TLR2 контролирует опухолевую супрессию при немелкоклеточном раке легких

Рак легких — наиболее смертоносный тип рака. Чаще всего встречается немелкоклеточный рак легкого, включающий в себя легочную аденокарциному (LUAD) и плоскоклеточный рак легкого (LUSC). Диагностика рака на ранних стадиях повышает шансы пациента на выживание. Необходимо как можно больше знать о том, как начинается рак и как его можно таргетировать, но при этом у ученых нет полного понимания механизмов раннего подавления опухолеобразования.

Один из механизмов защиты организма от опухолей — это онкоген-индуцированное клеточное старение (OIS). Предыдущие работы группы показали роль толл-подобного рецептора 2 (TLR2) в развитии воспалительных процессов при OIS, однако точная роль TLR2 в развитии опухоли до сих пор не была описана. Новое исследование демонстрирует ключевую роль TLR2 в супрессии рака легкого на ранних стадиях.

Ученые проанализировали базу данных образцов LUAD из Атласа ракового генома (The Cancer Genome Atlas). Они показали, что экспрессия TLR2 ассоциирована с более высоким уровнем выживаемости. Далее авторы провели иммунохимическое окрашивание хирургически удаленных образцов LUAD и обнаружили повышенную экспрессию TLR2 в опухоли по сравнению с окружающими тканями.

Чтобы проверить, на какой стадии развития опухоли происходит экспрессия TLR2, ученые проанализировали базы данных результатов РНК-секвенирования LUAD на разных стадиях. Анализ показал более высокий уровень экспрессии TLR2 на преинвазивных опухолях.

Авторы также изучили данные мониторинга развития LUSC, проведенные при помощи бронхоскопии. Результаты показали, что экспрессия TLR2 ассоциирована с повышенной вероятностью регрессии преинвазивного LUSC, в то время как потеря гетерозиготности TLR2 ассоциирована с прогрессированием заболевания.

Далее ученые проверили влияние TLR2 на развитие рака на генно-инженерной мышиной модели. В данной модели индукция развития рака легких происходит через назальное введение специфической рекомбиназы с помощью аденовируса. Исследование показало, что у мышей с нокаутом TLR2 наблюдалось значительно большее количество опухолей и повышенная опухолевая нагрузка.

Далее ученые провели анализ маркеров OIS и обнаружили у TLR2^-/- мышей пониженный уровень экспрессии p21 — ингибитора клеточного цикла и маркера активности транскрипционного фактора p53. Авторы получили мышей, нокаутных по гену Trp53 (кодирующему p53). В этой модели у TLR2^-/- мышей развивалось большее количество опухолей. Экспрессия p21 в этих мышах практически отсутствовала, независимо от статуса TLR2, то есть повышенная экспрессия p21 в TLR2^+/+ опухолях зависит от p53. Экспрессия p16 была ниже в TLR2^-/- Trp53^-/- опухолях. Это подтверждает гипотезу о том, что потеря TLR2 ускоряет опухолеобразование, но сам TLR2 не полностью зависит от p53-p21-сигналлинга.

Одно из свойств OIS — ассоциированный со старением секреционный фенотип (SASP). Для проверки влияния экспрессии TLR2 на SASP ученые провели иммуногистохимическое окрашивание основных связанных с TLR2 факторов SASP — интерлейкина-1-альфа и интерлейкина-1-бета. Анализ показал значительно пониженную экспрессию SASP-факторов у TLR2^-/- мышей.

Одна из функций SASP — рекрутирование иммунных клеток, «вычищающих» стареющие и мертвые клетки. Ученые использовали проточную цитометрию для анализа рекрутирования иммунных клеток в ткани рака. У TLR2^-/- было значительно меньше иммунных клеток в тканях опухоли и легких в целом. При этом искусственная доставка интерлейкинов в легкие приводила к нормальному рекрутированию иммунных клеток.

Наконец, ученые проверили влияние искусственной активации TLR2 на развитие опухолей. На использованной ранее мышиной модели индуцировалось развитие рака. Через две недели после индукции производили еженедельную терапию Pam2CSK4 — синтетического агониста TLR2 — в течении восьми недель. У мышей, получавший терапию, наблюдалась значительно меньшая опухолевая нагрузка, а также повышенная экспрессия p21 и факторов SASP. При этом на TLR2^-/- мышей терапия подобных эффектов не оказывала.

Авторы считают, что сигнальные пути TLR2 могут представлять собой перспективную мишень для терапии рака легких на ранних стадиях развития.

Микробиом легких можно использовать как биомаркер рецидива рака