Investigación
VISIÓN DEL AUTOR/A
Demuestran la capacidad de una población de astrocitos STAT3+ para producir inmunosupresión durante el desarrollo de las metástasis cerebrales
Neibla Priego
Grupo de metástasis cerebrales.
Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO). Madrid.
Visión de la autora
RESUMEN
El estudio realizado por la Dra. Neibla Priego en el seno del grupo del Dr. Manuel Valiente constituye un gran avance en nuestro conocimiento sobre la acción del sistema inmunitario sobre los tumores cerebrales, centrándose en intervenciones potenciales que permitan un mayor control de las metástasis cerebrales. Estos novedosos conceptos pueden servir para articular nuevas herramientas terapéuticas
para su tratamiento.
Este estudio ha supuesto un gran esfuerzo colaborativo realizado desde el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), apoyados en una amplia red de colaboradores nacionales e internacionales y de clínicos de hospitales repartidos por toda la geografía española gracias a la Red Nacional de Metástasis Cerebral (RENACER). Algunos ejemplos de estas colaboraciones son: el Instituto Catalán de Oncología (ICO), el Instituto de Medicina Molecular Aplicada (IMMA), el Instituto de Investigación Sanitaria de Bellvitge (IDIBELL), el Hospital Vall d’Hebron y la Universidad de Barcelona Barcelona), el Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA, Pamplona), el Hospital Lozano Blesa (IIS-Aragón, Zaragoza) y el Centro para la Investigación Coordinada en Biociencias CIC-Biogune), así como en centros de investigación internacionales, como la Universidad Vita-Saluta San Raffaele de Milán y la Universidad de Turín (Italia), la Universidad de Dresden Alemania) y en la Universidad de Connecticut USA).
Para la realización del estudio, los autores tuvieron en cuenta que la prognosis para pacientes con metástasis cerebrales es distinta según la clínica asociada, lo cual parece implicar diferencias importantes en el desarrollo de la enfermedad. En este punto, los autores se centraron en el estudio de la respuesta del sistema inmunitario, como posible elemento común modulable en metástasis intracraneales y extracraneales. Si bien la inmunoterapia basada en el bloqueo de puntos de control inmunitario se ha usado con éxito tanto en estas metástasis intracraneales como en las extracraneales, se sigue observando una gran variabilidad en la respuesta a los tratamientos, con un número elevado de pacientes en que no hay beneficio por el uso de estos tratamientos, sobre todo en pacientes sintomáticos. Además, hasta ahora se creía que el uso de corticoides, con efecto inmunosupresor y necesarios en casos de inflamación intracraneal en dichos pacientes sintomáticos, era determinante para que el tumor se desarrollase más rápidamente o con menor control por parte del sistema inmunitario. Sin embargo, más recientemente se ha probado que este hecho no es suficiente para explicar la falta de respuesta, por lo que deben existir otros mecanismos adicionales responsables. Basándose en todos estos datos, los autores se centraron en estudiar la heterogeneidad de los astrocitos reactivos que se asocian a estas metástasis gracias a un análisis de ARN de célula única (“Single Cell”) de forma no sesgada para poder explicar si había una relación entre el microambiente y la falta de eficacia de las terapias de bloqueo de puntos de control inmunitario.
Los resultados de su análisis han permitido la identificación de distintas poblaciones celulares con perfiles génicos muy definidos, que pueden explicar la complejidad observada en los distintos tipos de metástasis. En concreto, una subpoblación de astrocitos con STAT3 fosforilado pSTAT3+) es capaz de actuar sobre las células T CD8, de modo que éstos presentan menor actividad. Dicho mecanismo inmunosupresor, que se ha demostrado en modelos preclínicos y en muestras derivadas de pacientes, se basa en la capacidad del inhibidor tisular de la metaloproteinasa-1 (TIMP1) derivado de astrocitos de unirse al receptor CD63, bloqueando así la activación de los linfocitos T CD8. Por ello, el uso de una inmunoterapia combinada dirigida a combatir la inmunosupresión local en el cerebro puede favorecer los tratamientos destinados a las células T de forma sistémica. Además, han establecido una estrategia complementaria para la estratificación de pacientes según la expresión de TIMP1 en
biopsia líquida, de modo que se puede aproximar mejor la posibilidad de una respuesta positiva de los pacientes a una inmunoterapia combinada. Estos hallazgos muestran el papel inmunomodulador de los astrocitos en las metástasis cerebrales, proporcionando nuevas herramientas terapéuticas para la práctica clínica.
