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A imunoterapia é uma abordagem de ponta para o tratamento do câncer, transformando o próprio sistema imunológico do paciente contra o tumor. Nosso crescente conhecimento dos mecanismos pelos quais o corpo regula as respostas imunes tem sido transformador para nossa luta contra o câncer.
Mas, apesar das taxas de sucesso, a imunoterapia sempre encontrou um obstinado obstáculo: as células tumorais muitas vezes fogem do “radar” das células imunológicas que procuram destruí-las. Isso, por sua vez, leva à resistência ao tratamento, que em muitos casos se beneficiaria de uma compreensão mais profunda dos mecanismos que podem ajudar a contorná-la.
Um novo estudo liderado por cientistas da EPFL descobriu agora uma proteína que desempenha um papel fundamental em ajudar os tumores a evitar a destruição imunológica. A proteína, denominada “proteína de retardo mental do X frágil” (FMRP), regula uma rede de genes e células no microambiente do tumor que contribuem para sua capacidade de “se esconder” das células imunes. Normalmente, o FMRP está envolvido na regulação da tradução de proteínas e na estabilidade do mRNA nos neurônios. Mas os pesquisadores descobriram que ele é aberrantemente regulado em várias formas de câncer.
O estudo, publicado na Ciência, foi liderado por pesquisadores do grupo de Douglas Hanahan no Swiss Institute for Experimental Cancer Research (ISREC) e na Lausanne Branch do Ludwig Institute for Cancer Research, juntamente com colegas do University Hospital of Lausanne (CHUV) e outras instituições suíças . A descoberta também levou a um spin-off da EPFL, a Opna Bio, cuja equipe também esteve envolvida na pesquisa.
Mas por que FMRP? A ideia veio de estudos anteriores mostrando que as células cancerígenas que naturalmente superexpressam o FMRP são invasivas e metastáticas. Outros estudos mostram que se, ao contrário, o FMRP não for expresso nos neurônios em desenvolvimento, pode levar a defeitos cognitivos (daí a parte “retardo mental” do nome da proteína).
Com essa evidência em mente, os pesquisadores partiram para investigar a expressão do FMRP em tumores humanos. Eles então avaliaram suas funções promotoras de tumor em modelos de câncer em camundongos e, finalmente, estudaram sua associação com o prognóstico de pacientes com câncer humano.
O estudo envolveu várias etapas de coleta de dados. Primeiro, os cientistas realizaram imunocoloração para FMRP em tecidos de tumores humanos. A maioria dos tumores testou positivo, enquanto o tecido normal correspondente não. Isso significa que o FMRP é especificamente e altamente expresso em células cancerígenas.
A equipe então passou para a parte principal de sua pesquisa, que era determinar o significado funcional do FMRP nesses tumores – eles expressam a proteína, mas o que ela faz?
FMRP está envolvido com o sistema imunológico
Para explorar isso, os cientistas desenvolveram linhas das chamadas células cancerígenas “knock-out”. Células ou organismos knockout são geneticamente modificados para perder – “knock out” – um gene específico a fim de encontrar pistas sobre sua função. Essencialmente, qualquer alteração que ocorra nas células nocauteadas em comparação com as células que ainda possuem o gene – chamado “tipo selvagem” – geralmente pode ser rastreada até o gene ausente.
Nesse caso, os cientistas usaram a famosa técnica de edição de genes CRISPR-Cas9 para eliminar o gene (chamado FMR1) que produz FMRP em células cancerígenas de camundongos provenientes de melanócitos de pâncreas, cólon, mama e pele. Eles então compararam as células cancerígenas de FMRP-knockout com células cancerígenas que ainda tinham o gene FMR1 e, portanto, expressavam a proteína FMRP.
Os pesquisadores avaliaram as taxas de sobrevivência entre camundongos com tumores contendo células cancerígenas FMRP-knockout e aqueles com células FMRP-tipo selvagem, primeiro em camundongos cujos sistemas imunológicos haviam sido comprometidos. A comparação revelou taxas de sobrevivência semelhantes. Em contraste notável, quando eles compararam os tumores knockout com tumores do tipo selvagem crescendo em camundongos com sistemas imunológicos funcionando adequadamente, eles descobriram que os tumores sem FMRP estavam crescendo mais lentamente e os animais sobreviveram por mais tempo.
