Inflamassomas na progressão do câncer e imunidade antitumoral

Os inflamassomas são reguladores críticos da imunidade inata, inflamação e morte celular e emergiram como importantes reguladores do desenvolvimento e controle do câncer. Os inflamassomas são montados por receptores de reconhecimento de padrões (PRR) seguindo a detecção de padrões moleculares microbianos ou associados ao perigo (MAMPs/DAMPs) e provocam inflamação através da oligomerização e ativação de caspases inflamatórias. Essas proteases de cisteinil-aspartato clivam as citocinas pró-inflamatórias IL-1 e IL-18 em sua forma madura biologicamente ativa. Os papéis dos inflamassomas e das citocinas pró-inflamatórias associadas variam muito dependendo do tipo de câncer. Aqui discutimos estudos recentes que destacam papéis contrastantes da via do inflamassoma na redução versus promoção da tumorigênese. Por um lado, os inflamassomas participam na estimulação da imunidade antitumoral, mas também demonstraram contribuir para a imunossupressão ou promover diretamente a sobrevivência, proliferação e metástase das células tumorais. Uma melhor compreensão das funções do inflamassoma em diferentes tipos de câncer é, portanto, crítica para o projeto de novas imunoterapias contra o câncer.

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Palavras-chave: Inflamassoma, caspase, piroptose, tumor, imunoterapia, macrófagos, imunossupressão, metástase

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INTRODUÇÃO

Cancer development is a complex process that integrates tumor cell-intrinsic and -extrinsic signals that favor cellular transformation, unhinged growth, invasion, and metastasis. Among the hallmarks of cancer (Hanahan and Weinberg, 2011), inflammation and tumor escape from immune destruction exert determining roles. Indeed, cancer control is intricately linked to the potency of the immune response. The fundamental understanding of immune surveillance, immune editing (Dunn et al., 2002) (a process in which the immune 'pressure' shapes tumor immunogenicity), and immune escape has resulted in breakthroughs in cancer immunotherapies, such as immune checkpoint inhibitors (ICI) or chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy, among others. Such therapies have revolutionized cancer treatment by significantly improving patient survival and quality of life. Notably, the eligibility of patients to ICI immunotherapy has increased from 1.5% in 2011 to 43.6% in 2018, and >29 imunoterapias estão atualmente aprovadas. No entanto, apesar deste progresso impressionante, a realidade clínica revela vários desafios não superados: 1) proporções relativamente baixas de pacientes apresentam respostas objetivas a estas terapias como um tratamento independente e um subconjunto de pacientes desenvolve uma doença hiperprogressiva, 2) a eficácia da imunoterapia é frequentemente associado a toxicidades inflamatórias que requerem manejo clínico ou suspensão do tratamento, 3) um subconjunto de pacientes que respondem recebendo imunoterapia recidivam e desenvolvem doença agressiva; 4) a eficácia das terapias contra o câncer, incluindo quimioterapias, ICI, terapia adotiva com células T e outras imunoterapias requer sinais da microbiota; 5) o metabolismo sistêmico e celular impacta o câncer e a imunidade antitumoral; e 6) as respostas imunes promovem a seleção clonal, a transformação do microambiente tumoral (TME) e o estabelecimento de um nicho pré-metastático. A resposta heterogénea dos pacientes reflecte lacunas no conhecimento, particularmente na compreensão dos macro e microambientes tumorais específicos de órgãos e das interacções entre sistemas, nomeadamente os sistemas imunitário, metabólico e microbiano no controlo do cancro. O sistema imunológico inato é a nossa primeira linha de defesa, pois detecta rapidamente sinais de “perigo” (Matzinger, 2002) através de receptores de reconhecimento de padrões (PRR), por exemplo, receptores do tipo Toll (TLRs) e receptores do tipo Nod (NLRs), incluindo inflamassoma receptores e fornece efeitos adjuvantes para ativar totalmente a imunidade adaptativa. No que diz respeito à imunidade antitumoral, os ligantes PRR são considerados um caminho promissor na imunoterapia contra o câncer. Por exemplo, três agonistas de TLR, nomeadamente Bacillus Calmette-Guérin (BCG), monofosforil lípido A (MPL) e imiquimod, estão aprovados para utilização em pacientes com cancro, e ligandos PRR adicionais, principalmente miméticos de ácidos nucleicos, estão atualmente em ensaios clínicos. Os inflamassomas são efetores centrais da imunidade inata e demonstraram exercer papéis importantes, embora contrastantes, na tumorigênese, na imunidade antitumoral e na resposta às terapias contra o câncer. Nesta revisão, discutimos trabalhos recentes que examinam as funções do inflamassoma no câncer e o potencial de desenvolvimento de imunoterapias baseadas em inflamassoma.