Cita
Priego N, de Pablos-Aragoneses A, Perea-García M, Pieri V, Hernandez-Oliver C, Alvaro-spinosa L, Rojas A, Sanchez O, Steindl A, Caleiras E, Garcia F, Garcia-Martin S, Grana-Castro O, Garcia-Mulero S, Serrano D, Velasco-Beltran P, Jimenez-Lasheras B, Egia-Mendikute L, Rupp L, Stammberger A, Meinhardt M, Chaachou-Charradi A, Martínez-Saez E, Bertero L, Cassoni P, Mangherini L, Pellerino A, Ruda R, Soffietti R, Al-Shahrour F, Saftig P, Sanz-Pamplona R, Schmitz M, Crocker SJ, Calvo A, Palazon A, Group R, Valiente M. TIMP1 mediates astrocyte-dependent local immunosuppression in brain metastasis acting on infiltrating CD8+ T cells. Cancer Discov. 2024 Oct 2. doi: 10.1158/2159-8290.CD-24-0134.
Curioseando dentro del estudio
La autora nos responde
¿Cuál era la pregunta que queríais responder con este artículo?
Quisimos identificar dianas terapéuticas mediante el estudio de las alteraciones que produce la presencia de metástasis cerebrales en las células del microambiente circundante, que son modificadas por el propio tumor para que cooperen favoreciendo su crecimiento. En este caso hemos explorado la heterogeneidad de los astrocitos reactivos para poder desarrollar terapias combinadas buscando el cese de la inmunosupresión local. Esto es relevante porque, lamentablemente, la mayoría de pacientes con metástasis cerebral sintomática no responden bien a la inmunoterapia actual.
¿Cuál fue la idea de la que surgió el estudio?
Nos llamaban muchísimo la atención los resultados en nuestros modelos preclínicos y en las muestras de pacientes analizadas, porque existía una heterogeneidad en los astrocitos que rodean los tumores secundarios en cerebro. No todos eran capaces de activar los mismos factores y programas a lo largo de la progresión de la enfermedad. Al contrario de, por ejemplo, el caso de las neuronas, donde en el campo se sabe que hay muy distintos tipos, así como distintos astrocitos, en el caso de las metástasis cerebrales esta diversidad estaba inexplorada.
Esto nos animó a estudiar las distintas poblaciones que conformaban el microambiente tumoral en estas metástasis, y lo hicimos mediante técnicas de Single Cell. Con ello descubrimos distintas subpoblaciones, algunas de ellas con funciones inmunomoduladoras que hemos podido usar para proponer terapias que mejoren el beneficio que aportan los actuales tratamientos a los pacientes.
¿Cuál es el experimento que consideráis más relevante para ello?
Hemos probado una combinación de anticuerpos de que actúan sobre el bloqueo del punto de control (immune checkpoint block; ICB) y un inhibidor para la producción de STAT3, que es el factor de transcripción que desencadena el programa de inmunosupresión local en el cerebro a través de la producción de la molécula TIMP1. Esto se ha realizado en modelos experimentales con muy buenos resultados. Y lo que considero más importante, también hemos comprobado el potencial de bloquear esta inmunosupresión en cerebro en muestras frescas de pacientes obtenidas mediante RENACER con resultados muy prometedores. Por ello, proponemos una estrategia traslacional para que pacientes de metástasis cerebral con niveles altos del biomarcador TIMP1 puedan beneficiarse de una terapia que combine ICB, ya probados en ensayos clínicos con beneficio limitado, y un inhibidor de STAT3 llamado silibinina que ya ha sido probado con éxito en pacientes en cuidados paliativos y que actualmente se encuentra en fase de ensayo clínico.