O que esta parte do estudo mostrou foi que o FMRP não está envolvido na estimulação do crescimento do tumor per se, e sim implicou o sistema imunológico adaptativo (a parte do nosso sistema imunológico que “treinamos” com vacinas).
Isso foi ainda confirmado pela observação de que os tumores de tipo selvagem tinham muito poucos linfócitos T infiltrados, enquanto os tumores knockout eram altamente inflamados. O esgotamento das células T dos tumores FMRP-knockout fez com que eles começassem a crescer mais rapidamente e reduziu as taxas de sobrevivência dos camundongos, o que significa que o FMRP está de alguma forma envolvido em tumores que fogem do sistema imunológico.
Como tumores com FMRP se defendem contra células imunes
A equipe continuou com o perfil genético molecular de tumores knockout e de tipo selvagem. Isso revelou diferenças significativas na transcrição do gene em todo o genoma, sugerindo que o FMRP interage com vários genes. Além disso, os tumores mostraram diferenças marcantes na abundância de células cancerígenas, macrófagos e células T, implicando ainda mais o papel do FMRP na modulação de componentes do sistema imunológico.
A próxima fase do estudo analisou a produção de fatores específicos associados às respostas imunes distintas – evasão versus ataque. Verificou-se que os tumores que expressam FMRP produzem interleucina-33, uma proteína que induz a produção de células T reguladoras, uma subpopulação especializada de células T que inibem as respostas imunes. Eles também produzem proteína S, uma glicoproteína conhecida por promover o crescimento do tumor. Finalmente, os tumores produzem exossomos – organelas celulares que provaram desencadear a produção de um tipo de célula macrófaga que normalmente ajuda na cicatrização de feridas e no reparo de tecidos. Coletivamente, todos os três fatores são imunossupressores e contribuem para a barreira do tumor contra ataques de linfócitos T.
Em contraste, as células de tumores nocaute FMRP realmente diminuíram todos os três fatores (interleucina-33, proteína S e exossomos) enquanto regulavam positivamente uma quimiocina diferente chamada “CC motif chemokine ligand 7” (CCL7), que ajuda a recrutar e ativar T células. Este processo é ainda auxiliado pela indução de macrófagos imunoestimuladores (e não imunossupressores). Essas células produzem três outras proteínas pró-inflamatórias que trabalham com CCL7 no recrutamento de células T.
Prevendo os resultados da imunoterapia em pacientes humanos
Em um contexto clínico, a questão é se os níveis de FMRP podem ajudar a formar um prognóstico para pacientes submetidos à imunoterapia. Contraintuitivamente, tanto o mRNA do gene FMR1 quanto os níveis de proteína FMRP foram insuficientes para prever os resultados em coortes de pacientes com câncer.
Para resolver isso, os pesquisadores se basearam no fato de que, na célula, o FMRP modula para cima e para baixo a estabilidade do mRNA ligando-o diretamente. Isso significa que o FMRP pode alterar os níveis de RNA que podem ser captados nos conjuntos de dados do transcriptoma, que podem ser coletados para definir uma “assinatura genética” para ajudar a rastrear sua atividade funcional. A abordagem funcionou, permitindo aos cientistas rastrear uma assinatura genética da atividade reguladora do câncer do FMRP com uma rede de 156 genes.
A assinatura da atividade da rede de câncer do FMRP provou ser um prognóstico de baixa sobrevida em vários cânceres humanos, consistente com os efeitos imunossupressores do FMRP e, em alguns pacientes, foi associada a respostas ruins aos tratamentos de imunoterapia.
O trabalho mostra que o FMRP regula uma rede de genes e células no microambiente do tumor, que ajudam os tumores a evitar a destruição imunológica.
Douglas Hanahan diz: “Tendo estudado a complexa composição celular de tumores sólidos por décadas, estou pessoalmente surpreso com nossa descoberta de que uma proteína reguladora neuronal cooptada – FMRP – pode orquestrar a formação de uma barreira protetora multifacetada contra ataques pelo sistema imunológico que consequentemente limita o benefício das imunoterapias, apresentando assim o FMRP como um novo alvo terapêutico para o câncer.”
Outros contribuidores
- Opna Bio SA
- Agora Centro de Pesquisa do Câncer
- Instituto Suíço de Bioinformática (SIB)
- Universidade de Berna
- EPFL Instituto de Bioengenharia
- Universidade de Lausanne (UNIL)
- Centro Nacional de Saúde Infantil (Pequim)
- Swiss Cancer Center Leman (SCCL)
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