FIGURA 1|Diversos mecanismos de ativação do inflamassoma. A ativação do inflamassoma pela via canônica depende de dois sinais, o primeiro ou o sinal de iniciação que permite a transcrição dos componentes do inflamassoma, e o segundo ou o sinal de ativação que desencadeia a montagem do complexo. Os receptores de estrutura do inflamassoma pertencem a famílias diferentes (NLR, ALR e PYRIN), cada uma reconhecendo diferentes MAMPs ou DAMPs. A caspase-1 é central na catalisação das funções do inflamassoma, clivando citocinas pró-inflamatórias em sua forma bioativa e gastrina D (GSDMD) em um domínio formador de poros N-terminal que provoca piroptose. A rota não canônica é mediada pela ligação direta de LPS ou fosfolipídios à caspase-4/-5 em humanos ou -11 em camundongos.

UM INSTANTÂNEO DOS INFLAMASOMAS: ESTRUTURA E ATIVAÇÃO

O termo inflamassoma foi apelidado em 2002 pelo Dr. Jürg Tschopp, que primeiro descreveu o inflamassoma NLRP1 (receptor semelhante a Nod com domínio pirin) como um complexo multiproteico intracelular, consistindo no sensor NLRP1 (receptor Nodlike com domínio pirin), o adaptador ASC (proteína semelhante a uma partícula associada à apoptose contendo um CARD) e ambas as caspases inflamatórias -1 e -5 (Martinon et al., 2002). Desde então, mais de doze inflamassomas diferentes foram caracterizados, nomeadamente NLRP1, NLRP2, NLRP3, NLRP6, NLRP7, NLRP9, NLRP12, NLCR4/NAIP, AIM2, IFI16, CARD8 e PYRIN. A maioria dos sensores de inflamassoma pertence à família de receptores semelhantes a Nod (NLR), que consiste em 22 membros em humanos e 34 em camundongos (Ariffin e Sweet, 2013), todos abrigando um domínio central de ligação de nucleotídeos e oligomerização (NOD) e um C -repetição terminal rica em leucina (LRR). Os membros da família NLR são ainda classificados em quatro subfamílias de acordo com a natureza de seu domínio N-terminal, um domínio de ativação (NLRA), um domínio de repetição (NLRB) inibidor de baculovírus da proteína de apoptose (IAP) (BIR), um domínio de ativação e recrutamento de caspases domínio (CARD) (NLRC) ou um domínio pyrin (NLRP). Exceto para NLRA, foi relatado que membros de outras subfamílias NLR montam inflamassomas (Figura 1). Embora os supostos ligantes microbianos ou hospedeiros tenham sido identificados para alguns inflamassomas, eles permanecem indefinidos para o resto. Exemplos de ligantes de inflamassoma conhecidos incluem DNA de fita dupla de hospedeiro citoplasmático ou patógeno (bacteriano ou viral) que ativa Absent In Melanoma (AIM)2 (Bürckstümmer et al., 2009; Fernandes-Alnemri et al., 2009; Hornung et al., 2009), DNA viral nuclear que aciona os receptores semelhantes a AIM (ALRs), fator induzível por IFN IFI204 em camundongos e IFI16 em humanos (Kerur et al., 2011), e proteínas bacterianas intracelulares, nomeadamente flagelina e componentes de o sistema de secreção bacteriano tipo III, como proteínas de agulha e bastonete interno, que envolvem inflamassomas NAIP / NLRC4 (Lightfield et al., 2008; Zhao et al., 2011; Raamajhi et al., 2013; Yang et al., 2013; Reyes Ruiz et al., 2017; Tenthorey et al., 2017). Por outro lado, os ligantes dos inflamassomas NLRP permanecem indefinidos. Por exemplo, o NLRP1 é ativado após sua "degradação funcional" dependente de proteossomo que libera seu CARD C-terminal para interagir com a caspase -1 e formar um inflamassoma. Tal degradação funcional é induzida por efetores de patógenos, como fator letal (LF) de Bacillus anthracis (Klimpel et al., 1994; Fink et al., 2008), o componente protease da toxina letal, ou Shigella flexneri E3 ubiquitina ligase IpaH7.8 (Sandstrom et al., 2019) e, portanto, aponta o NLRP1 como um sensor de sua própria estabilidade em resposta à atividade do patógeno. A depleção de ATP induzida pela infecção por Toxoplasma gondii ou Listeria monocytogenes também ativa o inflamassoma NLRP1 (Liao e Mogridge, 2013; Neiman Zenevich et al., 2017). Mais recentemente, Bauernfried et al. demonstraram ainda outro ativador de NLRP1 humano, mas não de camundongo, nomeadamente dsRNA viral, um ligante genuíno que se liga às repetições ricas em leucina (LRR) de NLRP1 (Bauernfried et al., 2021).

