Mecanismos de resistencia cruzada entre terapias dirigidas e inmunoterapia en melanoma

• Autores: Veigas, Florencia
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pérez Sáez, Juan Manuel
• Materia: MELANOMA; TERAPIAS DIRIGIDAS; INMUNOTERAPIA; RESISTENCIA CRUZADA; MACROFAGOS; GALECTINA-1; MELANOMA; TARGETED THERAPY; IMMUNOTHERAPY; RESISTANCE; MACROPHAGES; GALECTIN-1
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El melanoma cutáneo es el tipo de cáncer de piel con mayor tasa de mortalidad y capacidad metastásica. A pesar de los avances en terapias dirigidas (TD) e inmunoterapias basadas en inhibidores de puntos de control inmunológicos (ICI), la sobrevida a 5 años para la enfermedad metastásica sigue siendo baja. Las TD con inhibidores de BRAF (iBRAF) o la combinación con inhibidores de MEK (iMEK) (iBRAF/iMEK) da respuestas rápidas, pero poco duraderas debido a la adquisición de resistencia, y estos pacientes no se benefician de un tratamiento posterior con ICI (anti-PD-1 o anti-PD-1 + anti-CTLA-4). La resistencia a ICI como consecuencia de la resistencia adquirida a las TD se conoce como resistencia cruzada y es un problema que ataña a la comunidad científica y médica. Este trabajo se centró en descifrar los mecanismos por los cuales el tratamiento previo con TD moldea al tumor y su microambiente, y cómo se podría revertir terapéuticamente. Para ello, en primera instancia establecimos un modelo murino inmunocompetente de respuesta a TD e ICI (RG13.2TN) y resistencia cruzada (RG13.2RTD). Utilizando este modelo observamos que los tumores resistentes presentan un aumento significativo de macrófagos pro-tumorales inmunosupresores (M2) y bajos niveles de CD8. A su vez, mediante análisis bioinformáticos de pacientes tratados con TD, observamos una asociación entre la progresión de la enfermedad y un infiltrado tumoral enriquecido en la misma subpoblación de macrófagos, sugiriendo un papel clave del microambiente tumoral (TME) en la resistencia. Por otro lado, un análisis similar realizado en una cohorte de pacientes tratados con ICI demostró que un infiltrado enriquecido en macrófagos M2 previo al tratamiento se asocia con no respuesta a inmunoterapia. De hecho, el análisis del perfil de expresión génica de un conjunto de datos de ARN de célula única mostró que los macrófagos de los pacientes no respondedores a ICI muestran una firma transcriptómica distintiva, caracterizada por el aumento en la expresión de marcadores clásicos de M2, la cual es regulada por la activación e inactivación de factores de transcripción y vías de señalización específicos. Estos hallazgos, junto con el hecho de que la modulación del compartimento mieloide de TME sensibilizó tumores RG13.2RTD a la inmunoterapia, sugieren que los macrófagos de tipo M2 pueden ser mediadores importantes entre la resistencia a los iBRAF/iMEK y al bloqueo de PD-1 y CTLA-4. Mediante experimentos in vivo e in vitro observamos que las células de melanoma son capaces de modular al TME hacia un perfil inmunosupresor. Específicamente, las células con resistencia cruzada promueven la polarización de macrófagos hacia un perfil de activación de tipo M2 y estos suprimen la activación de linfocitos T in vitro. En búsqueda de comprender los mecanismos moleculares que subyacen a este fenómeno, observamos que la expresión de Galectina-1 (Gal-1), una lectina inmunosupresora implicada la progresión tumoral y evasión inmunológica, aumenta en líneas celulares de melanoma resistentes a las TD y su expresión en pacientes tratados con TD o ICI se asocia con la modulación del microambiente tumoral y respuesta al tratamiento. Incluso, demostramos que la expresión de Gal-1 en CD8 y macrófagos se correlaciona con la expresión de marcadores de células T agotadas e inmunosupresión, respectivamente, y con resistencia a inmunoterapia. Por otro lado, resultados preliminares indicarían que la sobreexpresión de Gal-1 en células de melanoma es un mecanismo de escape al tratamiento con TD al regular la activación de la vía de señalización de MAPK. En conclusión, nuestro estudio proporciona nuevas perspectivas sobre los mecanismos de resistencia cruzada entre TD e ICI en melanoma, y destaca la importancia de los macrófagos M2 y Gal-1 como blancos para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. Este trabajo además posiciona a Gal-1 como un biomarcador emergente y promotor de la resistencia a ICI y TD, respectivamente.
