Obsevanje mišjega ploščatoceličnega karcinoma ustnega predela kot način za povečanje učinkovitosti imunoterapije

Pišljar, Živa (avtor), Jesenko, Tanja (mentor), Čemažar, Maja (komentor)

Ploščatocelični karcinom ustnega predela (PKU) vključuje raka ustne votline, ustnice ter ustnega dela žrela. Eden od dejavnikov tveganja za razvoj PKU je tudi dolgotrajna okužba z visoko rizičnimi genotipi humanega papilomavirusa (HPV). Standardno zdravljenje lokalno omejenega PKU obsega kirurško odstranitev lezije ali obsevanje. V primeru napredovale bolezni ali sistemskega razsoja pa se uporabljajo tudi druge oblike sistemskega zdravljenja, kot je npr. kemoterapija ali imunoterapija z zaviralci imunskih kontrolnih točk (ZIKT) proti receptorju programirane celične smrti (PD-1). Žal pa na samostojno zdravljenje z ZIKT še vedno odgovori manj kot 20% bolnikov, zato se raziskujejo pristopi kombiniranega zdravljenja, ki bi lahko povečali učinkovitost imunoterapije. Eden od teh pristopov je uporaba radioterapije, saj lahko ta poleg poškodb na DNA, ki vodijo v mitotsko celično smrt, sproži tudi imunogeno celično smrt in aktivacijo protitumorskega imunskega odziva. Ker so limfociti zelo občutljivi na obsevanje (IR), se z namenom imunomodulacije preučuje tudi obsevanje, kjer obsevalno polje zajema le del tumorja (pIR). Predvideva se, da bi lahko s pIR v neobsevanem delu tumorja ohranili več limfocitnih imunskih celic, kar bi lahko ob aktivaciji imunogene celične smrti tumorskih celic v obsevanem delu povečalo učinkovitost imunoterapije z ZIKT. Imunološki učinki pIR v HPV pozitivnem in HPV negativnem PKU še niso raziskani. Za tovrstne raziskave so potrebni mišji tumorski modeli na imunsko odzivnih miših, ki pa so v primeru HPV pozitivnega PKU zaradi vrstne specifičnosti HPV omejeni. V doktorski nalogi smo vzpostavili dva tumorska modela HPV pozitivnega PKU in ju okarakterizirali na in vitro ter in vivo nivoju. Eden izmed tumorskih modelov, MOC1-HPV K1, je kazal povišano radioobčutljivost na obsevanje z enkratno dozo 15 Gy, kar sovpada z nižjim nivojem hipoksije v tumorskem mikrookolju in dobro ponazarja boljši odziv bolnikov s HPV pozitivnim PKU ustnega dela žrela, ki ga opažajo v kliniki. Tako HPV negativen tumorski model MOC1 kot HPV pozitiven tumorski model MOC1-HPV K1 imata lastnosti imunsko hladnih tumorjev z večinskim deležem imunosupresivnih mieloidnih celic, predvsem nevtrofilcev. Z IR ali pIR ne povzročimo bistvenih razlik v infiltraciji imunskih celic v tumorsko mikrookolje tumorjev MOC1 ali MOC1-HPV K1 in zato s tem ne izboljšamo bistveno učinkovitosti terapije z ZIKT proti PD-1 napram terapiji z IR ali pIR samim. V miših, ki se na kombinirano terapijo odzovejo, zaznamo višji delež citotoksičnih celic T, zato predvidevamo, da bi z nadaljnjo optimizacijo izbora doze obsevanja ter časa administracije ZIKT napram obsevanju lahko spodbudili več imunsko ugodnih sprememb, ki bi se lahko odražale v boljšem protitumorskem odzivu.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: ionizirajoče sevanje, obsevanje dela tumorja, ploščatocelični karcinom ustnega predela, humani papilomavirus (HPV), imunoterapija, zaviralci imunskih kontrolnih točk (ZIKT), pretočna citometrija, mišji tumorski model
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Organizacija: MF - Medicinska fakulteta
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-163788
• Datum objave v RUL: 11.10.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Irradiation of mouse oral squamous cell carcinoma as a way of enhancing the efficacy of immunotherapy

Izvleček

Oral squamous cell carcinoma (OSCC) includes cancers of the oral cavity, lip and oropharynx. One of the risk factors for the development of OSCC is long-term infection with high-risk genotypes of human papillomavirus (HPV). The standard treatment for locally confined OSCC consists of surgical removal of the lesion or irradiation. However, for advanced or metastatic disease, other forms of systemic treatment such as chemotherapy or immunotherapy with immune checkpoint inhibitors (ICI) against the programmed cell death receptor (PD-1) are also used. Unfortunately, less than 20% of patients respond to ICI treatment alone, so combination treatment approaches are being explored to increase the effectiveness of immunotherapy. One of these approaches is the use of radiotherapy which can induce immunogenic cell death of tumor cells. Because lymphocytes are very sensitive to irradiation (IR), partial-volume irradiation (pIR) is also being investigated with the aim of immunomodulation. It is hypothesized that pIR could preserve more lymphocyte-derived immune cells in the non-irradiated part of the tumor, which could increase the efficacy ICI by inducing immunogenic cell death of tumor cells in the irradiated part. The immunological effects of pIR in HPV-positive and HPV-negative OSCC have not yet been investigated. Such studies require immunocompetent mouse tumor models, which are limited in HPV-positive OSCC due to the species specificity of HPV. In this doctoral thesis, we established two tumor models of HPV-positive OSCC and characterized them at in vitro and in vivo levels. One of the tumor models, MOC1-HPV K1, showed increased radiosensitivity to irradiation with a single dose of 15 Gy, which coincides with a lower level of hypoxia in the tumor microenvironment and corresponds to the improved response of patients with HPV-positive oropharyngeal OSCC observed in the clinic. Both the HPV-negative MOC1 tumor model and the HPV-positive MOC1-HPV K1 tumor model have the characteristics of immunosuppressive tumors with a majority of immunosuppressive myeloid cells, mainly neutrophils. IR or pIR did not induce significant differences in the infiltration of immune cells into the tumor microenvironment of MOC1 or MOC1-HPV K1 tumors and therefore did not significantly improve the efficacy of ICI therapy compared to IR or pIR alone. In mice that responded to the combination therapy, a higher proportion of cytotoxic T cells was detected. Therefore, we hypothesize that further optimization of radiation dosing and timing of checkpoint inhibitor administration relative to irradiation could induce more immunologically favorable changes, potentially resulting in a better antitumor response.

• Ključne besede: ionizing radiation, partial-volume tumor irradiation, oral squamous cell carcinoma, human papillomavirus (HPV), immunotherapy, immune checkpoint inhibitors (ICI), flow cytometry, mouse tumor model