы к лечению, основанные на биологии заболевания.

Характерный компонент опухолевого микроокружения при протоковой аденокарциноме поджелудочной железы (PDAC) — опухоль-ассоциированные фибробласты (CAF), которые формируют несколько отличающихся друг от друга популяций. Большинство CAF относятся к миофибробластам (myCAF) и участвуют в формировании плотной фиброзной стромы опухоли (считается, что именно свойства стромы при PDAC влияют на устойчивость опухоли к лечению). Другая крупная группа — воспалительные CAF (iCAF), активируемые интерлейкином 1 (IL-1) и вырабатывающие различные цитокины и хемокины. Эти фенотипические группы фибробластов не являются статичными — например, в условиях гипоксии и при активации MAPK-сигналинга клетки трансформируются в iCAF. Ученые из Института медицинских открытий Сэнфорда Бернхэма Пребиса (Ла Хойя, Калифорния, США) задалась вопросом, какое влияние на фенотип фибробластов в микроокружении опухоли может оказать метаболический стресс, например, нехватка питательных веществ.

Для выживания в опухоли поджелудочной железы фибробластам необходим макропиноцитоз. С его помощью клетки захватывают из небогатой питательными веществами среды сывороточный альбумин, который используют в качестве источника аминокислот (избытком аминокислот они также могут «поделиться» с клетками самой опухоли). Для изучения метаболического стресса исследователи выбрали глутамин — одну из аминокислот, которыми обеднена опухолевая интерстициальная жидкость при PDAC. При культивировании CAF, полученные из мышиных моделей PDAC и человеческих опухолей, в среде с низким содержанием глутамина, активация макропиноцитоза уменьшает выраженность метаболического стресса, вызванного дефицитом аминокислот (последний оценивался по уровню экспрессии белка SESN2). Напротив, обработка клеток(5-(N-этил-N-изопропил)-амилоридом (EIPA), ингибирующим макропиноцитоз, усиливала метаболический стресс.

В условиях дефицита глутамина и ингибирования макропиноцитоза наблюдалось усиление экспрессии генов-маркеров iCAF (Il6, Ccl2, Cxcl1, Cxcl2, Cxcl12, Pdgfra, Agtr1, Cfd, Il1a, Il1b, Ccl8, Ccl27). Одновременно с этим снижалась экспрессия маркеров myCAF (Acta2, My19, Tagln, Tpm2) и генов, кодирующих коллагены COL1A1, COL1A2 и COL3A1. Эти изменения не были связаны с избирательной гибелью myCAF или пролиферацией iCAF. При этом процесс был обратимым: добавление в среду глутамина и отмена EIPA возвращали клетки к фенотипу myCAF.

Ученые исследовали механизмы, лежащие в основе этого перехода. Они обнаружили, что индукция воспалительного фенотипа не зависит от IL-1α, который традиционно считается ключевым фактором формирования iCAF, а опосредована сигнальным путем MEK-ERK, активируемым при нехватке глутамина. Исследователи также идентифицировали транскрипционные факторы, регулируемые MEK-ERK и участвующие в запуске экспрессии маркеров ранней фазы перехода.

На ортотопической сингенной мышиной модели было продемонстрировано, что введение EIPA подавляет макропиноцитоз в опухолевых клетках и CAF, причем замедляется рост опухоли за счет усиления гибели клеток и снижения пролиферации. Используя иммуногистохимические маркеры различных подгрупп CAF, ученые показали уменьшение количества myCAF и рост численности iCAF при сохранении неизменного общего количества фибробластов. При этом iCAF появлялись во всех зонах опухоли, в том числе в бедных стромой областях вблизи неопластических клеток, что указывало на автономный механизм перехода, не зависящий от паракринных сигналов. (В норме IL-1α/TGFβ-сигналинг способствует расположению myCAFs рядом с опухолевыми клетками, а iCAFs – вдали от них.)

Используя секвенирование РНК единичных клеток, исследователи обнаружили промежуточное состояние между myCAF и iCAF, через которое клетки проходят при смене фенотипа под действием ингибиторов макропиноцитоза.

При помощи иммуногистохимического исследования, проточной цитометрии и секвенирования РНК единичных клеток ученые обнаружили, что ингибирование макропиноцитоза приводило к реорганизации стромы и усилению инфильтрации опухоли CD4+ и CD8+ T-лимфоцитами. В то же время лимфоциты оставались в состоянии истощения. При добавлении ингибиторов PD-1 к EIPA у мышей усилился апоптоз опухолевых клеток, уменьшился размер опухолей, снизился уровень метастазирования, а общая выживаемость выросла.

Избыточное отложение коллагена в строме PDAC приводит к сдавлению кровеносных сосудов, что ограничивает проникновение лекарственных веществ в опухоль. Предварительная обработка EIPA, снижающая синтез коллагена, в экспериментах на мышах способствовала проникновению к неопластическим клеткам доксорубицина и гемцитабина и подавлению роста опухоли.

Добавление к химиотерапии и иммунотерапии ингибиторов макропиноцитоза, которые вызывают переключение фенотипа фибробластов и ремоделирование опухолевой стромы, может стать перспективным подходом к лечению PDAC, отмечают авторы.

Нейротоксин против рака поджелудочной железы