Bakgrunn
Tumormikromiljøet er et kompleks blanding av kreftceller, stromaceller, immunceller og ekstracellulær matriks. Selv om svulster ofte inneholder tumorspesifikke T‑celler, er disse vanligvis inaktiverte av det immunsupprimerende miljøet som finnes her. Immunsuppresjon formidles av et stort antall forskjellige mekanismer, og strategier som motvirker suppresjonen begynner å nå fram til klinikken. De beste kjente av disse er såkalte «checkpoint inhibitors», antistoffer rettet mot reseptorer på T-celler eller ligander for disse reseptorene. Ved å forstyrre reseptor-ligand interaksjoner, fjerner antistoffene bremsen fra T celler slik at de kan går til angrep mot svulsten.
Selv om det er T-celler som sørge for drap av tumorceller, bidrar myeloide celler (makrofager, dendrittiske celler og granulocytter) i stor grad til dannelse av det immunsupprimerende miljøet i svulsten. Disse myeloide cellene blir kapret av tumorcellene slik at de tvinges til å produsere stoffer som hemmer en videre immunrespons. Det er flere undergrupper av myeloide celler som kan identifiseres i svulster, inkludert tumor-assosierte makrofager (TAM) og myeloid-deriverte suppressorceller (MDSC). Fjerning av slike celler fra svulster ville bidra positivt til kreftbehandling, og det er derfor stor interesse av å finne terapier rettet mot disse cellene.
C-type lektinreseptorer er «pattern-recognition» reseptorer (PRR) som brukes av immunsystemet til gjenkjennelse av patogener og faresignaler. Vi har jobbet i mange år med to CLR-familier som uttrykkes på overflaten av myeloide celler. Disse reseptorer kan deles inn i aktiverende og hemmende undergrupper, der de aktiverende reseptorer er involvert i aktivering av myeloide celler som følge av patogengjenkjennelse, og de hemmende reseptorer er involvert i demping av en immunrespons. Som et kompliserende faktor kan aktiverende reseptorer, under visse forhold, også leverer en hemmende signal til myeloide celler. Signaler fra CLR kan derfor spille en stor rolle i bestemmelse av aktiveringsstatusen til myeloide celler, og det er ikke utenkelig at tumorceller kunne utnytte CLR for å kapre funksjonen til myeloide celler.
Det er tidligere vist at visse tumorceller kan uttrykke ligander for CLR. I adenokarsinom i bukspyttkjertelen kan galectin-9 binde til C-type lektinreseptoren Dectin-1, og gi opphav til en tolerogen makrofagpopulasjon som hemmer en adaptiv immunrespons. I kontrast, gjenkjennelse av en annen Dectin-1-ligand på B16-melanomceller er nødvendig for dendrittiske celle-formidlet aktivering av NK-celler, som deretter dreper B16-melanomceller i en mus-tumormodell. Altså signaler gjennom den samme reseptoren kan medføre enten drap av tumorceller, eller utvikling av et immunsupprimerende miljø, avhengig av liganden eller konteksten,
Gitt den sentrale rollen av CLR i kontroll av myeloide cellefunksjon, og tilstedeværelsen av ligandene i kreftsvulster, er dette et område med stor potensial for immunterapi mot kreft.
Problemstilling
Vi vil systematisk undersøke uttrykk av CLR-ligandene i tumorceller, og granske rollen disse ligandene spiller i kreftutvikling:
- Undersøke om ulike tumorceller uttrykker ligander for ulike CLR.
- Undersøke hvordan uttrykk av disse ligandene på tumorcellene påvirker funksjonen av monocytter/makrofager som har den tilsvarende CLR.
- Etablere kimærisk antigenreseptor (CAR)-NK-celler rettet mot CLR-ligander, og utføre «proof-of-principle» studier for å vise at disse kan effektivt drepe kreftceller
Mål og metode
- For å identifisere liganduttrykk på tumorceller kommer vi til å bruke et sensitiv reportersystem. Her benyttes celler som er transfektert med kimæriske CLR (med den ekstracellulære delen av CLR koblet til en intracellulær signaldomene), og som produserer grønt fluorescerende protein (GFP) som følge av ligandbinding. Ved å blande disse reportercellene med tumorceller, vil vi kunne fastslå om tumorcellene uttrykker ligander for vedkommende CLR.
- Siden celler i en svulst vil ha ulike egenskaper avhengig av varierende tilgang til oksygen og næring, vil ikke standard todimensjonalt celle-dyrkning kunne reprodusere denne heterogeniteten. Vi vil derfor dyrker tumorceller som tredimensjonalt cellesfæroider. Disse kan lages med blandede celler slik at reporterceller og tumor celler kan dyrkes som en sfæroide, og disse kan snittes og mikroskoperes for å se om liganduttrykk varierer med avstand til overflaten.
- Ved å bruke monocytter med eller uten CLR og dyrke disse i sfæroider sammen med tumorceller, kan vi undersøke hvordan ligandbinding til CLR påvirker monocyttfunksjon. Her vil vi blant annet undersøke cytokinproduksjon for å se om det fremkalles en inflammatorisk eller tolerogen cytokinmiljø.
- En lovende terapi for kreft er CAR-T celler, cytotoksiske T-celler som uttrykker en kimærisk reseptor (sånn som vi bruker i reportersystemet vårt) som gjenkjenner en bestemt tumorligand. Disse CAR-T-celler kan produseres i store mengder, injiseres i pasienter, og på målrettet vis dreper tumorceller. En alternativ er å bruke CAR-NK-celler istedenfor T celler. CAR-NK celler har flere fordeler, ikke minst at risikoen for transplantat-mot-vertsykdom (GVHD) er omtrent null. Vi vil derfor etablere CAR-NK celler, hvor NK-92 celler (en NK-cellelinje som allerede benyttes i kliniske forsøk) transfekteres med kimæriske CLR. Cellene skal da tilsettes til tumorsfæroider for å teste om de vil kunne drepe tumorcellene.
Studentens arbeidsoppgaver
- Utvikle reporter-cellelinjer som uttrykker C.type lektinreseptorer og som produserer GFP som respons mot ligandbinding
- Screene kreftcellelinjer for uttrykk av CLR-ligander
- Undersøke effekten av disse ligandene på funksjonen til myeloide celler
- Etablere CAR-NK-celler rettet mot de identifiserte ligandene
- Teste evne av CAR-NK-celler til å dreper tumorcelle
- Studentene vil kunne få lære blant annet følgende teknikker: DNA-kloning og kvantitativ-PCR; cellebiologi, inkludert dyrkning av tumorsfæroider; celletransfeksjon, og funksjonelle assays; flowcytometri/imaging-flowcytometri; fluorescensmikroskopi.
Om forskningsmiljøet
Gruppen består per i dag av én stipendiat, og én ingeniør. Vi inngår i et felles immunbiologisk miljø sammen med gruppene til Anne Spurkland og Erik Dissen som har flere stipendiater og en forskerlinjestudent. Vi har tett kontakt og felles møter med de andre gruppene.