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# Biología# Bioinformática

Nuevas Perspectivas en la Investigación del Cáncer Colorrectal

La investigación revela el potencial de los neutrófilos para estrategias de tratamiento del CRC.

Valentin Marteau, Niloofar Nemati, Kristina Handler, Deeksha Raju, Erika Kvalem Soto, Georgios Fotakis, Sandro Carollo, Nina Boeck, Alessia Rossi, Alexander Kirchmair, Alexandra Scheiber, Arno Amann, Andreas Seeber, Elisabeth Gasser, Steffen Ormanns, Michael Günther, Agnieszka Martowicz, Zuzana Loncova, Giorgia Lamberti, Marie Theres Eling, Lena Horvath, Hassan Fazilaty, Tomas Valenta, Gregor Sturm, Dietmar Rieder, Sieghart Sopper, Andreas Pircher, Patrizia Stoitzner, Paul Ziegler, Markus Tschurtschenthaler, Florian Huemer, Daniel Neureiter, Richard Greil, Lukas Weiss, Marieke Ijsselsteijn, Noel F.C.C. de Miranda, Dominik Wolf, Isabelle C. Arnold, Stefan Salcher, Zlatko Trajanoski

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El cáncer colorrectal (CCR) es el tipo más común de cáncer gastrointestinal y la segunda causa principal de muertes relacionadas con el cáncer en todo el mundo. Los factores que contribuyen al aumento del CCR incluyen cambios en el estilo de vida a menudo asociados con dietas occidentales, como hábitos alimenticios poco saludables, obesidad, falta de actividad física y consumo de alcohol. Alarmantemente, cada vez más jóvenes menores de 50 están siendo diagnosticados con esta enfermedad, probablemente debido a los mismos factores de estilo de vida.

A pesar de los avances en la detección temprana y tratamientos, la tasa de supervivencia para los pacientes con CCR metastásico, que significa que el cáncer se ha propagado a otras partes del cuerpo, sigue siendo baja. Los pacientes típicamente sobreviven alrededor de 30 meses después del diagnóstico. El progreso en terapias dirigidas para el CCR ha ido más lento en comparación con otros cánceres como el de pulmón y el melanoma, principalmente debido a la diversidad genética encontrada en el CCR y el número limitado de tratamientos efectivos dirigidos a mutaciones genéticas comunes.

El papel del sistema inmunológico

Curiosamente, el CCR no siempre responde bien a los tratamientos de inmunoterapia que han funcionado de maravilla para otros cánceres. Solo un pequeño porcentaje de pacientes con CCR metastásico se beneficia de estos tratamientos, a pesar de que se sabe que el CCR tiene algunas interacciones inmunológicas. Esto abre la puerta a nuevas estrategias para mejorar las respuestas inmunitarias en pacientes de CCR cuyos Tumores no tienen características genéticas específicas que los hagan sensibles a la inmunoterapia tradicional.

Los investigadores están trabajando duro para convertir tumores "fríos", que son menos receptivos a tratamientos inmunitarios, en "calientes", que pueden responder mejor a la inmunoterapia. Se han lanzado muchos Ensayos Clínicos para probar diferentes combinaciones de medicamentos dirigidos a ayudar al sistema inmunológico a combatir el CCR.

La necesidad de mejor investigación

Para encontrar mejores maneras de combatir el CCR, los investigadores reconocen la necesidad de entender el entorno del tumor, en particular las interacciones entre el tumor y el sistema inmunológico. Esto incluye usar tecnologías avanzadas de recolección de datos para obtener más información sobre cómo operan las células cancerosas e inmunitarias dentro de los tumores.

La tecnología de secuenciación de próxima generación (NGS) se está utilizando para recopilar datos genéticos detallados de muestras de cáncer. Esto ha ayudado a crear una imagen completa del paisaje tumoral en el CCR, revelando una diversidad significativa entre las células cancerosas que podría influir en los resultados del tratamiento.

Creando un atlas de células de CCR

Los investigadores han recopilado una impresionante cantidad de datos, reuniendo información de secuenciación de ARN de célula única de miles de pacientes de CCR. Este enorme esfuerzo ha dado como resultado un atlas detallado que describe los diferentes tipos de células encontradas en los tumores de CCR a nivel individual.

