L’immunoterapia rappresenta un’opzione interessante per il trattamento del glioblastoma (GBM), un tumore solido devastante per il quale le terapie standard (chirurgia, radioterapia e chemioterapia con temozolomide – TMZ) offrono solo un’efficacia limitata. Uno sforzo crescente è attualmente concentrato sullo sviluppo della terapia cellulare adottiva (ACT), una strategia di trattamento personalizzata che prevede l’isolamento dei linfociti infiltranti il tumore (TILs) da materiale chirurgico di GBM, seguito dalla loro attivazione, espansione ex vivo e reinfusione nel paziente. La rivisitazione del concetto di “immunoprivilegio” riferito al Sistema Nervoso Centrale, oggi considerato come un organo compartimentalizzato ma non invalicabile, ha consentito di riconsiderare anche la definizione di deserto immunologico associata al GBM. I linfociti infiltrano il GBM, incontrano e riconoscono e possono eliminare le cellule tumorali, generando una memoria di questa risposta specifica. Questi linfociti infiltranti il tumore pertanto conservano una “fotografia” del tumore che potrebbe essere sfruttata per ideare una terapia cellulare personalizzata. Partendo da questa importante considerazione, presso il laboratorio dell’Istituto Neurologico Besta di Milano abbiamo voluto focalizzarci sulla messa a punto di una procedura di isolamento di TILs da materiale chirurgico di GBM, prevedendo di selezionare specificamente TILs tumor reactive, cioè linfociti che senza dubbio hanno incontrato e riconosciuto le cellule tumorali utilizzando come marcatore chiave 4-1BB, più comunemente definito CD137. Lo scopo generale dello studio è stato cercare di comprendere i meccanismi cellulari e molecolari che guidano l’exhaustion dei TILs tumor reactive, influenzandone l’espansione ex vivo. Il primo obiettivo è stato caratterizzare i TILs dal punto di vista immunofenotipico, con marcatori di memoria e di exhaustion, immediatamente dopo l’arricchimento per l’espressione di CD137 e durante l’espansione. È stata riscontrata un’elevata frequenza di CD8+ T central memory, che si è mantenuta pressoché invariata durante l’espansione. Il secondo obiettivo è stato caratterizzare una specifica firma trascrizionale dei TILs in diversi tempi, dal giorno 7 al giorno 25. Il profilo di espressione di una serie di geni relativi al programma di exhaustion è stato valutato mediante real-time PCR, indagando in particolare: Ly-108, TCF-1, CD69, TOX, Eomes e T-bet. Quanto emerso ci ha consentito di classificare i TILs in espansione in tre distinti stadi di dysfunctionality (o exhaustion), delineando così un gradiente di differenziamento: TEXH Progenitor, TEXH Intermediate, TEXH Terminal. Il terzo obiettivo è stato correlare l’esito relativo all’espansione dei TILs tumor reactive con le caratteristiche del TME precedentemente analizzato, riuscendo a dimostrare che un eccesso di segnali immunosoppressivi indotti da MDSCs e TAMs si ripercuote sulla capacità di espansione dei TILs. I risultati preliminari ottenuti dimostrano che i TILs isolati da GBM, pur essendo disfunzionali, possono però essere rinvigoriti ex vivo. Al contempo, per evitare che i TILs reinfusi nel paziente risultino poco o per nulla efficaci, è necessario monitorare lo stato di exhaustion durante l’espansione per evitare che entrino nella fase di differenziamento terminale, non riprogrammabile. L’obiettivo futuro è una caratterizzazione più approfondita dello stato di exhaustion, considerando in particolare Ly-108 (CD235), CD69 e TCF-1 per monitorare il gradiente di differenziamento. Inoltre, si cercherà di individuare marcatori che già al momento dell’isolamento siano predittivi della capacità di espansione dei TILs, così da poter arrivare ad arruolare nello studio clinico pazienti i cui TILs hanno le caratteristiche per essere riprogrammabili ex vivo, quindi certamente espandibili in previsione di una terapia personalizzata (ACT).

I linfociti infiltranti il tumore (TILs) disfunzionali, isolati da glioblastoma ed espansi ex vivo, rappresentano un compartimento cellulare attivo e dinamicamente differenziante cruciale per la fattibilità di una terapia cellulare personalizzata.