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Quanto ao NLRP1, o inflamassoma de Pirina detecta uma "alteração" induzida pela infecção, nomeadamente a inactivação de pequenas GTPases da família Rho por toxinas bacterianas modificadoras de Rho (Xu et al., 2014). Por último, os ligantes responsáveis ​​pela ativação direta do NLRP3 permanecem desconhecidos. O NLRP3 é ativado por uma ampla gama de MAMPs e DAMPs, incluindo material particulado, cristais de colesterol, metabólitos celulares, dano lisossômico, mitofagia defeituosa e perturbações iônicas, como efluxo de K+ e influxo de Ca++. A ativação de NLRP3 também requer várias modificações pós-tradução, ou seja, ubiquitinação, fosforilação e sumoilação, e a ligação da quinase 7 relacionada ao NIMA (NEK7) aos seus LRRs (revisado em (Swanson et al., 2019)). A ativação do inflamassoma NLRP3 não canônico é desencadeada pela ligação direta do lipopolissacarídeo citosólico (LPS) à caspase-11 em camundongos ou caspase-4/-5 em humanos (Shi et al., 2014 ). O fosfolipídio oxidado (oxPAPC) liga-se à caspase- 11 e provoca a ativação do inflamassoma em células dendríticas (Zanoni et al., 2016), mas compete com a ligação do LPS e inibe a ativação do inflamassoma não canônico em macrófagos, conferindo proteção contra sepse bacteriana Gram-negativa (Chu et al., 2018). Por último, embora menos bem estudados, os mecanismos de ativação de outros inflamassomas NLRP, nomeadamente NLRP2 (Zhang et al., 2020), NLRP6 (Shen et al., 2021), NLRP7 (Radian et al., 2015), NLRP9 (revisado em (Mullins e Chen, 2021)) e NLRP12 (revisado em (Tuladhar e Kanneganti, 2020)) estão surgindo. A montagem do inflamassoma leva à multi-oligomerização do sensor do inflamassoma, do adaptador ASC e da pró-forma de caspase-1 e/ou −11/−4/−5 em um agregado perinuclear conhecido como "mancha" ASC com características prionóides (Franklin et al., 2014). A ativação da caspase promove a liberação de IL-1 e IL-18 bioativos e, em alguns casos, uma morte celular inflamatória denominada piroptose por meio da clivagem da gastrina-D em um domínio N-terminal que gera poros no membrana plasmática levando à lise osmótica [revisado em (Broz et al., 2020)]. Os inflamassomas são mais conhecidos por sua função na defesa do hospedeiro contra patógenos. No entanto, a ativação aberrante do inflamassoma também tem sido associada ao desenvolvimento do câncer. O papel da sinalização do inflamassoma no câncer varia de acordo com o tipo de câncer, a etiologia do câncer e as células que ativam a via do inflamassoma dentro do microambiente tumoral. Nesta revisão, fornecemos uma síntese da literatura recente que explora o papel de diferentes inflamassomas na progressão do câncer ou na imunidade antitumoral. Discutimos evidências geradas a partir de modelos de camundongos in vivo, usando inibidores farmacológicos ou modelos genéticos de perda de função, bem como evidências de coortes de pacientes e ensaios clínicos.

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FUNÇÕES PROTUMORAIS DA VIA INFLAMASSOMA

Promoção da sobrevivência, proliferação e invasão de células cancerosas mediadas principalmente por IL-1

O papel do inflamassoma na promoção do câncer é frequentemente mediado pela IL-1, que é produzida por várias células do tumor, incluindo macrófagos associados ao tumor (TAMs) e fibroblastos associados ao câncer (CAFs). De fato, a deleção específica de genes mieloides ou CAF envolvidos na ativação do inflamassoma Nlrp3 leva à diminuição do crescimento do tumor. Por exemplo, foi demonstrado que o receptor esfingolípido esfingosina-1-fosfato (S1P) ativa o inflamassoma Nlrp3 em TAMs, e a deleção mieloide específica de S1pr reduziu a linfangiogênese impulsionada por IL-1 -e a metástase pulmonar no polioma T médio ( PyMT) modelo de câncer de mama em camundongos (Weichand et al., 2017). Usando o mesmo modelo, Ershaid et al. mostraram que a ablação genética específica para CAF de Nlrp3 ou Il1b atrasou o crescimento do tumor e atenuou a metástase pulmonar (Ershaid et al., 2019). Mecanisticamente, a IL-1 promoveu a progressão tumoral e metástase ao conduzir um microambiente tumoral imunossupressor (TME) e induzir a expressão de moléculas de adesão nas células endoteliais (Ershaid et al., 2019). Além disso, foi demonstrado que a IL-1 mediada pelo inflamassoma Nlrp3 induz a produção da citocina promotora do câncer IL-22 pelas células T CD4+ de memória. Isso foi demonstrado em modelos de câncer de mama e de pulmão nos quais a neutralização da sinalização de IL-1R com anakinra anulou a produção de IL-22 e reduziu o crescimento do tumor (Voigt et al., 2017). A IL-1 produzida pelos TAMs ou liberada pelas células cancerígenas também pode aumentar a atividade pró-tumorigênica dos CAFs, destacando seu papel como mestre orquestrador da tumorigênese (Brunetto et al., 2019). Além de seus efeitos no TME, a sinalização autócrina de IL-1 demonstrou atuar como um impulsionador direto da proliferação de células cancerígenas. Isso foi demonstrado usando o modelo de camundongo dietilnitrosamina (DEN) de carcinoma hepatocelular (HCC), no qual o efetor de mitofagia FUNDC1 foi especificamente deletado em hepatócitos, levando à ativação aberrante do inflamassoma Nlrp3 e à hiperproliferação de hepatócitos impulsionada por IL (Wenhui Li e outros, 2019). Isso também foi relatado em um modelo de LMA em camundongos impulsionado pela via oncogênica KrasG12D que ativou o inflamassoma Nlrp3 por meio da produção de ROS induzida por Kras-RAC1-. A deleção de Nlrp3 reduziu a mieloproliferativa anormal e restaurou a hematopoiese normal (Hamarsheh et al., 2020). Além de induzir a proliferação e sobrevivência das células cancerígenas, a IL-1 também pode favorecer a sua migração e invasão. No modelo de câncer colorretal (CRC), foi demonstrado que a IL derivada de macrófagos-1 provoca a produção de amiloide A1 sérica (SAA1) pelas células tumorais, que de maneira feed-forward induzem macrófagos a regular positivamente a metaloproteinase{{45} } secreção permitindo a migração do câncer e estabelecimento de metástase (Sudo et al., 2021) (Figura 2A). Enquanto a maior parte das evidências aponta para a IL-1 como o principal impulsionador dos efeitos de promoção do tumor do inflamassoma, um estudo recente de Hofbauer et al., estudando o mieloma múltiplo em um modelo murino, descreveu um papel da Nlrp{{50 }}IL dependente-18 na destruição óssea e na proliferação do mieloma múltiplo (Hofbauer et al., 2021). Por último, foram relatadas funções independentes do inflamassoma na promoção do tumor. Qi et al. mostraram que, embora a estimulação polidA: dT de três linhas celulares de NSCLC tenha ativado o inflamassoma AIM2, não teve impacto no seu crescimento ou sobrevivência. Em contraste, o AIM2 promoveu o crescimento do tumor NSCLC in vivo, regulando a dinâmica de fusão mitocondrial e a ativação de ERK (Qi et al., 2020).

