Rolul antigenului carcinoembrionar în metastazele hepatice și abordări terapeutice
Abstract
Metaza este un proces extrem de complicat și secvențial în care cancerul primar se răspândește în situsuri organice secundare. Ficatul este un organ metastatic bine cunoscut al cancerului colorectal. Antigenul carcinoembrionar (CEA) este exprimat în majoritatea celulelor canceroase gastrointestinale, mamare și pulmonare. Supraexprimarea CEA este strâns asociată cu metastazele hepatice, care reprezintă principala cauză de deces din cauza cancerului colorectal. CEA este utilizat pe scară largă ca marker tumoral de diagnostic și prognostic la pacienții cu cancer. Acesta afectează multe etape ale metastazelor hepatice din celulele cancerului colorectal. CEA inhibă moartea celulelor canceroase circulante. De asemenea, CEA se leagă de proteina heterogenă de legare a ARN-ului nuclear M4 (hnRNP M4), o proteină receptoare a celulelor Kupffer, și activează celulele Kupffer pentru a secreta diverse citokine care modifică microambienele pentru supraviețuirea celulelor canceroase colorectale în ficat. CEA activează, de asemenea, moleculele legate de aderența celulară. Corelația strânsă dintre CEA și cancer a stimulat explorarea a numeroase abordări care vizează CEA ca terapie anticancerigenă. Înțelegerea funcțiilor și mecanismelor detaliate ale CEA în metastazele hepatice va oferi mari oportunități pentru îmbunătățirea abordărilor anticancerigene împotriva cancerelor colorectale. În acest raport, sunt trecute în revistă rolurile CEA în metastazele hepatice și modalitățile anticancerigene care țintesc CEA.
1. Introducere
Cancerul colorectal (CCR) este o problemă de sănătate în majoritatea țărilor industrializate din întreaga lume. La nivel global, este a treia cea mai frecventă cauză a deceselor legate de cancer . Potrivit World Cancer Research Fund International (http://www.wcrf.org), aproximativ 1,4 milioane de cazuri noi de CCR au fost diagnosticate în 2012. CCR este diagnosticat în aproape 10 % din totalul cancerelor, după cancerul pulmonar (13 %) și cancerul de sân (12 %) și este al treilea cancer cel mai frecvent la bărbați și al doilea cancer cel mai frecvent la femei. Coreea de Sud are cea mai mare rată de diagnosticare a CCR (45 de persoane la un milion), urmată de Slovacia (42,7 persoane la un milion) și Ungaria (42,3 persoane la un milion). Aproximativ 54% din cazuri apar în țările mai dezvoltate. Cea mai mare incidență a CCR este raportată în Oceania și Europa, în timp ce cea mai mică incidență este în Africa și Asia. Ratele de incidență și de diagnosticare a CCR au crescut treptat din cauza schimbării obiceiurilor alimentare și a creșterii prevalenței obezității și a fumatului . Principala cauză a decesului legat de CCR este metastaza hepatică, care apare la 20 până la 70% dintre pacienți, în funcție de evoluția cancerului . Doar o mică parte din metastazele hepatice pot fi gestionate cu tratamentele terapeutice actuale.
Antigenul carcinoembrionar (CEA, cunoscut și sub numele de CEACAM5 sau CD66e) a fost descoperit în tumorile maligne ale epiteliului derivat endodermal al tractului gastrointestinal și al pancreasului . De la descoperirea CEA în urmă cu aproape cinci decenii, s-a constatat că acesta este supraexprimat în majoritatea carcinoamelor umane . CEA are caracteristici structurale asemănătoare cu cele ale imunoglobulinelor și numeroase locuri de modificare a glicozilării . Relația strânsă dintre CRC și expresia CEA a determinat utilizarea CEA ca marker tumoral . Măsurarea nivelului de CEA în ser este utilă din punct de vedere clinic și fiabilă pentru diagnosticarea CCR. Ridicarea nivelului de CEA este un indicator de prognostic pentru starea pacienților cu CCR . În CRC, principalul loc de metastazare este ficatul . Supraexpresia CEA este asociată cu metastazele hepatice . CEA ajută, de asemenea, mai multe etape ale metastazelor hepatice legate de CRC . În special, cinci aminoacizi (Pro-Glu-Leu-Pro-Lys, PELPK) existenți între domeniul N și A1 al CEA sunt critici în metastaza hepatică .
