Resúmenes SIIC 

  EL SISTEMA INMUNE Y LOS TUMORES


Maryland, EE.UU.

Los estudios más recientes parecen indicar que en el proceso de progresión e invasión tumoral y metástasis participan fenómenos proinflamatorios activadores de inmunidad innata y adquirida. La evasión de dichos sistemas involucra mecanismos que bloquean la respuesta del huésped

Annual Review of Immunology 21:807-839 2003

Autores:  
Pardoll D
Institución/es participante/s en la investigación: 
Sidney Kimmel Cancer Center, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland, EE.UU. 

Título original: 
Does the Immune System See Tumors as Foreign or Self? 
Título en castellano: 
¿Cómo ve el Sistema Inmune los Tumores: Como Propios o Extraños?

Introducción
Existe evidencia de que la respuesta inmunitaria del huésped frente a antígenos tumorales es en parte semejante y en parte distinta de la que permite el reconocimiento de lo propio. El fenómeno no debe causar asombro si se tiene en cuenta que los tumores son transformaciones de células normales en las cuales el crecimiento escapó a los controles reguladores.
Sin embargo, las células neoplásicas difieren de las células originarias benignas esencialmente en su composición antigénica y en su comportamiento biológico. El hallazgo molecular distintivo de la carcinogénesis es, sin embargo, la inestabilidad genética que surge como consecuencia de mutaciones de deleción o inactivación de secuencias genómicas responsables de la vigilancia, como la p53. De hecho, en muchas neoplasias de aparición familiar (cáncer de colon no polipoideo hereditario) la transformación obedece a mutaciones en los genes que participan en respuestas al daño del ADN. La inestabilidad genética se refleja en la aparición permanente de nuevos antígenos, fenómeno que no se da en células normales, cuyo patrón antigénico permanece sin cambios. Además, cientos de genes inactivos o con sólo una leve expresión en células normales se activan en forma sustancial en las células malignas.
Si bien el crecimiento sin control es una característica particular de todos los tumores, el principal mecanismo fisiopatológico en la morbilidad y mortalidad es la capacidad de las células malignas de invadir tejido normal o metastatizar.
Ambos hechos, que nunca se ven en tejido normal o en tumores benignos, se asocian con alteración profunda de la arquitectura tisular. Una de las consecuencias de este tipo de crecimiento es la elaboración de señales proinflamatorias -citoquinas y quemoquinas- iniciadoras centrales de la respuesta inmune innata y adaptativa. Los cánceres deben, por ende, enfrentarse permanentemente con una respuesta inflamatoria; el balance entre ambos tejidos -neoplásico e inmune- determinará la evolución clínica del tumor.

Renacimiento del concepto de vigilancia inmunológica
Ya en 1959 se propuso la teoría de que el sistema inmune era responsable de vigilar constantemente la aparición de células malignas sobre la base de la expresión de antígenos asociados con el tumor (TAA). La oncología molecular moderna enseña que los TAA son consecuencia de alteraciones genéticas y epigenéticas en las células malignas. Tanto los tumores que surgen en forma espontánea como aquellos que aparecen en respuesta a químicos pueden ser eliminados o pueden crecer progresivamente luego de ser trasplantados en otros huéspedes. La progresión puede ocurrir por la aparición de mecanismos activos de escape o de resistencia a la respuesta del huésped.
En teoría, los individuos con inmunodeficiencia deberían tener una incidencia de cáncer desproporcionadamente alta respecto de los sujetos inmunocompetentes. Sin embargo, en ratones sin timo este fenómeno no parece ser cierto, probablemente por la existencia de algunas células T y por un aumento compensatorio de células asesinas naturales (NK).
En las décadas del '70 y del '80 los estudios epidemiológicos en pacientes con inmunodeficiencias primarias revelaron un patrón más complejo de riesgo cancerígeno, ya que en ellos es más frecuente la aparición de tumores que son infrecuentes en personas normales, como el linfoma linfoblástico y el sarcoma de Kaposi. En cambio, las neoplasias epiteliales más comunes en adultos sanos (de colon, pulmón y próstata, entre otras) no ocurren con más frecuencia. En la medida que se conoció mejor la etiología viral de ciertas neoplasias se comprobó que los cánceres habituales en individuos con inmunodeficiencia son aquellos asociados con virus. La mayoría de los linfomas tienen como origen el virus Epstein-Barr por la incapacidad de las células T de controlar los linfocitos B transformados por el virus. El sarcoma de Kaposi ocurre posteriormente a la infección por herpesvirus tipo 8 y el cáncer de cuello uterino aparece luego de la infección por papilomavirus humano. Las observaciones en conjunto sugieren que la vigilancia inmunológica es eficaz en la protección frente a tumores asociados con diversos patógenos (fundamentalmente virus).
Investigaciones recientes, en ratones genéticamente manipulados, revelaron que varios componentes del sistema inmune pueden, sin embargo, modificar la carcinogénesis espontánea e inducida por distintos carcinógenos.
Los hallazgos en ratones sin el gen RAG-1 (necesario para el reordenamiento de los genes de inmunoglobulinas y del receptor de células T [TCR]) o el gen STAT-1 (primera señal en la transducción del gen del interferón [IFN] γ) sugieren que la sensibilidad del tumor al IFN γ altera en forma significativa la vigilancia inmunológica. Sin embargo, a pesar de que se documentó la pérdida de sensibilidad al IFN γ en algunos casos de neoplasias en el hombre, la incidencia global de cáncer en este contexto parece relativamente baja (inferior al 5%). Los estudios en animales revelaron que si bien los ratones jóvenes deficientes en los genes RAG o STAT-1 no tienen mayor incidencia de tumores, cuando el seguimiento se prolonga en el tiempo (hasta 18 meses) se observa mayor frecuencia de neoplasia.
El fenómeno se ve especialmente en animales con deficiencia del RAG que presentan, muy comúnmente, tumores de epitelio intestinal. Recientemente también se constató mayor incidencia de linfomas y de tumores epiteliales en ratones con deficiencia de IFN γ o de perforina. Sin embargo, no puede descartarse la posibilidad de que el fenómeno sea secundario a la mayor incidencia de infección.
El hecho de que la distribución de los tumores difiere en ratones con ciertas deficiencias sugiere la participación de diversos elementos en la modulación de la carcinogénesis tisular. Una de las células cuyo papel merece aun más investigación es la célula NK, que se supone central en la vigilancia inmunitaria. Algunos tumores expresan ligandos para dichas células pero también moléculas que inhiben la unión a receptores en células NK.