FIGURA 2|Funções pró-tumorais da via do inflamassoma. (A) O inflamassoma, principalmente NLRP3, promove a sobrevivência, proliferação e invasão de células tumorais através de IL-1 . Também foram demonstradas funções independentes do inflamassoma do AIM2, nas quais o AIM2 controla a dinâmica mitocondrial e ativa a ativação oncogênica de ERK através de espécies reativas de oxigênio (ROS). (B) O inflamassoma pode promover a tumorigênese através da indução de um estado inflamatório crônico. No intestino, tanto IL-18 quanto IL-1 convergem para a produção de IL-22 que impulsiona a hiperproliferação das células epiteliais intestinais. O estado inflamatório crônico também é desencadeado pela produção de IL-17, que recruta granulócitos para amplificar a resposta. No fígado, a lesão hepática está associada à ativação do inflamassoma AIM2 tanto nas células de Kupffer quanto nos macrófagos do líquido ascítico. IL-1 neste caso promove a hiperproliferação de hepatócitos. Na pele, as mutações da linha germinativa no NLRP1 resultam em inflamação crônica e tumorigênese. (C) Os inflamassomas podem favorecer indiretamente o desenvolvimento do tumor, suprimindo a imunidade antitumoral. Demonstrou-se que IL-1 aumenta o recrutamento de células supressoras derivadas de mieloides (MDSC) para o local do tumor e promove a diferenciação tolerogênica de células T.

Promoção de inflamação crônica, reparação de tecidos e fibrose

Em resposta ao dano tecidual, citocinas inflamatórias selecionadas promovem o processo de reparo. Quando esta resposta é aberrante, como no contexto da inflamação crónica, a reparação excessiva dos tecidos pode levar ao crescimento neoplásico. Isto é melhor ilustrado no CCR e CHC associados à colite. Nós e outros demonstramos desde o início que a produção de IL -18 dependente de inflamassoma é necessária para o reparo do tecido intestinal em modelos de colite em camundongos e que a sinalização excessiva do inflamassoma promoveu a tumorigênese intestinal [revisado em (Saleh e Trinchieri, 2011)]. Huber et al. mais tarde mostraram que IL-18 promoveu a atividade biológica de IL-22, uma importante citocina reparadora, ao inibir a produção da proteína de ligação a IL-22-(IL-22BP), uma forma solúvel do receptor IL-22 e um regulador negativo de IL-22 (Figura 2B). A eliminação de Il22bp que resultou no aumento da razão IL- 22/IL-22BP acelerou a tumorigênese no modelo de camundongo CRC associado à colite de dextrano sulfato de sódio (DSS)-azoximetano (AOM), bem como em Apcmin /+ camundongos que desenvolvem adenomas intestinais (Huber et al., 2012). Além de IL-18, a produção excessiva de IL-1 no intestino impulsiona a produção de IL-17 pelas células CD4+ Th17 e linfócitos inatos (ILC) 3, que recrutam granulócitos e desencadeiam inflamação (Coccia et al., 2012). Mais recentemente, Dmitrieva-Posocco O et al. demonstraram função específica do tipo celular da sinalização de IL -1 na tumorigênese intestinal. Enquanto a deleção específica de células T de Il1ra reduziu a tumorigênese dependente de IL-17A/IL-22-, a ablação de Il1ra em neutrófilos prejudicou sua função no controle bacteriano, levando à invasão microbiana do tumor, o que provocou inflamação exacerbada e CCR ( Dmitrieva-Posocco et al., 2019). Tal como no CCR, a inflamação crónica e a cirrose induzidas por lesão hepática predispõem ao CHC. Foi relatado que o inflamassoma AIM2 é ativado em pacientes com cirrose avançada, particularmente em macrófagos da ascite (Lozano-Ruiz et al., 2015) (Figura 2B). Posteriormente, foi demonstrado que este inflamassoma conduz ao CHC no modelo de camundongo DEN, onde camundongos Aim2 -/- ou Casp1 -/- reduziram a lesão hepática carcinogênica e o crescimento do câncer (Martínez-Cardona et al., 2018). Na pele humana, o NLRP1 é o sensor do inflamassoma predominante. Em 2016, Franklin et al. relataram mutações germinativas com ganho de função no NLRP1 que levam a uma doença inflamatória da pele familiar e carcinoma associado. Os autores mostraram que a ativação do inflamassoma nos queratinócitos leva à IL autócrina-1 que impulsiona a hiperplasia epidérmica (Zhong et al., 2016).