CEA afectează metastaza hepatică în principal prin trei etape. În prima etapă, CEA protejează celulele canceroase de colon circulante împotriva morții în sânge . Atunci când celulele sunt desprinse din țesuturi, este indusă moartea celulară mediată de anoikis. Cu toate acestea, CEA poate preveni moartea celulelor circulante prin inhibarea anoikis. În a doua etapă, CEA se leagă de proteina heterogenă de legare a ARN-ului nuclear M4 (hnRNP M4), o proteină receptoare a celulelor Kupffer . Celulele Kupffer sunt macrofage care protejează ficatul. În urma legării CEA la hnRNP M4, celulele Kupffer modifică micro-mediile hepatice pentru a favoriza celulele CCR, ceea ce crește probabilitatea apariției metastazelor . În cea de-a treia etapă, CEA stimulează moleculele de adeziune celulară pentru metastaze .
Deși o multitudine de date experimentale și clinice au documentat rolurile importante ale CEA în metastazele hepatice din celulele CRC, mecanismele detaliate ale metastazelor hepatice mediate de CEA rămân să fie elucidate. Datorită relației strânse dintre CEA și metastazele hepatice, au fost încercate diverse abordări terapeutice care pot bloca funcția CEA. Această trecere în revistă se va concentra pe cunoștințele actuale privind reglarea etapelor metastatice hepatice mediate de CEA și pe abordările care vizează CEA pentru terapia cancerului.
2. CEA
CEA este un membru al superfamiliei de proteine imunoglobulină (Ig). Familia de gene CEA umane conține 29 de gene/pseudogene, dintre care 18 sunt exprimate . Mai multe gene din familia de gene CEA sunt exprimate și la alte mamifere, inclusiv la șoareci, șobolani și câini. Familia de gene CEA poate fi împărțită în trei grupe pe baza similitudinilor de secvență și a funcțiilor: grupul moleculelor de adeziune celulară legate de CEA (CEACAM), grupul glicoproteinei specifice sarcinii (PSG) și grupul pseudogenei .
Grupul CEACAM este format dintr-un singur domeniu N-terminal și un maxim de șase domenii interne legate prin disulfură. Grupul conține 12 proteine (CEACAM1, 3-8, 16, 18-21) (figura 1). Domeniul lor N-terminal este similar cu domeniul de recunoaștere a antigenului al Ig. Celelalte domenii ale grupului CEACAM sunt similare cu domeniile Ig de tip C2 . Domeniile extracelulare ale grupului CEACAM funcționează ca molecule sau receptori de adeziune celulară homofilă și heterofilă . Membrii grupului CEACAM pot acționa sub formă de dimeri sau oligomeri cu alte molecule de membrană care au funcții diverse. CEACAM1, CEA (CEACAM5) și CEACAM6 au fost studiate în ceea ce privește progresia cancerului . Spre deosebire de CEA și CEACAM6, CEACAM1 conține un domeniu transmembranar și are variante de splicing alternative. Raportul de expresie al izoformei CEACAM1 lungi (CEACAM1-L) și scurte (CEACAM1-S) este legat de tumorigeneză .
Metastazele hepatice au fost cel mai strâns legate de CEA. Greutatea moleculară a proteinei CEA în celulele normale este de 72 kDa. Cu toate acestea, CEA cu o greutate moleculară de aproximativ 180 până la 200 kDa a fost detectată în liniile celulare canceroase și la pacienți, reflectând numeroasele situsuri de modificare a glicozilării și modelele diferite de glicozilare în celulele canceroase . Alte locuri de modificare în afară de glicozilare nu au fost raportate. CEA este o proteină de ancorare în membrană legată de glicofosfatidilinositol (GPI) care este expusă la suprafața celulară orientată spre matricea extracelulară. Regiunea de ancorare în membrană a CEA poate fi scindată de către fosfolipază C și fosfolipază D. Produsele scindate sunt solubile și circulă prin vasele de sânge . Astfel, CEA poate fi prezentă sub formă secretată și sub formă ancorată la suprafața celulară.