Linfocitos intraepiteliales y NKG2D en la vigilancia inmune
Los epitelios de varios órganos representan un sitio fundamental de carcinogénesis y, de hecho, son el origen de la mayoría de los cánceres más comunes en adultos. Es por ello que los linfocitos intraepiteliales (IEL) merecen particular atención. Los IEL son un subgrupo único de linfocitos ampliamente dispuesto en las superficies epiteliales. Los IEL de piel y de aparato digestivo han sido los más estudiados. Los IEL tienen hallazgos típicos del sistema inmune natural y adquirido. La mitad de los IEL de intestino expresan TCR γ-δ y la otra mitad TCR α-β. En el ratón casi todos los IEL de piel son TCR γ-δ y tienen un repertorio TCR muy limitado. Si bien los ligandos de los receptores de los IEL no se han definido con precisión, se considera que son autoantígenos cuya expresión aumenta en situaciones de estrés o de inflamación. Se observó que los animales sin IEL son mucho más susceptibles a presentar cánceres de piel. A nivel molecular, la evidencia indica que el receptor NKG2D interviene en forma crucial en la detección de eventos carcinogénicos en piel, en intestino y probablemente en otras localizaciones. El NKG2D es un receptor activador de NK. A diferencia de la mayoría de los receptores de NK que se expresan sólo en ciertos subgrupos, el NKG2D es expresa en todas las células NK y en una proporción importante de IEL con TCR α-β o TCR γ-δ. Los IEL tienen niveles particularmente altos de NKG2D.
La primera evidencia de que el NKG2D podría participar en la vigilancia inmune frente a tumores se basó en el hecho de que el epitelio colónico normal, así como un porcentaje considerable de tumores expresan dos ligandos para NKG2D: MICA y MICB. Ambas son moléculas no clásicas del sistema mayor de histocompatibilidad; son proteínas de estrés cuyos genes tienen elementos de respuesta al estrés en sus porciones promotoras. Se registró cierta correlación entre la expresión de MICA/B y la infiltración con algunos subgrupos linfocitarios T γ-δ que expresan NKG2D.
El reconocimiento y la muerte de queratinocitos de piel murina o de células epiteliales intestinales γ-δ requiere la expresión de ligandos de NKG2D que son bloqueados por anticuerpos anti-NKGD2. Es probable que en los linfocitos TCR γ-δ + o α-β +, la mayor expresión de NKG2D represente una señal de coestimulación emparentada con el CD28. De hecho, el NKG2D puede reemplazar al CD28 en la coestimulación de linfocitos específicos de virus. El hecho de que tanto el NKG2D como el CD28 (pero no el TCR) activan la fosfatidil inositil 3 quinasa (PI3) avala aun más la participación del NKG2D como un receptor de coestimulación.
Hasta ahora no se han identificado los ligandos del TCR α-β y del TCR γ-δ de los IEL. En las células NK es posible que el NKG2D actúe como receptor directo de activación más que como receptor de coestimulación.
Todas estas observaciones motivan la idea de que los IEL representan un verdadero sistema inmune de vigilancia ante la aparición de células malignas o infecciones. El evento carcinogénico más importante en piel es la luz ultravioleta que promueve daño del ADN y los linfocitos IEL podrían ser -en combinación con otros mecanismos- parte del sistema de vigilancia inmunológica.