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Promoção da Imunossupressão

Os tumores usam vários meios para escapar da imunidade antitumoral. Por exemplo, podem usurpar vias inflamatórias para estabelecer um ambiente imunossupressor. A via do inflamassoma é uma dessas vias demonstradas em alguns tipos de câncer para favorecer a imunossupressão, promovendo a gênese e o recrutamento de células supressoras derivadas de mieloides (MDSC) ou induzindo a diferenciação de TAMs em um fenótipo tolerogênico (Figura 2C). Em 2010, usando o modelo de melanoma B16-F10 pouco imunogênico, van Deventer et al. mostraram que o inflamassoma Nlrp3 suprimiu a resposta do camundongo às vacinas contra tumores de células dendríticas através do recrutamento de MDSC (van Deventer et al., 2010). Em um modelo de adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC), Daley et al. implicou ainda a sinalização de Nlrp3 na imunossupressão mediada por TAM. Eles mostraram que a deleção ou inibição dos componentes do inflamassoma Nlrp3 era protetora contra o PDAC. IL-1 mediou a função tolerogênica de Nlrp3 regulando a produção de IL-10 e a diferenciação de células T em células Treg, Th2 e Th17 (Daley et al., 2017). Além dos TAMs, as células tumorais PDAC também ativam o inflamassoma Nlrp3 e atuam como uma fonte proeminente de IL-1 (Das et al., 2020). A IL-1 derivada de tumor também pode atuar por meio de uma alça inflamatória IL-6-STAT3 para expandir MDSCs e induzir imunossupressão (Tengesdal et al., 2021a). Tengesdal et al. demonstraram isso usando o modelo de melanoma B16-F10 e mostraram ainda que a inibição de Nlrp3 com dapan sutrile (OLT1177) anulou a expressão de genes imunossupressores em PMN-MDSC e aumentou a imunidade antitumoral in vivo (Tengesdal et al., 2021b). Embora o NLRP3 pareça ter um papel predominante na redução da imunidade antitumoral, como ilustrado acima, outros inflamassomas também foram implicados neste processo. Por exemplo, foi demonstrado que a via NLRP1-IL- 18 promove a geração de MDSCs maduras no mieloma múltiplo (Nakamura et al., 2018) e o inflamassoma Nlrc4 no controle da metástase de CRC para o fígado em doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) (Ohashi et al., 2019). Além disso, o inflamassoma AIM2 provoca imunossupressão após fagocitose celular dependente de anticorpos (ADCP) e detecção de DNA de células tumorais, regulando positivamente a expressão de PD-L1 e IDO, que inibem a imunidade antitumoral pelas células NK e T (Su et al., 2018). Notavelmente, citocinas dependentes de inflamassoma, como IL-1, podem ser produzidas no TME independentemente dos inflamassomas. Um trabalho recente usando modelos de camundongos de câncer de pulmão de células não pequenas (NSCLC) e câncer de mama triplo negativo (TNBC) mostrou que a secreção de IL-1 pelas células mieloides era independente da ativação do inflamassoma e da formação de poros de gastrina D. IL-1 promoveu imunossupressão ao recrutar neutrófilos para o leito tumoral. Os autores mostraram que a infiltração tumoral de neutrófilos foi anulada em camundongos Il1b −/−, o que resultou em perda de imunossupressão e restauração da imunidade antitumoral durante o tratamento com agentes antiangiogênicos direcionados ao VEGF. Embora a caspase-8 tenha sido ativada em células mieloides infiltrantes de tumor, sua deleção não foi suficiente para bloquear completamente a liberação de IL-1 bioativa e a infiltração de neutrófilos (Kiss et al., 2021). Também é importante notar que foram documentadas funções independentes de citocinas de NLRP3 ou AIM2 na imunossupressão. Petrilli e colegas relataram um papel imunossupressor da via Nlrp3- Asc-Caspase-1, que embotou o recrutamento e ativação do tumor de células NK, mas que foi independente de IL-1 , IL{{62 }} ou sinalização do receptor IL-1. Isto foi demonstrado usando a implantação ortotópica da linha celular de câncer de mama 4T1 em camundongos BALB/c ou com MMTV NeuV664E no fundo BALB/c cruzado com camundongos deficientes em componentes do inflamassoma C57Bl/6 (Guey et al., 2020). Além disso, Theivanthiran et al. mostraram que a imunoterapia anti-PD1 leva à regulação positiva de PD-L1 na superfície da célula tumoral, que converge para a ativação de NLRP3 e liberação a jusante de proteína de choque térmico (HSP) 70. De maneira autócrina e parácrina, detecção de HSP70 por TLR4 e a subsequente expressão e secreção de Wnt5a promoveu a produção de CXCL5 que atrai PMN-MDSCs para o tumor (Theivanthiran et al., 2021).