CEA este asociată din punct de vedere funcțional cu interacțiunea celulară, adeziunea celulară, răspunsul imunitar, rezistența la anoikis și promovarea metastazelor hepatice . Supraexpresia CEA este asociată cu multe tipuri de cancere, inclusiv cancere gastrointestinale, respiratorii și ale sistemului genito-urinar și ale sânului . CEA este prezentă în membrana apicală a țesutului normal, dar este supraexprimată în CCR și ocupă întreaga suprafață a membranelor celulare la pacienții cu cancer colorectal .
CEA este unul dintre cei mai vechi și mai larg utilizați markeri tumorali pentru monitorizarea recidivei tumorale după rezecția chirurgicală și prognostic. O creștere mică a nivelului de CEA poate fi predictivă a recidivei după o intervenție chirurgicală curativă pentru CCR cu până la un an înainte de apariția simptomelor clinice . Progresele în tehnicile noi de imagistică și direcționare au dezvăluit alți markeri tumorali . Cu toate acestea, CEA rămâne cel mai fiabil și mai sensibil biomarker pentru CCR. Nivelul de expresie al CEA în ser este un factor important pentru stadializarea cancerelor de colon și pentru luarea deciziilor privind viitoarele strategii terapeutice . Nivelurile de expresie a proteinei CEA și a ARNm în ser sunt markeri timpurii utili pentru recidiva la pacienții cu cancer pancreatic și CCR. Pot apărea creșteri ale CEA seric de 50-60% . CEACAM1, CEACAM6 și NCA-90 sunt, de asemenea, utilizate în prognostic pentru a prezice recidiva tumorală a cancerelor mamare, pulmonare și colorectale .
CEA legat de CCR și supraexprimat circulă prin vasele de sânge și pătrunde în ficat. Acolo, probabil că afectează mai multe etape ale metastazelor hepatice. CEA protejează de moartea celulară mediată de anoikis a celulelor CRC circulante. CEA poate afecta, de asemenea, metastazele pulmonare. Această analiză se va concentra pe rolurile CEA în supraviețuirea celulelor CCR în țesutul hepatic și în metastazele hepatice ale cancerului colorectal.
3. CEA și metastazele hepatice
Metastaza este un proces în mai multe etape în care celulele maligne se răspândesc de la locul original al organului tumoral pentru a coloniza locuri de organe îndepărtate . Cascada metastatică implică evenimente celulo-biologice foarte complicate. Pentru a metastaza, celulele canceroase trebuie să suporte stimuli riguroși din mediile învecinate și să treacă printr-o secvență de etape. Aceste etape includ invazia locală a celulelor canceroase în matricea extracelulară (ECM) înconjurătoare și în straturile de celule stromale, intravazarea în vasele de sânge, supraviețuirea și circulația în vasele de sânge, oprirea în situri de organe îndepărtate, extravazarea în parenchimul țesuturilor îndepărtate, supraviețuirea inițială în micro-mediile străine și reînceperea proliferării în siturile metastatice pentru a genera creșteri neoplazice macroscopice și detectabile din punct de vedere clinic .
Teoretic, celulele canceroase circulante care provin din cancerul primar se pot disemina și supraviețui într-o mare varietate de țesuturi și organe secundare. Cu toate acestea, metastazele au fost raportate doar într-un subset limitat de organe țintă . Micromediile gazdă ar putea fi unul dintre factorii importanți și determinanți majori pentru supraviețuirea celulelor canceroase în țesuturile străine. Celulele canceroase care provin dintr-un anumit organ ar putea avea ținte preferențiale de metastazare. Organele principale pentru metastazele CRC sunt ficatul și plămânii, în timp ce organele principale pentru metastazele mediate de cancerul de sân sunt osul, plămânii, ficatul și creierul . Aproape 80% din metastazele care apar în cazul CCR sunt direcționate către ficat. CCR se răspândește rar la nivelul oaselor . În timpul metastazelor, celulele canceroase dobândesc capacitatea de a modifica micro-mediul pentru a favoriza supraviețuirea lor în organele secundare. Răspunsurile inflamatorii produse de celulele stromale adiacente sau de macrofagele recrutate de celulele canceroase sunt cei mai importanți factori pentru supraviețuirea celulelor în țesuturile străine și pentru metastazarea ulterioară . Multe niveluri de expresie a genelor legate de imunitate sunt afectate de metastaze.