¿Qué pregunta se ha quedado en el tintero y debería ser explorada?
En este trabajo hemos abordado una terapia de combinación muy prometedora, pero también ha dado pie a un nuevo proyecto en el que pretendemos abordar cómo hacer que las células CD8 no respondan a mecanismos inmunosupresores locales del cerebro. Muy esperanzador.
¿Qué modelo experimental os gustaría desarrollar después para ello?
Sería muy interesante poder modificar los linfocitos in vitro y luego usar esas células T para realizar transferencia adoptiva en nuestros modelos animales y, en un futuro, a los pacientes para conseguir un producto semejante a los CAR-T, que sean muy potentes a nivel local y que en cerebro funcionen mejor que otras aproximaciones similares, en que no se tiene en cuenta lo que sucede cuando el infiltrado inmunitario llega al cerebro y se enfrenta a la barrera formada por los astrocitos y al secretoma que producen, formando el microambiente.
¿Qué es lo que más has notado en el campo como dificultad?
Es muy complicado poder analizar el tejido nervioso; nosotros hemos estado trabajando en una interfase complicada, porque el estudio de las metástasis cerebrales implica tanto trabajo clásico de neurociencia como su combinación con la inmunología.
Además, como ocurre en otros campos, a veces hay que ir a contrarreloj porque somos varios grupos trabajando en descifrar los códigos del microambiente en metástasis cerebral y a veces cuesta realizar todos estos experimentos con la calma que requiere. Desde luego, las colaboraciones son imprescindibles, porque se usan muchas técnicas y modelos animales distintos, además del acceso a muestras de pacientes para validar nuestras hipótesis.
¿Qué experimentos crees que han sido más reveladores?
Probablemente el uso de la tecnología basada en Single Cell, porque nos permitió descifrar por primera vez la diversidad de los astrocitos y describir su papel inmunomodulador, así como determinar las potenciales poblaciones que se afectaban por su reprogramación, fundamentalmente los CD8. Además, hemos visto otras poblaciones inmunes que podrían también estar moduladas por este tipo celular que tenemos que definir mejor.
Otras técnicas usadas como la proteómica que es muy informativa, han supuesto un reto a nivel técnico porque a veces nos veíamos limitados por requerir de una cantidad de muestra mínima en buenas condiciones. Sin embargo, ha mejorado mucho la capacidad de los equipos y la bioinformática acude en nuestra ayuda. Para estudiar el secretoma como medio para la comunicación con el sistema inmunitario es fundamental. Porque nosotros veíamos que los medios condicionados ya afectan a los linfocitos y a las células tumorales.
El multiplex es imprescindible para entender cómo se organizan las células y cómo responden a las terapias; nos permitió entender la relación astrocitos-células T CD8.
En este sentido, las Unidades del CNIO funcionan muy bien, se implican mucho en el desarrollo de los trabajos y ayudan mucho al diseño de los experimentos. Esto nos ayudó mucho a llevar a cabo el estudio. Al igual que colaboraciones clave a nivel nacional y también en el extranjero.
¿Qué crees que necesitamos para entender lo que sucede en las metástasis?
Entre otros aspectos, creo que desarrollar buenos modelos matemáticos para entender cómo evoluciona el tumor. Esto nos puede ayudar a determinar qué sucede con las células y cuáles son sus requerimientos.
Una herramienta imprescindible para el estudio…
RENACER, es la red nacional de metástasis cerebral, además de nuestros colaboradores en Italia. Esto nos ha permitido poder estudiar la realidad de los pacientes.