FIGURA 3|Funções antitumorais da via do inflamassoma. (A) O inflamassoma pode suprimir a proliferação de células tumorais e promover a homeostase tecidual e a diferenciação celular. (B) A ativação do inflamassoma favorece a imunidade antitumoral, aumentando as atividades tumorigênicas das células T NK e CD8. Isso é mediado principalmente por IL-18. Os gatilhos do inflamassoma aumentam a eficácia dos inibidores do ponto de controle imunológico. (C) A morte celular piroptótica a jusante da ativação do inflamassoma estabelece um ambiente imunogênico através da liberação de vários DAMPs e moléculas imunoestimulantes. A piroptose é iniciada pelo processamento dependente de caspases de gasderminas que formam poros levando à lise osmótica da célula. Certas quimioterapias induzem toxicidades devido à morte piroptótica de células saudáveis ​​através da clivagem do mentor E pela caspase -3.

FUNÇÕES ANTITUMORAIS DA VIA INFLAMASSOMA

Manutenção da homeostase tecidual, promoção da diferenciação celular e inibição da proliferação

A inflamação é uma resposta biológica protetora induzida fisiologicamente para combater infecções patogênicas ou danos nos tecidos. Estudos iniciais nossos e de outros mostraram que a via do inflamassoma tem um papel protetor na lesão induzida por DSS, promovendo o reparo do tecido intestinal por meio da regeneração IEC mediada por IL-18- (Dupaul-Chicoine et al., 2010). Concordantemente, a perda de Nlrp3, Asc ou caspase-1 levou à colite grave, mas também ao CCR associado à colite (CAC) (Allen et al., 2010). Da mesma forma, o papel dos inflamassomas Nlrp6 (Elinav et al., 2011), Nlrc4 (Rauch et al., 2017), Aim2 (Man et al., 2015) e pirina (Sharma et al., 2018) na manutenção da homeostase intestinal e foi relatado o combate ao CAC (Figura 3A). Flavell, Elinav e colegas mostraram que isso foi mediado por alterações na ecologia microbiana intestinal causada pela falta de IL-18-produção de peptídeos antimicrobianos (AMP) orientada por IL (Elinav et al., 2011; Levy et al., 2015 ). Essa disbiose da microbiota promoveu infiltração de neutrófilos, inflamação crônica e hiperproliferação de células epiteliais intestinais (IEC) impulsionada por IL (Hu et al., 2013). Além de controlar a homeostase tecidual, desencadeando a proliferação compensatória, a sinalização do inflamassoma contraria a tumorigênese, regulando positivamente os programas de diferenciação. No modelo de camundongo MMTV-PyMT, Castaño Z et al. demonstraram um papel antimetastático de IL-1. Eles mostraram que a IL derivada de mieloide-1 impôs um "bloqueio" de diferenciação nas células iniciadoras de metástase (MICs), regulando positivamente a diferenciação dependente de ZEB1- que contrariava sua capacidade proliferativa (Castaño et al., 2018) ( Figura 3A). Embora na maioria dos casos os mecanismos subjacentes do inflamassoma envolvam IL-18 ou IL-1 , papéis independentes do inflamassoma também foram descritos. Por exemplo, foi demonstrado que o Aim2 restringe o CAC e o câncer de cólon esporádico através da supressão da sinalização de Akt (Wilson et al., 2015) (Figura 3A). Funções independentes do inflamassoma também foram relatadas para Nlrc4 em um modelo subcutâneo de camundongo com melanoma B16-F10. A expressão de Nlrc4 em TAMs promoveu uma resposta antitumoral protetora, contrária à caspase -1 ou Asc, sugerindo que Nlrc4 agiu através de um mecanismo alternativo (Janowski et al., 2016).

