Макрофаги собираются в кластеры для борьбы с солидными опухолями

Ученые из США показали на органоидах и мышиных моделях, что макрофаги могут фагоцитировать клетки солидных опухолей, если собираются в кластеры. Фагоцитозу способствуют опсонизация опухоли антителами и выключение контрольной точки макрофагов.

Credit:
123rf.com

Макрофаги — одни из ключевых клеток в микроокружении опухоли; они вызывают как проопухолевые эффекты (иммуносупрессия), так и противоопухолевые. Ученые из Пенсильванского университета (США) исследовали поведение кластеров макрофагов в опухолевых органоидах и установили, что такие кластеры осуществляют коллективный фагоцитоз клеток опухоли.

Фагоцитоз опухолевой клетки обычно ингибируется взаимодействием ее рецептора CD47 с сигнально-регуляторным белком альфа (SIRPα) на макрофаге. Ингибирование можно предотвратить с помощью противоопухолевых моноклональных антител; яркий пример — анти-CD20 в сочетании с антителом, блокирующим CD47, при лимфоме. Однако аналогичные комбинации гораздо менее эффективны против солидных опухолей. Кроме того, обилие макрофагов в солидных опухолях обычно связано с плохим прогнозом. В то же время кластеры макрофагов связаны с выживаемостью при некоторых типах опухолей.

Чтобы макрофаг мог поглотить раковую клетку, силы, приложенные для фагоцитоза, должны превышать механическую прочность сцепления между клетками опухоли. Авторы новой статьи предположили, что макрофаги, образующие кластер, могут преодолеть межклеточное сцепление в солидной опухоли и фагоцитировать плотную массу растущих раковых клеток. Для проверки этой гипотезы они сконструировали органоиды опухолей, использовав мышиную клеточную линию меланомы B16, которая не реагирует in vivo ни на блокировку иммунных контрольных точек, ни на блокировку CD47.Таким образом, эта конкретная модель опухоли представляет большое количество пациентов, не отвечающих на иммунотерапию. Клетки B16 образуют довольно плотные темные скопления с неровными границами, похожих на раннюю стадию меланомы в верхнем слое кожи человека. Авторы создали клеточную линию с нокаутом CD47, предполагая, что такие клетки будут фагоцитированы особенно успешно.

В органоиды были добавлены макрофаги, происходящие из костного мозга, и антитела к Tyrp1 (белок, специфичный для меланоцитов), чтобы обеспечить опсонизацию опухолевых клеток и облегчить фагоцитоз. Более чем в 80% случаев фагоцитоза внутри макрофага были совместно локализованы зеленый флуоресцентный белок (GFP), и ДНК, что подтверждает факт фагоцитоза целой клетки — и ядра, и цитоплазмы. В других случаях фагоцитоза окрашивание на ДНК не было выявлено, и авторы предположили, что наблюдается трогоцитоз («откусывание» фрагментов клетки).

Следующим шагом авторы продемонстрировали, что макрофаги формируют кластеры в органоидах. При наличии большого количества материала для поглощения (условия максимального фагоцитоза) макрофаги склонны объединяться, а не рассеиваться. В результате меньше макрофагов контактирует с раковыми клетками. Тем не менее добавление большего количества макрофагов подавляет рост опухоли, причем подавление происходит по кооперативной схеме, где соотношение макрофагов и раковых клеток имеет значение. В отличие от этого, в стандартных двумерных анализах фагоцитоз не коррелировал с плотностью макрофагов.

Авторы проверили, будет ли иметь эффект максимизация дозы макрофагов in vivo. Они привили мышам опухоли, нокаутные по гену CD47, а затем ввели им внутривенно антитела к Tyrp1 для опсонизации клеток меланомы. Спустя 24 часа ученые наблюдали появление опухолей в три раза меньшего размера и содержащие в три раза больше макрофагов по сравнению с контролем. Количество других иммунных клеток не различалось. Макрофаги также группировались и сегрегировали внутри опухолей. Более длительные наблюдения показали, что у 40% мышей опухоли были элиминированы макрофагами. Кроме того, мыши, которым вводили антитела к Tyrp1, продемонстрировали лучшие показатели выживаемости по сравнению с контрольной группой. На опухоли дикого типа инъекции антител против CD47 и Tyrp1 не повлияли, но когда таким мышам ввели клетки-предшественники макрофагов с нокаутом SIRPα, удалось добиться полного противоопухолевого ответа у 60% животных.

Авторы также предположили, что у выживших мышей возникает приобретенный иммунный ответ. Сыворотка, полученная от таких мышей, способствовала фагоцитозу in vitro и подавляла развитие опухоли in vivo, если клетки опухоли опсонизировали сывороткой перед имплантацией. Это свидетельствовало о возможной роли иммуноглобулинов G (IgG) в противоопухолевом ответе.

В заключение авторы проверили, можно ли экстраполировать результаты, полученные на модели меланомы, на другие типы опухолей. Использование антител к антигену GD2 для опсонизации в сочетании с блокированием СD47 в модели рака простаты приводило к поглощению макрофагами опухолевых клеток. Аналогичный результат наблюдался на модели рака легких.

Таким образом, успех уничтожения солидных опухолей с помощью макрофагов определяется тремя факторами: большим количеством макрофагов, обеспечивающим кооперативность, опсонизацией опухоли и нарушением подавления активности макрофагов. Кроме того, у выживших иммунокомпетентных мышей вырабатываются противоопухолевые IgG, которые дополнительно активируют фагоцитоз и кластеризацию макрофагов.


Тестостерон помогает макрофагам бороться с раком надпочечников

Источник

Dooling L., et al. Cooperative phagocytosis of solid tumours by macrophages triggers durable anti-tumour responses // Nature Biomedical Engineering. Published online 24 April 2023, DOI: 10.1038/s41551-023-01031-3

Добавить в избранное