O relație directă între producția de CEA și potențialul metastatic hepatic a fost documentată pentru celulele umane de cancer de colon . Injectarea de CEA în șoareci înainte de injectarea de celule canceroase slab metastatice poate crește metastaza hepatică a celulelor injectate . Liniile celulare de cancer de colon slab metastatice pot deveni foarte metastatice în urma transfecției cu ADNc CEA. Dimpotrivă, inhibarea expresiei CEA poate reduce potențialul metastatic hepatic al celulelor CRC . CEA are un bloc de aminoacizi Pro-Glu-Leu-Pro-Lys (PELPK) situat la poziția 108-112 între regiunea de balama a domeniului N și A1 al CEA. Secvența de aminoacizi penta-peptidici PELPK este motivul de legare a CEA pentru celulele Kupffer, care este asociat cu inițierea metastazelor și cu tranziția mezenchimală-epitelială (MET) a metastazelor hepatice din celulele circulante ale CRC .
Influențele CEA asupra metastazelor hepatice includ supraviețuirea celulelor tumorale circulante în vasele de sânge, activarea celulelor Kupffer prin legarea la hnRNP M4, proteina de membrană a celulelor Kupffer, alterarea micro-mediilor hepatice, precum și aderarea și supraviețuirea celulelor CRC circulante în ficat.
3.1. Supraviețuirea celulelor tumorale circulante prin CEA
Majoritatea celulelor, cu excepția celulelor circulante legate de sânge, rămân în apropierea țesuturilor. Acest lucru permite o comunicare eficientă între celulele adiacente și ECM pentru a furniza semnale esențiale pentru creștere și supraviețuire. Atunci când celulele se detașează de ECM, acestea pierd interacțiunile normale celulă-matrice și polaritatea celulară. Ele pot suferi anoikis, un proces de apoptoză care este indus de detașarea celulelor dependente de ancorare de mediile înconjurătoare sau de ECM . Metastazele în organele secundare îndepărtate necesită ca celulele tumorale să depășească moartea celulară mediată de anoikis și să supraviețuiască în vasele de sânge.
Moartea celulară mediată de apoikis este asociată cu pierderea semnalizării de adeziune celulară mediată de integrine . Celulele detașate pot produce ligandul care induce apoptoza legat de factorul de necroză tumorală (TNF-) (TRAIL), ligandul TRAIL-R2 și receptorul de moarte 5 (DR5), o proteină cheie pentru anoikis în liniile celulare de cancer de colon . CEA de la suprafața celulară poate proteja celulele canceroase de anoikis la pacienții cu CRC prin legarea directă la DR5, blocând astfel semnalele de moarte celulară în celulele tumorale circulante . Penta-peptida PELPK a CEA este, de asemenea, esențială în legarea CEA la DR5; legarea inhibă transducțiile semnalelor de moarte celulară în aval mediate de DR5.
CEA de suprafață celulară poate interacționa direct și cu receptorul de tip I al factorului de creștere transformant-β (TGF-β) (TBRI). Interacțiunea modifică calea de semnal TGF-β din aval și crește proliferarea celulelor tumorale . Spre deosebire de interacțiunea dintre CEA și DR5, nu este clar dacă secvența PELPK este implicată în interacțiunea dintre CEA și TBRI.
CEACAM6 protejează, de asemenea, multe tipuri de linii celulare de apoptoză și anoikis . CEACAM1 este asociat cu apoptoza în liniile celulare de cancer de sân și de colon . CEA și CEACAM6 sunt proteine funcționale antiapoptotice, în timp ce CEACAM1 participă la apoptoză. Natura moleculară a acestor funcții inverse este neclară.