Nos han facilitado el acceso a todo lo necesario; biopsia líquida de líquido cefalorraquídeo, sangre o tumor. Hemos podido acceder a muestra viva; los cultivos de rodajas de tumor han constituido un microambiente real para testar productos. Los Biobancos bien organizados son los que permiten este tipo de trabajo y son imprescindibles. El acceso a datos clínicos de forma ética y responsable, para poder evaluar las muestras es fundamental. En este sentido, el CNIO está muy bien organizado y seguimos trabajando día a día para llegar a alcanzar los mejores estándares.
Lo que no podemos olvidar al realizar este tipo de investigación
Quizá que debemos patentar; es una necesidad imperiosa. Todo lo que revierta en auto-financiación y que facilite la investigación es muy importante. Los acuerdos entre los grupos y los centros, así como con las empresas son fundamentales. Creo que debe ser una herramienta que permita reinvertir en las investigaciones y seguir avanzando.
Cuéntanos tu periplo para llegar hasta el momento actual
Recorrido y logística de una investigadora estudiando las metástasis
El camino hasta aquí ha sido largo. ¿Cómo llegas al CNIO?
Mi carrera ha sido un poco atípica porque realicé una estancia en el extranjero durante la Tesis, pero luego decidí apostar por el CNIO para mi postdoc y creo que fue una decisión acertada y es que somos capaces de hacer ciencia de alto impacto de una calidad tremenda con grandes científicos también en España.
Realicé la tesis en la Facultad de Farmacia de la UCM. Hice estancias en el Centro de Investigación del Cáncer (CIC) de Salamanca y en Bélgica, en la Universidad de Lovaina; esto me permitió tener acceso a muestras de pacientes. El trabajo fue, muy básico en la Universidad y después fue más traslacional. Esto me preparó para lo que vendría después.
Ahora mismo soy postdoc sénior en el laboratorio de Metástasis Cerebral del CNIO liderado por Manuel Valiente al que me incorporé tras la defensa de mi tesis doctoral. Quería hacer un tipo de investigación que estuviera más dirigida hacia la clínica, y esto en el grupo de Manuel está asegurado. Manuel pone el foco en el paciente. Y esto es muy importante. En la Universidad la investigación básica que se realiza es de muy alta calidad, y se combina con la docencia. En este laboratorio estoy muy centrada en la investigación. Esto también permite dedicar más horas a esta labor.
Cuéntanos algo más de tu trayectoria en el CNIO.
Tras una primera publicación en Nature Medicine como primera autora en los primeros años como postdoc, este trabajo es mi primer artículo como autora de correspondencia, aparte de ser primera autora y es un gran paso en mi carrera. Para ello, he tenido la suerte de contar con un equipo extraordinario de personas brillantes y muy trabajadoras además de divertidas y con las que se trabaja de maravilla. También es una verdadera suerte contar con Manuel como mentor y supervisor.
Ahora mismo estoy pidiendo financiación para nuevos proyectos, con muchas ganas e ilusión. Somos un gran grupo que sigue creciendo y en el que creo que aún tengo recorrido por delante. Quiero desarrollar estudios que tengan en cuenta el metabolismo en el ambiente tumoral y en el microambiente durante el desarrollo de la metástasis, y para eso estoy concurriendo a distintas convocatorias. He accedido a una plaza de estabilización en el CNIO, lo que me permite seguir afianzando mis proyectos en el laboratorio, aunque de momento no podré desarrollarme como investigadora independiente por lo que no puedo acceder a financiación de algunos de los planes o proyectos nacionales. Sin embargo, el grupo de Manuel es un ambiente ideal para una investigadora en consolidación, por ser un grupo multidisciplinar donde cada día aprendes de tus compañeros. Empiezo a pedir mi propia financiación, y esto es importante.
Quiero desarrollar estudios que
tengan en cuenta el metabolismo
en el ambiente tumoral y en
el microambiente durante el
desarrollo de la metástasis.