El atlas incluye millones de células, permitiendo a los científicos identificar varios tipos y subtipos de células presentes en el CCR. Al analizar estos datos, han podido clasificar los tumores en grupos basados en las respuestas inmunológicas observadas. Esto ayuda a identificar pacientes que pueden responder mejor a terapias específicas, llevando a estrategias de tratamiento más personalizadas.

Neutrófilos: los héroes anónimos

Entre los muchos tipos de células estudiadas en este atlas, los neutrófilos, un tipo de glóbulo blanco, desempeñan un papel crucial. Estas células suelen ser las primeras en responder a sitios de infección o lesión y ahora están siendo reconocidas por su papel en el cáncer. Los neutrófilos pueden tener diferentes funciones, algunas promoviendo la progresión del cáncer mientras que otras pueden ayudar a combatirlo.

Entender el comportamiento y las características de los neutrófilos en el CCR es esencial. La investigación ha demostrado que los neutrófilos pueden cambiar sus funciones dependiendo de su ubicación dentro del entorno tumoral. Algunos neutrófilos parecen desarrollar habilidades especiales que les permiten presentar antígenos, esencialmente fragmentos del tumor que pueden ser reconocidos por el sistema inmunológico. Esta capacidad ha despertado interés en usar neutrófilos para el tratamiento del cáncer.

Cómo los tumores afectan a los neutrófilos

Los tumores pueden cambiar la forma en que se comportan los neutrófilos. Por ejemplo, cuando los investigadores observaron neutrófilos tanto en sangre como en tejidos tumorales, encontraron que los neutrófilos asociados al tumor (NATs) muestran propiedades diferentes en comparación con los neutrófilos que solo están en el torrente sanguíneo. El entorno tumoral parece hacer que estas células sean más dinámicas y adaptables.

Los investigadores han identificado varios subtipos de neutrófilos en el CCR. Sus hallazgos sugieren que estas células sufren una transformación cuando ingresan al tumor, adquiriendo nuevas habilidades que podrían ayudar al sistema inmunológico a combatir el cáncer. Este cambio es similar a cómo una oruga se transforma en mariposa: roles completamente diferentes.

La importancia del análisis espacial

La disposición espacial de las células dentro del entorno tumoral también importa. Los neutrófilos tienden a agruparse en regiones o "nichos" específicos dentro del tumor, lo que influye en su función. Al estudiar dónde están ubicadas estas células, los investigadores pueden obtener información sobre sus interacciones con las células cancerosas y otras células inmunológicas.

Estudios recientes han utilizado técnicas avanzadas de imagen para visualizar la disposición de estas células inmunitarias en tumores de CCR. Han encontrado que los neutrófilos se agrupan en regiones que pueden ayudarles a trabajar más eficazmente como parte de la respuesta inmunitaria.

Perspectivas de modelos animales

Para reflejar lo que sucede en humanos, los científicos han recurrido a modelos animales. En particular, han desarrollado modelos de ratón que imitan el CCR humano. Cuando el cáncer crece en estos ratones, los investigadores pueden estudiar cómo responden los neutrófilos dentro del contexto de un sistema inmunológico funcional.

Estos estudios han mostrado que los comportamientos de los neutrófilos en ratones reflejan de cerca lo que sucede en el CCR humano. Por ejemplo, cuando se desarrollan tumores en estos ratones, el cuerpo produce más neutrófilos, lo que sugiere que la presencia de cáncer le dice a la médula ósea que aumente la producción.

Mirando el panorama general

Combinar información de muestras humanas y modelos de ratón proporciona una comprensión más amplia de cómo se comportan los neutrófilos en el contexto del CCR. Los investigadores han identificado cambios en la expresión génica que ocurren cuando los neutrófilos están expuestos al entorno tumoral, revelando los mecanismos subyacentes que impulsan estas adaptaciones.