3.2. Arestarea celulelor tumorale circulante în ficat prin legarea CEA la hnRNP M4 în celulele Kupffer și activarea celulelor Kupffer de către CEA pentru metastaze hepatice
În cascada metastatică, celulele tumorale circulante sunt arestate în organele îndepărtate. Mai întâi, ele vor întâlni macrofagele produse prin diferențierea monocitelor din țesuturi. Atât monocitele, cât și macrofagele au caracteristici fagocitare. Rolul principal al macrofagelor este fagocitoza, un proces de înghițire și digerare a resturilor celulare sau a agenților patogeni. În cele din urmă, protejează țesuturile parenchimatoase de stimuli și leziuni. Macrofagele stimulează, de asemenea, limfocitele și alte celule imunitare să răspundă la agenții patogeni . Celulele Kupffer sunt macrofage hepatice localizate în sinusoidele hepatice prin circulația portală. Celulele Kupffer sunt orientate spre lumenul sinusoidal și intră în contact direct cu circulația portală. Celulele îndepărtează compușii chimici și celulele moarte sau deteriorate, elimină bacteriile și protejează ficatul împotriva invaziei celulelor tumorale . Nivelurile ridicate de CEA circulant secretat de celulele CRC pot activa funcțiile celulelor Kupffer, ceea ce reprezintă o etapă critică în metastazarea hepatică a celulelor CRC.
Celele Kupffer exprimă proteina hnRNP M4. Proteina este un receptor CEA și este exprimată ubiquitously. În mod normal, se localizează în nucleu. Celulele Kupffer, alte macrofage diferențiate în fază terminală, cum ar fi macrofagele alveolare pulmonare, și unele celule canceroase, inclusiv linia celulară umană HT29 de CRC, exprimă hnRNP M4 pe suprafața celulară . Nu se știe ce anume orientează hnRNP M4 către suprafața celulară. Celulele Kupffer exprimă două forme alternative de variante de splicing ale hnRNP M4. Ambele se leagă de CEA . Rolurile majore ale hnRNP sunt reglarea procesării ARNm, a splicingului alternativ, a biosintezei microARN și a transportului ARNm din nucleu în citoplasmă . În schimb, hnRNP M4 are o funcție unică în celulele Kupffer și în macrofagele alveolare pulmonare ca receptor pentru CEA . Secvența peptidică PELPK a CEA este importantă pentru legarea hnRNP M4 . Nu au fost găsite alte proteine care să conțină secvența PELPK care să reacționeze cu hnRNP M4.
Celele Kupffer pot elimina CEA circulant în sânge. În special, metastazele hepatice sau pulmonare din celulele CRC încep cu legarea cu CEA și cu absorbția celulară a CEA mediată de hnRNP M4. Pacienții care produc CEA mutant PELPK au niveluri serice foarte ridicate de CEA. În plus, CEA mutant prezintă o rată de eliminare mai mică din circulație la animalele experimentale , ceea ce indică faptul că PELPK este important în legarea CEA cu hnRNP M4 și absorbția celulară în celulele Kupffer.
Celele Kupffer sunt activate prin interacțiunea cu CEA. Celulele activate induc supraexprimarea citokinelor și modifică micro-mediul pentru a permite celulelor tumorale colorectale circulante să supraviețuiască în ficat . Celulele Kupffer activate produc o serie de citokine, chemokine, proteine și metaboliți. Printre acestea se numără interleukina- (IL-) 1-α, IL-1-β, IL-6 și IL-10; interferonul-γ (IFN-γ); TGF-β; TNF-α; factorul de activare a trombocitelor (PAF); proteina chemotactică a monocitelor-1 (MCP-1); proteina inflamatorie macrofagică (MIP-1); metaloproteinaza matricei (MMP-) 1, MMP-7 și MMP-13; specii de oxigen și de azot, inclusiv superoxid, peroxid de hidrogen și oxid nitric; și metaboliții lipidici prostaglandină D2 și E2 . Interleukinele și TNF-α sunt citokine deosebit de importante pentru activarea celulelor Kupffer. Producerea lor în microambiențe localizate în interiorul sinusoidului hepatic are diverse efecte biologice .
Aderarea celulară este esențială pentru ca celulele tumorale circulante să fie arestate și să supraviețuiască în organele secundare îndepărtate. Celulele Kupffer care sunt activate la legarea CEA pot produce IL-1-β și TNF-α care pot crește aderența celulelor CRC la celulele endoteliale . Generarea de citokine de către celulele Kupffer umane are ca rezultat supraexprimarea moleculelor de adeziune celulară, cum ar fi ICAM-1, VCAM-1 și E-selectina în celulele endoteliale, care pot fi detectate într-un sistem de cocultură multicelulară incubat cu celule de cancer de colon producătoare de CEA, celule Kupffer și celule endoteliale .
