Capacidad de las células dendríticas de captar y presentar antígenos tumorales in vivo e iniciar una respuesta inmune antígeno específica

• Autores: Idoyaga, Juliana
• Año de publicación: 2004
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Wainstok, Rosa; Mordoh, José
• Materia: CELULAS DENDRITICAS; INMUNOTERAPIA; CANCER; VACUNAS; ALFAGALCER; APOPTOSIS; DENDRITIC CELLS; IMMUNOTHERAPY; CANCER; VACCINES; APOPTOSIS; ALPHAGALCER
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La utilización de células tumorales autólogas como vacuna data de la década de 1950: se encontró que cuando se inyectaban células tumorales irradiadas que provenían de tumores inducidos químicamente en embriones de ratón, se podía inducir una respuesta inmune protectiva en animales singeneicos. El hecho de que la célula en su totalidad presente un gran espectro de epitopes, inclusive antígenos de regresión específicos para tumores individuales, es lo que impulsa el uso de la célula tumoral en su totalidad como fuente de antígenos para la inmunoterapia. Sin embargo, la mayoría de los tumores son no-inmunogénicos o pobremente inmunogénicos, lo que se manifiesta en la incapacidad de las células tumorales apoptóticas de inducir una respuesta inmune protectiva a los desafíos tumorales posteriores 57. Además, la inoculación de células tumorales apoptóticas puede llevar a efectos supresivos, dando como resultado la falta de respuesta antitumoral. Por lo tanto, uno de los mayores retos de la inmunología en las últimas décadas ha sido el mejoramiento de la inmunogenicidad de los tumores con el objetivo de crear vacunas. El resultado de la inoculación de inmunoestimuladores no-específicos como BCG o C. Parvum con el objetivo de aumentar la inmunidad protectiva ha tenido poco éxito . También se han intentado diversos métodos que involucran modificaciones genéticas de las células tumorales. Así, se ha utilizado la transfección de células tumorales con el objetivo de expresar moléculas coestimuladoras 9-11, así como también células tumorales modificadas para la expresión de citoquinas como los interferones, interleuquinas o factores de crecimiento hematopoiéticos 12-14. De las citoquinas que se han expresado en tumores, GM-CSF parece ser una de las más efectivas, y esto ha sido atribuido a la movilización y maduración de células presentadoras de antígenos al sitio de vacunación, principalmente células dendríticas (CDs, 7.15.16). Las CDs son células presentadoras de antígenos que poseen la capacidad de procesar antigenos complejos e iniciar una respuesta inmune mediada por células T in vivo. Las CDs, luego de la fagocitosis de células tumorales, tienen la capacidad de procesar y presentar un amplio espectro de antígenos, induciendo así una respuesta inmuneque involucra tanto células T CD4 como células T CD8. Sin embargo, hasta el momento no hay estudios que demuestren que las células tumorales pueden ser "dirigidas" directamente a las CDs y las consecuencias inmunológicas que conlleva este fenómeno. Una caracteristica sumamente importante de las CDs es la capacidad que poseen de procesar células muertas y presentar los antígenos en un contexto MHC I y MHC II 17.18. Se ha demostrado que células apoptóticas administradas en forma endovenosa pueden ser fagocitadas eficientemente por CDs del bazo que expresan CD8a y DEC-20519 y ser presentadas en el contexto de MHC clase I, fenómeno llamado presentación cruzada. En algunos tumores, se ha demostrado que la presentación directa por la célula tumoral no es efectiva para la inducción de una respuesta anti-tumoral; sin embargo, se ha logrado inducir la activación de linfocitos mediante la presentación cruzada o indirecta de antígenos tumorales por parte de células presentadoras del huésped. Las CDs tienen que sufrir cambios llamados maduración para actuar como células presentadoras de antigeno (APC). La a-galactosilceramida (aGalCer) es un glicolipido aislado originariamente de esponjas marinas y se encontró que posee efecto antitumoral. Este glicolípido es presentado a linfocitos NKT por moléculas CD1d. Se ha encontrado que aGalCer inicia la maduración completa de las CDs, que responden a la activación de células NKT con producción de citoquinas 20. Nosotros hemos encontrado previamente que CDs maduras cargadas con células tumorales apoptóticas ex vivo inducen un alto nivel de protección contra el desarrollo del melanoma murino B16. Además, se ha demostrado que tanto linfocitos CD4 como CD8 son necesarios para dicha protección. Es objetivo de este trabajo investigar si las CDs cargadas in vivo con células tumorales apoptóticas en presencia de aGalCer inducen inmunidad a largo plazo dependiente de la acción de linfocitos CD4+ y CD8*. Para poder contestar la pregunta que concierne este trabajo usamos la línea de mieloma J558. Esta línea celular no es inmunogénica cuando las células son administradas vivas o irradiadas. Además, trabajamos con una línea celular J558 carente de MHC clase I, lo que le confiere la imposibilidad genética de presentar antígenos en forma directa. En este trabajo demostramos que, bajo circunstancias en las cuales las CDs son capaces de fagocitar células tumorales apoptóticas deficientes en MHC clase I y pueden sufrir un proceso de maduración por interacciones con células NKT activadas, es posible inducir inmunidad antitumoral a largo plazo (por lo menos dos meses) dependiente de células T, tanto CD4 como CD8+. Además, la inmunidad puede ser atribuida directamente a CDs maduras, como se demuestra por experimentos de transferencia adoptiva. En conclusión, en el presente trabajo hemos demostrado por primera vez que la fagocitosis de células tumorales irradiadas in vivo por CDs que sufren una posterior maduración trae como consecuencia una respuesta antitumoral a largo plazo dependiente de células T.