Al entender cómo las señales del tumor influyen en el comportamiento de los neutrófilos, los científicos pueden desarrollar nuevos tratamientos que aprovechen estos cambios en la respuesta inmunitaria. Esto podría llevar a terapias más efectivas para pacientes con CCR, potencialmente utilizando neutrófilos como parte del plan de tratamiento.

El futuro de la investigación sobre CCR

Los hallazgos de esta extensa investigación mejoran nuestra comprensión del cáncer colorrectal y prometen terapias futuras. Con un atlas detallado de células de CCR, los investigadores pueden investigar cómo diferentes tipos de células interactúan y trabajan juntas para influir en la progresión del cáncer y las respuestas al tratamiento.

Al centrarse en células inmunológicas especializadas como los neutrófilos, los científicos están abriendo caminos para tratamientos innovadores. Los neutrófilos, tradicionalmente vistos solo como parte del sistema de defensa del cuerpo, están siendo reconocidos como actores clave en la lucha contra el cáncer. Su capacidad para adaptarse y cambiar brinda esperanza para nuevas estrategias en inmunoterapia, potencialmente transformando el panorama del tratamiento del CCR.

Conclusión

El cáncer colorrectal sigue siendo un desafío significativo para la salud, pero la investigación en curso está allanando el camino para una mejor comprensión y opciones de tratamiento innovadoras. A medida que surgen más conocimientos sobre la interacción entre las células tumorales e inmunitarias, particularmente los neutrófilos, podemos esperar avances en cómo se diagnostica y trata el CCR.

En la búsqueda de encontrar las mejores maneras de tratar el CCR, los investigadores son como detectives desentrañando un misterio. Con cada nuevo hallazgo, se acercan más a resolver el rompecabezas de esta enfermedad compleja y mejorar la vida de quienes se ven afectados por ella.

Fuente original

Título: Single-cell integration and multi-modal profiling reveals phenotypes and spatial organization of neutrophils in colorectal cancer

Resumen: Precision oncology including immunotherapy with checkpoint blockers for patients with colorectal cancer (CRC) continues to lag behind other cancer types. The immune composition of the tumor microenvironment (TME) has a major impact on the therapeutic response and clinical outcome. Here, we comprehensively characterize the TME at the single-cell level by first building a large-scale atlas that integrates 4.27 million single cells from 1,670 samples and then complementing the atlas by profiling single cells with low mRNA content. The analysis of the atlas allows refined tumor classification into four immune phenotypes: immune desert, B cell enriched, T cell enriched, and myeloid enriched subtypes. Within the myeloid compartment we uncover distinct subpopulations of neutrophils that acquire new functional properties in blood and in the TME, including antigen-presenting capabilities. Further, spatial multimodal single-cell profiling reveals that neutrophils are organized in clusters within distinct multi-cellular niches. Finally, using an orthotopic mouse model we show that cancer-derived systemic signals modify neutrophil production in the bone marrow, providing evidence for tumor-induced granulopoiesis. Our study provides a high-resolution resource for CRC TME and suggests novel therapeutic strategies targeting neutrophils.

Autores: Valentin Marteau, Niloofar Nemati, Kristina Handler, Deeksha Raju, Erika Kvalem Soto, Georgios Fotakis, Sandro Carollo, Nina Boeck, Alessia Rossi, Alexander Kirchmair, Alexandra Scheiber, Arno Amann, Andreas Seeber, Elisabeth Gasser, Steffen Ormanns, Michael Günther, Agnieszka Martowicz, Zuzana Loncova, Giorgia Lamberti, Marie Theres Eling, Lena Horvath, Hassan Fazilaty, Tomas Valenta, Gregor Sturm, Dietmar Rieder, Sieghart Sopper, Andreas Pircher, Patrizia Stoitzner, Paul Ziegler, Markus Tschurtschenthaler, Florian Huemer, Daniel Neureiter, Richard Greil, Lukas Weiss, Marieke Ijsselsteijn, Noel F.C.C. de Miranda, Dominik Wolf, Isabelle C. Arnold, Stefan Salcher, Zlatko Trajanoski

Última actualización: 2024-12-24 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.08.26.609563

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.08.26.609563.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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