Organoides derivados del paciente para la detección de fármacos en el glioblastoma (GlioPDO)

Los organoides derivados del paciente (PDO) de biopsias quirúrgicas de tumores son una herramienta innovadora para probar la respuesta de pacientes individuales a estrategias terapéuticas específicas. Los organoides son estructuras tridimensionales (3D) hechas de células autoorganizadas y específicas de órganos que pueden mantenerse y propagarse en cultivo. Hasta la fecha, se han establecido PDO a partir de un gran número de tipos de cáncer, incluidos los de próstata, ovario y mama. También se han producido PDO de glioblastoma y se ha demostrado que mantienen las características de sus tumores originales, tanto a nivel mutacional como en términos de perfiles de expresión genética y heterogeneidad celular. Dado que recapitulan mejor las características del tumor original que las líneas celulares GBM, representan un avance importante para los enfoques de medicina personalizada. Por lo tanto, las PDO de glioblastoma representan modelos preclínicos útiles para la detección de fármacos, pruebas de células CAR-T y para la generación de xenoinjertos ortotópicos cerebrales en modelos modelo. Desde esta perspectiva, las PDO ofrecen una oportunidad para caracterizar mejor la heterogeneidad molecular de los pacientes con glioblastoma y probar nuevas estrategias terapéuticas en un contexto que imita las propiedades genéticas del tumor original.

La inmunoterapia está surgiendo como un poderoso enfoque anticancerígeno en algunos tipos de cáncer. La inmunoterapia aprovecha la capacidad del sistema inmunológico para reconocer antígenos no propios para atacar y destruir las células cancerosas. Inhibidores de puntos de control inmunológico (p. ej. Los anticuerpos monoclonales anti-PD-1 y anti-CTLA-4) demostraron ser eficaces en tumores que exhiben una alta carga mutacional, como el melanoma. Desafortunadamente, el glioblastoma tiene una carga mutacional baja, lo que resulta en una pequeña cantidad de neoantígenos. Además, el glioblastoma es muy heterogéneo, lo que significa que no todos los pacientes producen los mismos antígenos. Por lo tanto, se podrían lograr mayores beneficios desarrollando inmunoterapias dirigidas a múltiples neoantígenos y combinando estrategias de reconocimiento de neoantígenos con inhibidores del bloqueo de puntos de control inmunológico. Desde esta perspectiva, la regulación epigenética para activar la transcripción de elementos transponibles (TE) normalmente silenciosos en el glioblastoma mediante agentes desmetilantes del ADN puede mejorar la producción de neoantígenos y desencadenar una respuesta inmune específica.

La transcripción de TE es baja o nula en la mayoría de las células adultas, mientras que es más activa durante el desarrollo embrionario, en las células madre y, curiosamente, en los tumores. La desrepresión de los TE en los tumores se produce a través de múltiples cambios epigenéticos en los loci TE, incluida la desmetilación del ADN y la desacetilación de histonas. Ambos cambios epigenéticos pueden asociarse con la oncogénesis, lo que resulta en diferentes niveles de desregulación epigenética. La sobreexpresión de TE en tumores en comparación con el tejido sano ha impulsado la búsqueda de respuestas de células T anti-TE en el cáncer. Los enfoques proteogenómicos han identificado marcos de lectura abiertos (ORF) no canónicos y específicos de tumores que codifican péptidos presentados por moléculas del antígeno leucocitario humano (HLA) -I en las células tumorales. La mayoría de los péptidos identificados derivan de regiones genómicas no codificantes. Curiosamente, algunos de estos posibles antígenos específicos de tumores se encuentran en múltiples pacientes y pueden inducir respuestas inmunes in vitro o en modelos de ratón. Recientemente caracterizamos un ARN largo no codificante (lncRNA) en la dirección antisentido del locus del gen SOD1 (SOD1-DT), que incluye varios elementos transponibles. Algunos de ellos (LTR y Alu) contienen ORF y potencialmente podrían codificar diferentes epítopos. Mediante la traducción in silico de estos elementos, identificamos péptidos correspondientes a epítopos ya probados como objetivos específicos de GBM para inmunoterapias contra el cáncer. Sin embargo, la secuencia de ADN de estos elementos transponibles está altamente metilada en el tejido nervioso y en la línea celular U87 GBM (datos de Genome Browser). Nos centraremos en el estudio de los TE que pertenecen a la familia LTR12C, porque se ha demostrado que actúan como elementos potenciadores y promotores, dando forma al panorama transcriptómico de una manera específica de tejido. Ya se ha demostrado que los tratamientos con DNMTi y HDACi no alteran la expresión de genes canónicos, sino que inducen la transcripción de novo de LTR, que a su vez impulsan la expresión de genes específicos. Además de producir el epítopo, al activar LTR específicas, es posible activar los genes conectados a ellas. En particular, se identificó a LTR12C como regulador de genes proapoptóticos, como TP63 y TNFRSF10B. Por lo tanto, la estrategia propuesta podría representar un medio de aplicación general para producir genes proapoptóticos y epítopos inmunogénicos de manera controlada, asegurando un resultado muy específico.

Otra fuente potencial de neoepítopos es el empalme defectuoso. El empalme es un paso fundamental en la maduración del ARN premensajero (ARNm) operado por una gran maquinaria macromolecular llamada espliceosoma. El espliceosoma elimina los intrones y liga los exones flanqueantes de los pre-ARNm, produciendo los ARNm maduros. Las células aprovechan el empalme alternativo regulado (AS) de muchos exones para generar múltiples isoformas de proteínas a partir de un solo gen. Sin embargo, el programa de empalme alterado a menudo se desregula en las células cancerosas, generando una vulnerabilidad procesable para los tumores, incluidos los tumores cerebrales. El perfilado de GBM primario y recurrente y conjuntos de datos de tejidos cerebrales no malignos ha identificado eventos de AS que están regulados de manera diferente en GBM y que podrían traducirse en neoepítopos. Estos resultados sugieren que la modulación de empalme podría representar una estrategia terapéutica válida para el glioblastoma. De hecho, la inhibición de la arginina metil transferasa PRMT5 en células GBM desregula el empalme y conduce a una mayor retención de intrones y senescencia celular tanto in vitro como in vivo. Además, PRMT5 desempeña un papel en la preservación de las GSC, que son necesarias para la autorrenovación del tumor. Recientemente, se demostró que la inhibición farmacológica del empalme genera neoepítopos inmunogénicos derivados del empalme, que son presentados por MHC-I en las células tumorales e inducen una respuesta inmune de células T in vivo. Otro posible objetivo terapéutico es la subunidad 1 del factor de empalme 3b (SF3B1), un componente central de la maquinaria de empalme que se sobreexpresa en GBM. En conjunto, estos resultados respaldan la justificación de estudiar los efectos de los agentes desmetilantes del ADN y los inhibidores de empalme en las PDO y las GSC del glioblastoma para identificar candidatos adecuados para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para esta enfermedad.

Los enfoques descritos anteriormente se aplicarán a pacientes inscritos prospectivamente sometidos a neurocirugía por glioblastoma. Se establecerán cultivos de neuroesferas y PDO a partir de tejido tumoral primario. Se aplicará la detección de fármacos y la manipulación celular para inducir la expresión de TE y modular el empalme. Los resultados de las pruebas in vitro se correlacionarán con el perfil molecular del tumor, la respuesta a los tratamientos y el resultado general de los pacientes.