Arrestarea celulelor tumorale circulante în ficat poate crește producția de oxid nitric (NO) și de specii reactive de oxigen (ROS) pentru a elimina celulele tumorale. NO și ROS au roluri importante în imunitatea mediată de macrofage . Acestea afectează funcțiile celulare legate de cancer, cum ar fi supraviețuirea celulară, intravazarea și angiogeneza. Reglarea nivelului de NO este un mijloc important din punct de vedere clinic pentru a controla progresia cancerului . NO și ROS afectează în mod negativ ficatul, ducând la moartea celulelor CCR mediată de răspunsul imunitar . Celulele Kupffer activate de CEA pot elibera citokina antiinflamatoare, IL-10, care este importantă în supraviețuirea celulelor tumorale datorită inhibării creșterii nivelului de stimulare a oxidului nitric sintetazei inductibile și a producției de NO și ROS . IL-6 secretată de celulele Kupffer activate poate promova metastazele prin intermediul factorului de creștere a hepatocitului (HGF) . A fost raportată o corelație între nivelul de expresie al CEA și IL-6 în serul pacienților cu CCR .
Metazele hepatice în CCR necesită parcurgerea unei serii de etape. Celulele CRC circulante care exprimă CEA pot bloca anoiki în sânge. Ele pot întâlni celulele Kupffer din ficat și pot modifica microambitele hepatice pentru a favoriza instalarea unei tumori. Modul în care CEA afectează multiplele etape ale metastazelor hepatice, cum ar fi modul în care interacțiunea CEA cu celulele Kupffer induce transducția semnalului și activează celulele, rămâne neclar.
3.3. Activarea proteinelor legate de adeziunea celulară de către CEA
Aderarea de la celulă la celulă este esențială pentru comunicarea cu celulele învecinate și pentru arhitecturile tisulare. CEA care este prezentă ca o proteină de ancorare la membrană legată de GPI funcționează ca o moleculă de adeziune celulă-celulă care conectează membranele celulelor epiteliale și în gruparea celulară . CEA legată de GPI afectează, de asemenea, adeziunea intercelulară prin auto-interacțiune reciprocă antiparalelă. CEA funcționează ca o moleculă de adeziune celulară prin interacțiunea omofilă CEA cu CEA sau CEA cu CEACAM1 sau prin interacțiunea heterofilă CEACAM6. Pentru interacțiunile homofile și heterofile, este necesară o interacțiune a domeniului N cu domeniile Ig variabile și cu domeniul A3B3 al omologului CEA . Acest fenomen este o caracteristică unică a CEA . Deși funcțiile domeniului A3B3 nu au fost pe deplin caracterizate, în domeniul A3B3 sunt prezente 28 de situsuri puternic glicozilate legate de asparagină . Nu este clar dacă aceste modificări sunt importante în autointeracțiunea reciprocă antiparalelă este neclară.
Suprafața celulară CEA perturbă arhitectura tisulară și inhibă diferențierea și anoikis prin activarea cu calea de semnal a integrinelor . În membrana celulară, CEA legat de GPI și integrina α5β1 colocalizează. Integrina α5β1 este principalul receptor al ECM. Astfel, colocalizarea sa cu CEA crește legarea celulelor la fibronectină și activează semnalele din aval prin reglarea activității PI3K și AKT . Mutantul de deleție a domeniului N al CEA este incapabil să se lege singur sau să se grupeze, în timp ce mutantul de deleție a domeniului N al CEA poate colocaliza cu integrina α5β1 pe suprafața celulară . Aceste rezultate indică faptul că domeniul N al CEA este dispensabil pentru colocalizarea CEA și a integrinei α5β1.
Glucozilarea este una dintre cele mai frecvente modificări posttranslaționale ale proteinelor. Proteinele glicozilate au roluri critice în celulele tumorale . Supraexpresia glicoziltransferazelor este un semn distinctiv al tumorilor și poate fi utilizată ca marker tumoral . CEA modificat prin glicozilare este foarte bine exprimat în tumorile de cancer de colon în comparație cu cel din țesuturile normale . CEA glicozilat specific tumorii poate interacționa cu molecula de adeziune intercelulară specifică celulelor dendritice – molecula de adeziune intercelulară 3 – nonintegrina de prindere (DC-SIGN) . Această interacțiune este mediată prin legarea DC-SIGN cu Lewis(x) și Lewis(y), care sunt prezente la niveluri ridicate în CEA din celulele CRC . Interacțiunea dintre CEA tumoral și DC-SIGN ar putea suprima răspunsurile imune specifice tumorale ale celulelor dendritice pentru progresia tumorii. Evenimentele biologice afectate de CEA în metastazele hepatice sunt rezumate în figura 2.