Cutaneous melanoma is the type of skin cancer with the highest mortality rate and metastatic capacity. Despite advances in targeted therapies (TT) and immunotherapies based on immune checkpoint inhibitors (ICI), the 5-year survival for metastatic disease remains low. TT with BRAF inhibitors (iBRAF) or in combination with MEK inhibitors (iMEK) (iBRAF/iMEK) provides rapid but short-lived responses due to acquired resistance, and these patients do not benefit from subsequent treatment with ICI (anti-PD-1 or anti-PD-1 + anti-CTLA-4). Resistance to ICI due to acquired resistance to TT is known as cross-resistance and is a significant challenge for the scientific and medical community. This study aimed to decipher the mechanisms by which previous TT shapes the tumor and its microenvironment, and how this could be therapeutically reversed. Initially, an immunocompetent murine model was established to study responses to TT and ICI (RG13.2TN) and cross-resistance (RG13.2RTD). Using this model, it was observed that resistant tumors showed a significant increase in immunosuppressive pro-tumoral M2 macrophages and low levels of CD8. Additionally, bioinformatics analysis of patients treated with TT revealed an association between disease progression and a tumor-infiltrating population enriched in the same subset of macrophages, suggesting a key role of the tumor microenvironment (TME) in resistance. Furthermore, a similar analysis in a cohort of patients treated with ICI demonstrated that an enrichment of M2 macrophages prior to treatment was associated with non-response to immunotherapy. In fact, analysis of the gene expression profile from a single-cell RNA dataset showed that macrophages in ICI non-responders exhibited a distinctive transcriptomic signature characterized by increased expression of classic M2 markers, regulated by specific transcription factors and signaling pathways. These findings, coupled with the fact that modulation of the myeloid compartment of the TME sensitized RG13.2RTD tumors to immunotherapy, suggest that M2 macrophages may be important mediators between resistance to iBRAF/iMEK and PD-1 and CTLA-4 blockade. Through in vivo and in vitro experiments, it was observed that melanoma cells can modulate the TME towards an immunosuppressive profile. Specifically, cross-resistant cells promoted the polarization of macrophages towards an M2-like activation profile, which in turn suppressed T-cell activation in vitro. To understand the molecular mechanisms underlying this phenomenon, it was found that the expression of Galectin-1 (Gal-1), an immunosuppressive lectin implicated in tumor progression and immune evasion, increased in melanoma cell lines resistant to TT, and its expression in patients treated with TT or ICI was associated with the modulation of the tumor microenvironment and treatment response. Furthermore, it was demonstrated that the expression of Gal-1 in CD8 and macrophages correlated with the expression of exhaustion and immunosuppression markers, respectively, and with resistance to immunotherapy. Preliminary results also indicated that the overexpression of Gal-1 in melanoma cells is an escape mechanism to TT by regulating the activation of the MAPK signaling pathway. In conclusion, this study provides new insights into the mechanisms of cross-resistance between TT and ICI in melanoma, highlighting the importance of M2 macrophages and Gal-1 as targets for the development of novel therapeutic strategies. Additionally, this work identifies Gal-1 as an emerging biomarker and driver of resistance to ICI and TT, respectively.
Fil: Veigas, Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.