Hacia dónde quieres ir científicamente
Quiero estudiar la reprogramación del cerebro en procesos donde se produce un daño como la metástasis cerebral, teniendo en cuenta las células de la glía y la infiltración inmune. Por ejemplo, los astrocitos pueden tener un papel en distintas patologías donde no se esperaría, como en el HIV, desempeñando diversas funciones en neurodegeneración y cáncer y ahora hemos empezado a ver su relación con los infiltrados inmunitarios. En este sentido, los astrocitos reaccionan ante el daño y son anti-tumorales en un inicio. Pero cuando se establece la metástasis, los astrocitos se reprograman y ayudan al establecimiento del tumor. Yo lo que quiero es ayudar a mantener el ambiente del microambiente sano.
Un ejemplo sería el poder mantener las poblaciones de células inmunitarias favorables para la eliminación del tumor y evitar aquellas que favorecen su crecimiento o atacando sólo los patrones alterados nocivos en los astrocitos mientras conservamos su funcionalidad general. También es clave considerar la calidad de vida de los pacientes. En este sentido, sería favorable para poder desarrollar alternativas enfocadas a abandonar el uso de las pautas de radiación preventiva, como forma de evitar la aparición de metástasis cerebrales establecidas, como es el caso de algunos tipos de cáncer de pulmón. También buscamos estrategias que apliquen a las metástasis independientemente de su origen primario, porque también se producen en cáncer de mama, melanoma o cáncer colorrectal. Y aunque pueden existir diferencias entre tipos o subtipos de tumores según su origen primario, nos parece muy interesante el comportamiento en el cáncer de mama triple negativo, que es uno de los que necesita ahora mismo más recursos para su estudio. Si se pueden encontrar patrones comunes podremos llegar a más pacientes, que es nuestro objetivo prioritario.
¿Y los pacientes?
Buena parte de los pacientes con tumores primarios se están tratando y presentan buenas respuestas. Pero la metástasis es el proceso que está teniendo más influencia en la mortalidad de los pacientes. Por eso se necesita un diagnóstico temprano de la metástasis cerebral. Un tipo de biopsia no invasiva, que permita analizar la situación clínica, como el líquido cefalorraquídeo y sobre todo la sangre. Los biomarcadores
para diagnóstico son relevantes y se necesita poder evitar usar todas las herramientas de primera línea, segunda línea, etc. con todos los pacientes. Hay que intentar una terapia personalizada que permita una mejor direccionalización en la clínica.
¿Ves posible la medicina personalizada?
Somos realistas: sabemos que hacer Single Cell de cada paciente no es viable. Pero se pueden realizar pruebas sencillas, como ELISAs, que permitan analizar el estado inmunitario o inflamatorio del paciente y decidir. Hay tumores que están aumentando en personas jóvenes. El estado madurativo del sistema inmune es distinto en ellas. Además, el sexo es importante en los tumores también, porque los tratamientos no afectan igual. Hay que incluir rangos de edad y diferenciar por sexos los grupos de estudio. Tener en cuenta toda una serie de factores para los que cada vez se tiene más evidencia científica de su importancia, como la tensión emocional, que puede reflejar distintos niveles de cortisol, el estrés que puede afectar al sistema
inmunitario o los ritmos circadianos.
Todos estos factores afectan a los tratamientos y tienen que ver con el ambiente tumoral en el ámbito de las metástasis. Creo que avanzar en el conocimiento de estos factores ayudarán a esa medicina personalizada de la que tanto hablamos. Y que es posible.
Conclusión de la editora:
Es fácil pensar en un cáncer llamándolo por su nombre. Y a veces olvidamos que, al moverse,
ya no se trata del mismo problema. Sin embargo, el sistema inmunitario parece tener capacidad
para encontrarlos a todos, metastáticos o no. Estudios como el de Neibla permiten entender
cómo ayudar a su función. +i.
¡A por ello!
Volumen 43 | Núm. 3