4. Abordări terapeutice țintite de CEA
De la descoperirea faptului că supraexpresia CEA este puternic asociată cu progresia CCR și metastazele hepatice, s-a încercat țintirea CEA ca abordare terapeutică anticancerigenă. Au fost dezvoltate și explorate clinic diverse instrumente care vizează CEA; acestea includ vaccinuri , celule dendritice și anticorpi .
Vaccinurile au fost dezvoltate cel mai intens. Imunizarea cu virusul vaccinia care exprimă CEA recombinant poate reduce semnificativ creșterea tumorilor transcedate cu gena CEA într-un model de șoarece singeneic . Vaccinurile au fost concepute pentru a induce răspunsuri imune împotriva antigenelor specifice tumorilor sau a antigenelor asociate tumorilor, cu scopul de a inhiba progresia cancerelor care exprimă oricare dintre antigeni. Virusuri modificate sau vectori de ADN care exprimă CEA au fost dezvoltate ca vaccinuri pentru a induce răspunsuri imune împotriva celulelor canceroase care exprimă CEA . Vaccinurile pe bază de celule dendritice au fost, de asemenea, dezvoltate prin încărcarea celulelor dendritice cu peptide CEA sau ARNm pentru a induce răspunsuri de celule T specifice CEA . Vaccinurile pe bază de virus recombinat sau ADN și cele pe bază de celule dendritice au demonstrat un răspuns imunitar puternic împotriva CEA, ceea ce a dus la întârzierea progresiei tumorale și la prelungirea supraviețuirii la unii pacienți cu cancer . Cu toate acestea, în acel studiu, vaccinarea nu a reușit să elimine tumorile în majoritatea cazurilor, probabil din cauza efectului inhibitor al micro-mediului tumoral asupra răspunsului imunitar. Prin urmare, este necesar un cotratament cu medicamente care pot împiedica efectele imunosupresoare pentru a optimiza efectul vaccinurilor împotriva cancerului.
Abordările bazate pe anticorpi specifici CEA au fost, de asemenea, intens studiate pentru a inhiba progresia cancerului. Au fost dezvoltați diverși anticorpi specifici țintelor ca medicamente. Multe dintre ele, în special cele împotriva cancerului și reumatismului, sunt deja disponibile în comerț și populare. Anticorpii specifici CEA pot inhiba eficient progresia și metastazarea cancerului în modelele animale . Tratamentul cu anticorpi specifici CEA singuri a arătat efecte minime în studiile clinice, cel mai probabil din cauza penetrării slabe a acestora în tumori și a eliminării rapide a anticorpilor de înaltă afinitate cu CEA liber circulant . Pentru a spori efectele anticancerigene, anticorpii CEA au fost conjugați cu diverse molecule, cum ar fi radioizotopii, imunotoxinele, citokinele și enzimele citotoxice . Regimurile combinatorii dezvoltate recent au utilizat anticorpi bispecifici CEA și celule T sau anticorpi bispecifici combinați cu anticorpi împotriva moleculelor de control imunitar, inclusiv anticorpi anti-PD-1 sau anti-PD-L1 . Abordările combinatorii au arătat efecte anticancerigene mai eficiente în studiul clinic prin maximizarea recrutării celulelor T și uciderea tumorilor.