Promoção da imunidade antitumoral por citocinas dependentes de inflamassoma

O desenvolvimento do tumor depende do equilíbrio entre a capacidade do tumor de escapar da vigilância imunológica e das respostas imunes antitumorais. As citocinas dependentes de inflamassoma IL-18 e IL-1 desempenham um papel central na imunidade antitumoral. Em 2009, Ghiringhelli et al. relataram pela primeira vez que a liberação de ATP das células tumorais é detectada pelo receptor P2X7 nas células dendríticas (DC), que ativa o inflamassoma Nlrp3, desencadeando a liberação de IL-1. A deficiência de caspase-1 ou IL-1r prejudicou a preparação de células T CD8+ produtoras de INF (Ghiringhelli et al., 2009) (Figura 3B). Consistentemente, o condicionamento de IL-1 permite uma melhor resposta de células T antitumorais transferidas adotivamente. Mecanisticamente, a IL-1 promove o direcionamento das células T para o local do tumor e melhora a sobrevivência e ativação das células T (Lee et al., 2019). Quanto à IL-1 , a IL-18 é um indutor essencial da imunidade antitumoral. Por um lado, aumenta a maturação das células NK e a atividade lítica mediada pelo FasL, como demonstrado em um modelo de metástase de CRC para o fígado (Dupaul-Chicoine et al., 2015) (Figura 3B). Por outro lado, IL-18 aumenta o número de linfócitos infiltrantes de tumor (TIL), conforme mostrado em um modelo subcutâneo de melanoma (Zhou et al., 2020). No entanto, a IL-18 anteriormente não conseguiu demonstrar eficácia em ensaios clínicos de câncer. Uma causa potencial poderia ser a expressão de IL-18BP, um regulador negativo que extingue a IL circulante-18. De fato, foi demonstrado que uma variante de IL-18 resistente a IL-18BP provoca aumento da frequência e função de TIL e expande TCF1+ CD8+ semelhante a um tronco intratumoral Células T em tumores de camundongos (Zhou et al., 2020). Semelhante ao seu papel na imunidade antitumoral natural, o inflamassoma também medeia a imunidade antitumoral sintética impulsionada por certos inibidores de pontos de controle imunológico e inibidores de moléculas pequenas de ectonucleotidases. Por exemplo, a inibição de CD39 que resulta no acúmulo extracelular de ATP melhorou as respostas imunes antitumorais anti-PD- 1 ao envolver a via P2x7-Nlrp3- IL-18 (Xian- Yang Li et al., 2019; Yan et al., 2020) (Figura 3B). Da mesma forma, o desencadeamento da atividade Nlrp3 através da inibição da proteína transmembrana 176B (TMEM176B), um canal catiônico imunorregulador, aumentou a atividade antitumoral de TIL em resposta a inibidores de checkpoint imunológico (Segovia et al., 2019). Mais recentemente, Kuchroo e colegas demonstraram que a inibição do ponto de verificação imunológico TIM- 3 em DCs migratórias resultou em forte imunidade antitumoral, mediada pela ativação do inflamassoma Nlrp3 conduzida por ROS (Dixon et al., 2021) (Figura 3B ).

sistema imunológico que aumenta a planta cistanche

Morte celular imunogênica de células tumorais por piroptose

A piroptose é uma morte celular regulada lítica e imunogênica que é induzida pela ativação de caspases. O principal mecanismo da piroptose envolve o processamento do GSDMD em um domínio formador de poros. A família GSDM é bem conservada em vertebrados e é composta por seis parálogos em humanos, GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD, GSDME (DFNA5) e GSDMF (DFNB59). Os ratos não possuem um homólogo de GSDMB e têm três homólogos de GSDMDA, quatro homólogos de GSDMC, GSDMD, GSDME e GSDMF [revisado em (Zou et al., 2021)]. A piroptose das células tumorais libera um espectro de moléculas que permite uma resposta imune antitumoral eficiente e a regressão do tumor. Isto foi elegantemente demonstrado num sistema biortogonal em ratos, que revelou que a piroptose de menos de 15% das células tumorais era suficiente para limpar todo o enxerto tumoral. Tal resposta antitumoral é mediada por um sistema imunológico competente, uma vez que camundongos imunodeficientes ou camundongos deficientes em células T foram incapazes de induzir imunidade antitumoral (Wang et al., 2020). Além do GSDMD, o GSDME pode desencadear piroptose. Foi demonstrado que sua clivagem pela caspase -3 a jusante do TNF ou de drogas quimioterápicas desencadeia a piroptose (Wang et al., 2017). As células tumorais, mas não as células normais, tendem a regular negativamente o GSDME, o que explica em parte a toxicidade fora do alvo de algumas terapias contra o câncer (Figura 3C). Consistentemente, os camundongos Gsdme -/- foram protegidos contra danos nos tecidos induzidos pela quimioterapia (Wang et al., 2017). Em contraste com o GSDME, o GSDMC é regulado positivamente nas células tumorais. Através da sua interação com Stat3, o PD-L1 controla a transcrição do GSDMC. O TNF liberado pelos TAMs ativa a caspase-8, que processa o GSDMC levando à piroptose (Hou et al., 2020).