Inducción de tolerancia frente a TAA
Existe amplia evidencia de que en muchas situaciones la respuesta inmunológica no se traduce en activación sino en tolerancia.
Cuando se habla de inducción de tolerancia por tumores es esencial distinguir el mecanismo de anergia o deleción de aquel que involucra resistencia al reconocimiento y muerte de las células tumorales por efectores inmunológicos activados.

Mecanismos de resistencia tumoral
A pesar de que habitualmente se los considera importantes en la progresión maligna, la mayor parte de la evidencia al respecto es circunstancial y no ofrece pruebas específicas. En una amplia variedad de tumores se documentó menor expresión de estructuras que intervienen en el procesamiento antigénico, especialmente moléculas de histocompatibilidad (HLA) clase I. En el hombre, este fenómeno se detectó en cáncer de mama, próstata y pulmón; en muchos casos se pierden específicamente ciertos alelos individuales del HLA. El mecanismo más importante en esta pérdida es la deleción del locus de la β2 microglobulina. En varios tumores se observa menor expresión del gen del transportador asociado con la presentación antigénica (TAP). En la mayoría de los casos, la menor expresión de moléculas clase I puede revertirse con IFN-γ.
Los intentos por correlacionar los niveles de expresión del HLA con el pronóstico clínico en el hombre y el índice de crecimiento tumoral en animales dieron resultados contradictorios. Algunos grupos encontraron que la expresión de moléculas de HLA por las células neoplásicas es un marcador de pronóstico desfavorable. En cambio, otros grupos vieron que la expresión elevada de moléculas HLA clase I se correlaciona con una evolución más benigna.
Aunque la evidencia en relación con la pérdida de TAA como mecanismo de escape al sistema inmunológico de vigilancia es escasa y discrepante, existen referencias anecdóticas de pérdida antigénica específica luego del tratamiento de pacientes con melanoma con vacunas con péptidos. En conjunto, los hallazgos parecen avalar el concepto de que la pérdida de los TAA es uno de los mecanismos por los cuales las células malignas evitan el reconocimiento y la destrucción por el sistema inmunológico en algunos modelos. En el huésped natural, sin ningún tipo de manipulación, la evidencia no es sin embargo tan firme.
Otro posible mecanismo de resistencia de los tumores es la expresión de moléculas de superficie que destruyen o inhiben componentes celulares de los efectores inmunológicos. El ejemplo más claro está dado por el factor transformante de crecimiento (TGF) β, producido por varios tumores y en particular por aquellos de origen epitelial. Es posible que el TGF-β inhiba respuestas proinflamatorias durante la invasión tumoral y, por ende, bloquee la respuesta inmune desde las primeras etapas. No obstante, este mecanismo podría generar más tolerancia que resistencia inmunológica.

Inducción de falta de respuesta antígeno específica
Numerosos experimentos con animales transgénicos demuestran categóricamente que las células tumorales son capaces de inducir tolerancia a sus respectivos antígenos. La tolerancia parece darse esencialmente en los linfocitos T. La tolerancia de células B es menos probable ya que la respuesta inmune humoral antitumoral suele estar intacta en pacientes con cáncer. Más aun, con excepción de los anticuerpos contra miembros de la familia del receptor del factor de crecimiento epidérmico, existe poca evidencia de que la respuesta humoral represente un mecanismo antitumoral relevante. En cambio, múltiples estudios confirmaron la capacidad de destrucción de células malignas por linfocitos T, ya sea en forma directa por citotoxicidad o por mecanismos efectores dependientes de linfocitos T CD4+.
La inducción de tolerancia se confirmó en el compartimiento de células T CD4+ y CD8+. En general, inicialmente se observa activación de células T específicas contra antígenos tumorales pero, en forma típica, este estado de activación no se mantiene en el tiempo. En la mayoría de los casos, la inducción de tolerancia tiene que ver con un proceso activo en el que participa el reconocimiento antigénico. Sin embargo, aún no hay acuerdo en relación con el papel de la presentación antigénica directa versus presentación cruzada de los antígenos tumorales y células presentadoras de antígenos. A pesar de ello, la consecuencia más importante que sigue al reconocimiento antigénico es la inducción de tolerancia aun cuando se observe activación de células T específicas de tumor.
El análisis de las consecuencias de la transformación en sistemas tumorales en ratones transgénicos será crucial para entender diversos aspectos de la formación tumoral en distintos tejidos en relación con la activación inmunológica y la tolerancia. Sin embargo, un aspecto común en todos los experimentos es que la naturaleza de la respuesta inmune frente a células malignas se refleja en tolerancia (ignorancia, anergia o deleción) o en un nivel de activación insuficiente para eliminar las células malignas. En este contexto vuelve a prestarse enorme atención a las células T supresoras, regulatorias (Treg). Cualquier discusión que se realice en términos de tolerancia sería incompleta si no se tiene en cuenta esta población celular, señalan los autores.
Dos estudios muestran firmemente que dichas células limitan significativamente la eficacia de la respuesta inmune antitumoral inducida por vacunas. De allí que su inhibición o eliminación podría aumentar considerablemente la eficacia de distintas estrategias de manipulación inmune antineoplásica. En una investigación, la combinación de factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) más anticuerpos contra la molécula CTLA-4 fue mucho más útil en eliminar células malignas cuando los animales eran tratados con anticuerpos antirreceptor de IL-2. En los próximos años seguramente se dispondrá de información adicional en términos de Treg en el bloqueo o supresión de la inmunidad antitumor. Esta subpoblación representa un blanco posible de inhibición con distintas opciones de inmunoterapia.