PIOVANI, ELENA
2020/2021

Abstract

L’immunoterapia rappresenta un’opzione interessante per il trattamento del glioblastoma (GBM), un tumore solido devastante per il quale le terapie standard (chirurgia, radioterapia e chemioterapia con temozolomide – TMZ) offrono solo un’efficacia limitata. Uno sforzo crescente è attualmente concentrato sullo sviluppo della terapia cellulare adottiva (ACT), una strategia di trattamento personalizzata che prevede l’isolamento dei linfociti infiltranti il tumore (TILs) da materiale chirurgico di GBM, seguito dalla loro attivazione, espansione ex vivo e reinfusione nel paziente. La rivisitazione del concetto di “immunoprivilegio” riferito al Sistema Nervoso Centrale, oggi considerato come un organo compartimentalizzato ma non invalicabile, ha consentito di riconsiderare anche la definizione di deserto immunologico associata al GBM. I linfociti infiltrano il GBM, incontrano e riconoscono e possono eliminare le cellule tumorali, generando una memoria di questa risposta specifica. Questi linfociti infiltranti il tumore pertanto conservano una “fotografia” del tumore che potrebbe essere sfruttata per ideare una terapia cellulare personalizzata. Partendo da questa importante considerazione, presso il laboratorio dell’Istituto Neurologico Besta di Milano abbiamo voluto focalizzarci sulla messa a punto di una procedura di isolamento di TILs da materiale chirurgico di GBM, prevedendo di selezionare specificamente TILs tumor reactive, cioè linfociti che senza dubbio hanno incontrato e riconosciuto le cellule tumorali utilizzando come marcatore chiave 4-1BB, più comunemente definito CD137. Lo scopo generale dello studio è stato cercare di comprendere i meccanismi cellulari e molecolari che guidano l’exhaustion dei TILs tumor reactive, influenzandone l’espansione ex vivo. Il primo obiettivo è stato caratterizzare i TILs dal punto di vista immunofenotipico, con marcatori di memoria e di exhaustion, immediatamente dopo l’arricchimento per l’espressione di CD137 e durante l’espansione. È stata riscontrata un’elevata frequenza di CD8+ T central memory, che si è mantenuta pressoché invariata durante l’espansione. Il secondo obiettivo è stato caratterizzare una specifica firma trascrizionale dei TILs in diversi tempi, dal giorno 7 al giorno 25. Il profilo di espressione di una serie di geni relativi al programma di exhaustion è stato valutato mediante real-time PCR, indagando in particolare: Ly-108, TCF-1, CD69, TOX, Eomes e T-bet. Quanto emerso ci ha consentito di classificare i TILs in espansione in tre distinti stadi di dysfunctionality (o exhaustion), delineando così un gradiente di differenziamento: TEXH Progenitor, TEXH Intermediate, TEXH Terminal. Il terzo obiettivo è stato correlare l’esito relativo all’espansione dei TILs tumor reactive con le caratteristiche del TME precedentemente analizzato, riuscendo a dimostrare che un eccesso di segnali immunosoppressivi indotti da MDSCs e TAMs si ripercuote sulla capacità di espansione dei TILs. I risultati preliminari ottenuti dimostrano che i TILs isolati da GBM, pur essendo disfunzionali, possono però essere rinvigoriti ex vivo. Al contempo, per evitare che i TILs reinfusi nel paziente risultino poco o per nulla efficaci, è necessario monitorare lo stato di exhaustion durante l’espansione per evitare che entrino nella fase di differenziamento terminale, non riprogrammabile. L’obiettivo futuro è una caratterizzazione più approfondita dello stato di exhaustion, considerando in particolare Ly-108 (CD235), CD69 e TCF-1 per monitorare il gradiente di differenziamento. Inoltre, si cercherà di individuare marcatori che già al momento dell’isolamento siano predittivi della capacità di espansione dei TILs, così da poter arrivare ad arruolare nello studio clinico pazienti i cui TILs hanno le caratteristiche per essere riprogrammabili ex vivo, quindi certamente espandibili in previsione di una terapia personalizzata (ACT).
2020
Dysfunctional tumor-infiltrating lymphocytes (TILs), isolated from glioblastoma and expanded ex-vivo, represent an active and dynamically differentiating cell compartment crucial for the feasibility of a personalized cell therapy.
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