ENSAIOS CLÍNICOS DIRECIONADOS À VIA INFLAMASSOMA

Múltiplas abordagens podem ser usadas para direcionar a atividade do inflamassoma, incluindo a inibição de vias de sinalização a montante, inibição de componentes do inflamassoma ou neutralização de citocinas (Tabela Suplementar S1). A clivagem de citocinas dependentes de inflamassoma pela caspase-1 torna-a um alvo terapêutico atraente. A talidomida, que tem como alvo a caspase- 1, é um medicamento antiinflamatório e antiangiogênico eficiente. Seu uso terapêutico foi aprovado para o tratamento de doenças inflamatórias da pele e de certos tipos de câncer. No mieloma múltiplo, os testes da talidomida em combinação com outras terapias atingiram os ensaios clínicos de fase III ou IV. Outros inibidores de caspases-1 usados ​​em doenças inflamatórias, como Pralnacasan ou VX-765 (Belnacasan) ainda não estão em uso em ensaios clínicos de câncer. A inibição de receptores específicos do inflamassoma, como o NLRP3, também é uma abordagem interessante. O medicamento inibidor da liberação de citocinas (CRID)3 também conhecido como MCC950 e Dapansutrila (OLT1177) são inibidores de NLRP3 que mostraram resultados promissores em camundongos (Hamarsheh e Zeiser, 2020; Tengesdal et al., 2021b; Oizumi et al., 2021), e espera-se que passem para ensaios clínicos. No entanto, em estudos clínicos, o bloqueio de citocinas é a abordagem mais bem-sucedida e a IL-1 parece ser um dos alvos mais promissores. Com base no estudo CANTOS que avalia o efeito do canacinumabe na prevenção de eventos cardíacos adversos, a Novartis está liderando vários ensaios clínicos direcionados à IL-1 no câncer, incluindo três na fase III no NSLC. CANOPY-A (NCT03447769) é um ensaio clínico que combina canacinumabe com cisplatina em pacientes com NSLC após ressecção cirúrgica para prevenir recaídas. CANOPY-1 (NCT03631199) avaliou canacinumabe como tratamento de primeira linha para NSCLC avançado ou metastático em combinação com pembrolizumabe e quimioterapia dupla à base de platina. No entanto, não atingiu os desfechos primários de sobrevida global (SG) e sobrevida livre de progressão (PFS). CANOPY-2 (NCT03626545) investigou a combinação de canacinumabe com Docetaxel em terapia de segunda ou terceira linha versus Docetaxel sozinho em NSCLC. No entanto, também não atingiu o seu primeiro ponto final. MABp1, um anticorpo monoclonal da Janssen direcionado a IL-1, demonstrou benefício clínico em um ensaio clínico de fase III (NCT02138422), aumentando a sobrevida média de pacientes com CCR refratário à terapia padrão. Um ensaio clínico de fase II da Clínica Mayo (NCT00635154) investigou o efeito do anakinra em pacientes com mieloma múltiplo em estágio inicial. Os resultados indicam que IL-1Ra suprime marcadores de progressão da doença. Outra abordagem sob investigação é a de estimular a imunidade antitumoral através da ativação do inflamassoma NLRP3. Um ensaio clínico de fase III (NCT03329846) está avaliando o BMS-986299, um medicamento desenvolvido para ativar o inflamassoma NLRP3, em combinação com o Nivolumabe em pacientes com melanoma avançado. O uso de citocinas recombinantes também é uma forma de promover atividade antitumoral, e SB-485232, uma IL humana recombinante-18 foi utilizada em sete ensaios clínicos, embora sem demonstrar eficácia.

CONCLUSÃO

Os inflamassomas desempenham papéis de dois gumes na tumorigênese e na imunidade antitumoral. Por um lado, promovem o crescimento e a metástase do câncer, instruindo um TME imunossupressor, principalmente através de IL-1, e estimulando a proliferação de células tumorais em alças de amplificação autócrinas e parácrinas. Além disso, eles provocam mecanismos compensatórios de proliferação em resposta a danos sustentados nos tecidos, favorecendo a tumorigênese. Por outro lado, a ativação do inflamassoma aumenta a atividade tumorigênica das células T CD8+ e das células NK de maneira dependente de IL-18- e promove ainda mais a imunidade antitumoral por meio da piroptose, uma morte celular imunogênica que ativa o antígeno -células apresentadoras através da liberação de antígenos tumorais e adjuvantes no TME. Tendo em conta os diferentes componentes do inflamassoma e as suas citocinas inflamatórias a jusante, vários alvos terapêuticos atraentes baseados no inflamassoma estão actualmente a ser explorados. No entanto, ainda é necessário muito trabalho antes de generalizar tais imunoterapias potenciais, uma vez que a maior parte do trabalho pré-clínico aqui citado requer validação em outros modelos de cancro, estudos translacionais e ensaios clínicos iniciais. Além disso, considerando os papéis pleiotrópicos dos inflamassomas e suas citocinas, e como acontece com outras imunoterapias, é necessária atenção especial às potenciais toxicidades inflamatórias ou efeitos imunossupressores deletérios com estas abordagens.

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