În ciuda diverselor abordări anticancerigene bazate pe instrumente care țintesc CEA, activitățile de țintire a tumorilor și de suprimare a tumorilor sunt încă limitate. Cele mai eficiente instrumente de direcționare a CEA se bazează pe inducerea unui răspuns imunitar împotriva CEA. În schimb, au fost dezvoltate puține medicamente care vizează direct CEA. O nouă abordare terapeutică împotriva metastazelor hepatice a fost dezvoltată prin identificarea unui aptamer ARN antimetastatic, specific CEA . Un aptamer este un acid nucleic ADN sau ARN monocatenar care se poate lega de ținte moleculare specifice care includ proteine, substanțe chimice, ioni și celule. Acesta poate fi identificat prin metode de selecție in vitro denumite evoluția sistematică a liganzilor prin îmbogățire exponențială (SELEX) . Aptamerii au avantaje terapeutice în comparație cu anticorpii, inclusiv dimensiuni mici, afinitate și specificitate ridicate, penetrare în țesutul tumoral, sinteză chimică și conjugare eficiente și imunogenitate scăzută . Aptamerii au, de asemenea, caracteristici avantajoase în terapia și imagistica cancerului, inclusiv absorbția rapidă a tumorii, eliminarea rapidă din sânge și retenția tumorală pe termen lung . Aptamerul specific CEA se poate lega în mod specific de aminoacizii penta-peptidei PELPK menționate anterior, care au roluri importante în metastazele hepatice și în rezistența la anoikis. Este important faptul că un aptamer poate reduce în mod eficient volumul tumorii metastatice hepatice din celulele cancerului de colon în modele de șoareci . Legarea unui aptamer CEA cu secvența penta-peptidică PELPK poate inhiba capacitatea de legare a CEA cu hnRNP M4 sau DR5, ceea ce blochează metastazele hepatice și conferă sensibilitate la anoikis celulelor canceroase. Mai mult, legarea specifică a aptamerului cu proteina CEA și cu suprafața celulară care exprimă CEA poate fi utilă ca instrument de țintire și captare a celulelor, de diagnosticare și de imagistică moleculară. Rezistența la anoikis a celulelor canceroase circulante cauzată de reglarea în sus a CEA poate induce rezistența la medicamente . Prin urmare, aptamerul care țintește CEA utilizat singur sau în combinație cu medicamente chimioterapeutice, cum ar fi amestecul de aptamer și medicamente sau conjugatele aptamer-medicament, poate fi o modalitate benefică împotriva metastazelor.
5. Concluzie
Metastazele reprezintă un obstacol major de depășit în vindecarea cancerelor. Spre deosebire de cancerele primare, răspândirea mediată de metastaze a cancerelor secundare este dificil de eradicat. Mai mult, acestea recidivează cu ușurință. A fost confirmată o corelație între expresia CEA în celulele canceroase și metastaze. Regiunea PELPK dintre domeniile N și A1 din regiunea de balama a CEA este importantă în metastazele hepatice din CRC. Aceasta protejează celulele circulante ale CCR de anoikis în vasele de sânge și orchestrează funcțiile celulelor Kupffer pentru a schimba microambienele hepatice într-un mediu favorabil metastazelor, ajutând la supraviețuirea celulelor canceroase în ficat.
Supraexpresia CEA este asociată cu multe tipuri de cancere. Pacienții cu CCR prezintă niveluri ridicate de expresie a CEA. CEA este utilizat ca marker tumoral după terapia sau intervenția chirurgicală la pacienții cu cancer. Monitorizarea și măsurarea nivelului de CEA circulant este utilă în prognosticul și diagnosticul pacienților. Deoarece CEA este o țintă semnificativă din punct de vedere clinic datorită corelației sale puternice cu progresia cancerului, metastazele și rezistența la medicamente, sunt în curs de desfășurare diverse încercări clinice de a dezvolta diverse instrumente bazate pe medicamente anticancerigene care țintesc CEA.
Detalii privind modul în care CEA ajută la metastazarea hepatică din celulele circulante ale CCR rămân vagi. Cu toate acestea, datele experimentale care se acumulează au indicat rolurile importante ale CEA în metastaze și în tumorigeneză. Se anticipează că o înțelegere mai aprofundată a funcțiilor detaliate, a mecanismelor și a reglementării CEA va conduce la dezvoltarea unor modalități mai eficiente împotriva cancerului.
Conflicte de interese
Autorii declară că nu au interese concurente.
Recunoștințe
Acest studiu a fost susținut prin granturi de la Fundația Națională de Cercetare din Coreea de către Ministerul Științei, TIC și Planificării Viitorului (2012M3A9B6055200, 2015R1A2A1A1A15054252).
.