Novas Descobertas sobre a Função das Células T na Imunoterapia do Câncer

O uso de inibidores de pontos de controle imunológico (ICI) mudou o jeito como a gente trata vários tipos de câncer, especialmente os de pele, como o melanoma. Embora essa abordagem tenha funcionado bem, aumentou a necessidade de entender como diferentes alvos celulares atuam no crescimento do câncer e nas respostas ao tratamento. Além disso, fez os pesquisadores buscarem outros pontos de controle imunológicos e fatores que podem controlar a atividade das células T, oferecendo novas opções de tratamento para pacientes que não respondem às terapias atuais.

Muitas células imunológicas em tumores, como as encontradas no melanoma, expressam pontos de controle imunológicos, como o PD-1. Dentre elas, as células T CD8+ que estão “exauridas” são o foco principal das estratégias de tratamento com ICI. A biologia de sistemas permitiu uma melhor avaliação dos estados das células T em diferentes doenças. Ferramentas como o sequenciamento de RNA (RNASeq) evoluíram o estudo da imunologia tumoral ao revelar novas subpopulações de células imunológicas que antes eram consideradas uniformes. Contudo, a maioria dos estudos sobre melanoma se baseia em amostras pequenas de tecido, que podem não representar totalmente o que tá rolando no sistema imunológico dentro dos tumores. Uma abordagem mais integrada poderia ajudar a criar mapas detalhados do microambiente tumoral, oferecendo insights sobre como as células tumorais e imunológicas interagem e descobrindo novos alvos terapêuticos.

#Biobanco Único para Estudo

A gente tem uma coleção única de tumores grandes e frescos de pacientes que passaram por cirurgia, permitindo analisar grupos muito específicos de células imunológicas e sua atividade genética. Nas nossas descobertas recentes, descobrimos que células CD8+ “exauridas”, que expressam PD-1 e TIM-3, podem na verdade reduzir a atividade de células T saudáveis. Esse efeito pode ser bloqueado pelo tratamento com ICI. Essa descoberta vai contra alguns relatos anteriores que sugeriam que essas células exauridas eram totalmente disfuncionais. Surpreendentemente, estudos recentes identificaram células T exauridas com altos níveis de ativação e algumas que estão se proliferando ativamente, mas não rolou muita pesquisa em cima desses estados ativados em detalhe.

A gente propôs que certas células T CD8+, marcadas pela expressão de PD-1 e TIM-3, poderiam ser uma subpopulação distinta em vez de simplesmente exauridas. A gente também sugeriu que estudar essas Células T CD8+PD-1+TIM-3+ ativadas poderia revelar informações importantes para identificar novos alvos de imunoterapia. Para investigar isso, separamos e analisamos essas células T de tumores de melanoma e carcinoma de células escamosas (SCC).

#Análise Transcricional Abrangente

Nossa análise é uma das maiores do tipo, focando nos padrões de expressão gênica nesses tipos críticos de células imunológicas dentro do microambiente tumoral. Identificamos várias vias que eram reguladas de maneira diferente. Notavelmente, essas células T ativadas mostraram um aumento nas atividades relacionadas ao metabolismo de ácidos biliares, vias de sinalização importantes e funções ligadas a compartimentos celulares específicos.

Ainda há uma parte significativa dos pacientes com melanoma e outros cânceres que não se beneficiam das terapias com pontos de controle imunológicos. Nossas descobertas podem ajudar a alcançar melhores respostas aos tratamentos em todos os pacientes.

#Perfilando Células T CD8+ Disfuncionais

As células T CD8+ em melanoma e SCC compartilham características comuns, incluindo alta expressão de receptores de pontos de controle imunológicos e resistência à imunoterapia. Mas as razões por trás da disfunção dessas células T ainda não estão claras. Para abordar isso, analisamos células TIL CD8+PD-1+TIM-3+ e comparamos com células T CD8+ saudáveis. Encontramos milhares de genes que mostraram diferenças nos seus níveis de expressão.

Examinando as funções desses genes expressos diferencialmente, identificamos vias chave que estavam upreguladas, relacionadas à atividade imunológica e funções metabólicas. Por outro lado, encontramos vias que estavam downreguladas, incluindo várias envolvidas no desenvolvimento e regulação celular.

#Vias Metabólicas Únicas em TIL

Análises adicionais apontaram para vias metabólicas significativas que estavam mais ativas em CD8+ TIL do que em células T saudáveis. Essas incluem vias ligadas à produção de energia e relacionadas ao metabolismo de substâncias. Também observamos interações entre essas vias, sugerindo como elas podem trabalhar juntas dentro do microambiente tumoral.

Ficamos particularmente impressionados com a ativação significativa de vias metabólicas inesperadas. A glicólise, que é como as células quebram açúcares para obter energia, já tinha sido notada em TIL de melanoma e SCC. No entanto, os papéis de outras vias, como as relacionadas a ácidos biliares e sinalização mTOR, não tinham sido muito examinados, apesar da clara conexão com a função das células T.

#Investigando Grupos de Células T

Para entender melhor as relações entre diferentes populações de células T, fizemos uma análise de redução de dimensionalidade nos nossos dados. Esse processo revelou 17 grupos distintos de células T com base em seus marcadores de superfície. Vimos que certos clusters estavam enriquecidos em células T exauridas, caracterizadas pela alta expressão de vários receptores de pontos de controle imunológicos.

Observamos que um cluster em particular, que parecia representar células T altamente disfuncionais, mostrou uma forte correlação com vias envolvidas no metabolismo de ácidos biliares e outras funções metabólicas.

#O Papel das Vias mTOR

A via de sinalização mTOR estava altamente ativa tanto em TIL de melanoma quanto em SCC. Validamos essas descobertas olhando para proteínas específicas que fazem parte dessa via de sinalização. O tratamento com um remédio que bloqueia mTOR resultou em uma redução da expressão de PD-1, destacando a importância dessa via na regulação da função das células T.

Na nossa análise de dados de sequenciamento de RNA de célula única, encontramos um cluster específico de células que estava fortemente ligado à atividade de mTOR. Isso indica que as descobertas do nosso sequenciamento de RNA em massa eram aplicáveis também em nível de célula única.

#Implicações para Imunoterapia

Exploramos como a imunoterapia poderia afetar essas células T tumorais infiltrantes. Em pacientes tratados com terapias anti-PD-1, notamos mudanças na expressão gênica que sugeriam uma mudança para um ambiente mais pró-inflamatório. Isso poderia potencialmente alterar a progressão do tumor e as respostas ao tratamento. Genes específicos associados a funções metabólicas e regulação imunológica também foram identificados em pacientes que receberam terapia, abrindo novas avenidas para alvos de tratamento.

#Conclusão

Nossa análise abrangente revelou novas informações sobre as características únicas das TIL CD8+ de melanoma e SCC. Identificamos várias vias metabólicas que se tornam ativas em células T disfuncionais encontradas em tumores. Essas vias podem ser fundamentais na sua capacidade de responder às terapias.

Notavelmente, nossos estudos sugerem que mirar em vias metabólicas específicas em células T exauridas poderia ser uma abordagem promissora para aumentar as terapias imunológicas em pacientes com câncer. Acreditamos que entender a interação entre essas vias metabólicas e a atividade das células T pode levar a melhores estratégias de tratamento para um grupo mais amplo de pacientes lutando contra o câncer. Mais pesquisas sobre essas conexões poderiam descobrir ainda mais alvos potenciais para imunoterapia e melhorar os resultados para os pacientes.