The use of autologous tumor cells as vaccines dates back to 1950s when it was found that chemically induced tumors of inbred mice, if injected as irradiated cells, could elicit protective immunity in syngeneic hosts. The prospect of rendering whole tumor cells immunogenic has been especially promising, because whole cells introduce a large spectrum of epitopes to the immune system, including critical regression antigens that may be specific to an individual tumor 4. Potentially, irradiated tumor cells thus constitute the richest source of antigen in immunotherapy. Unfortunately, however, most tumors are poorly or non- immunogenic, which means in most cases that injection of irradiated tumor cells fails to induce protective immunity against subsequent tumor challenge 5-7. Indeed, the injection of dying cells can elicit a suppressive effect, leading to tumor- specific unresponsiveness. Thus, improving immunogenicity of tumors in order to create tumor cell vaccines has remained a major goal over the past few decades. There has been limited success with methods introducing nonspecific immunostimulants such as BCG or C. Parvum 8. Another approach entails genetic modification of tumor cells to make them more immunogenic. Tumor cells transfected to express costimulatory molecules 9-11 or modified to secrete cytokines such as interferons, interleukins, and hematopoietic growth factors have been shown to increase systemic immunity and to protect mice from a subsequent challenge of parental, non-transduced tumor 12-14. Of the many cytokines that have been transduced into tumors, GM-CSF appears to be the most effective, and this has been attributed to the mobilization and maturation of antigen presenting cells at the site of vaccination, specially dendritic cells (DCs, 7,15.16). The DCs are antigen presenting cells that have the ability to process complex antigens and to begin a T cell dependant immune response in vivo. The DCs, after the uptake of tumor cells, can present the antigens and induce an immune response in which CD4 and CD8+ T cells are involved. However, there have been no direct studies in which tumor cells are directly delivered to DCs and the immunologic consequences then ascertained. A key property of DCs is their capacity to process dying cells for presentation on MHC class I and II molecules 17.18. Previously it had been shown that the intravenous injection of dying tumor cells leads to selective uptake by a subset of splenic DCs, marked by expression of CD8a and DEC-205 19. Provided that DCs are allowed to undergo maturation to become immunogenic, this targeting of dying cells to appropriate antigen presenting DCs, which is called cross presentation, has the potential to induce combined CD4+ and CD8+ T cell immunity. In some tumors, direct presentation by tumor cells is ineffective and the indirect or cross presentation of tumor cells by host APC is needed to prime T cells for tumor rejection. To be potent antigen presenting cells, the DCs have to differentiate into mature DCs. The a-galactosylceramide (aGalcer) is a glicolypid that was obtained originally from an ocean sponge and it was found to possess anti-tumor activity. This glicolypid is presented to NKT lymphocytes in CD1d molecules. It was found that aGalCer initiates the full maturation of DCs in vivo in response to the activation of NKT cells 21. We had previously found that mature DCs loaded in vitro with apoptotic tumor cells can induce protection against subsequent challenge with the murine melanoma B16. Moreover, we have shown that both CD4 and CD8+ T cells are involved in that immune response. It is the objective of this thesis work to investigate if DCs loaded in vivo with apoptotic tumor cells in the presence of a Galcer can induce long-lived CD4+ and CD8+ dependent immunity. Here we have directly addressed these issues directly using a myeloma cell line, J558. The wild type tumor is not immunogenic when administered as live or lethally irradiated cells. In addition, an MHC class I negative J558 cell line has been obtained that is genetically incapable of direct presentation. We will report that under conditions where DCs are able to take up the dying class I negative tumor cells, and are also induced to mature through an interaction with activated NKT cells, protective T cell immunity is induced. This immunity requires both CD4* and CD8+ T cells, is long lived (at least 2 months after a single immunization), and can be directly attributed to maturing DCs in adoptive transfer experiments. Therefore, we propose that directed delivery of non-replicating, irradiated whole tumor cells to maturing DCs will lead to protective tumor immunity
Fil: Idoyaga, Juliana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.