Vigilancia inmune y tolerancia: una teoría unificadora
La evidencia de vigilancia inmune natural antitumor y la capacidad de los tumores de inducir tolerancia inmune representan una paradoja fundamental en inmunología tumoral. Cualquier hipótesis que intente integrar los hallazgos debe tener en cuenta los cambios genéticos y epigenéticos que ocurren durante las etapas de transformación tumoral, crecimiento y metástasis. Como se mencionara, un hallazgo distintivo de los tumores es su capacidad de invasión tisular y de metastatizar, fenómenos que alteran considerablemente la arquitectura tisular. Cuando esto ocurre se genera una fuerte reacción inflamatoria con producción de citoquinas que activan el sistema inmune innato, células dendríticas y, en definitiva, células T. En este ambiente, un neoantígeno tumoral podría ser presentado al sistema inmune que lo reconocerá como extraño y lo eliminará. No obstante se considera que este evento abortivo es un fenómeno relativamente infrecuente aun en huéspedes inmunocompetentes. Para que pueda haber invasión tisular y metástasis sin activación inmunológica, el tumor debe inducir sistemas que inhiban la formación de señales proinflamatorias. El TGF-β, habitualmente producido por las células tumorales, reduce el proceso inflamatorio asociado, cuya consecuencia es la transición de activación a tolerancia inmune. De hecho, en ausencia de señales de daño proinflamatorias, las células presentadoras de antígenos derivadas de la médula ósea presentan antígenos a las células T de modo tal que aparezca tolerancia, esencialmente por la falta de expresión de moléculas coestimulatorias.

Puntos que representan un blanco para la inmunoterapia
Un hallazgo común en distintos trabajos que evaluaron la eficacia de vacunas basadas en antígenos tumorales es que la magnitud de la respuesta inmune en pacientes con cáncer establecido es relativamente débil en comparación con la reacción que se desencadena con antígenos virales. Sin embargo, en algunos casos se observó una respuesta clínica muy fuerte aun en sujetos con enfermedad metastática avanzada. La observación de que la activación de STAT-3 en tumores se asocia con inhibición de la liberación de citoquinas proinflamatorias y quemoquinas y con liberación de factores que inhiben la diferenciación de las células dendríticas sugiere que el STAT-3 podría ser un excelente blanco terapéutico: su inhibición podría aumentar la inmunidad antitumoral. En forma experimental, la introducción de un gen negativo dominante de STAT-3 en tumores se asocia con regresión de la neoplasia, con infiltración masiva con células inflamatorias y con activación de respuestas T específicas de tumor.
En virtud del papel esencial de las células presentadoras de antígenos en la evolución de la reactividad inmunológica se probaron diversas estrategias de inmunoterapia con moléculas coestimulatorias con la finalidad de incrementar el reconocimiento inmunológico. Las moléculas B7.1 y B7.2 parecen esenciales en este sentido. Aun cuando las células presentadoras de antígeno expresan naturalmente moléculas B7, la inducción de una mayor expresión por medio de vacunas recombinantes podría modificar sustancialmente la evolución de la sensibilización de células T in vivo. Una estrategia aun más alentadora consiste en la manipulación de señales inhibitorias, por ejemplo el receptor de B7, CTLA-4, que se expresa luego de la activación de las células T. El CTLA-4 tiene mucha mayor afinidad por B7.1 y B7.2 que el receptor estimulatorio de B7: CD28. EL CTLA-4 induce señales inhibitorias a las células T que contrarrestan las señales coestimulatorias dependientes de CD28. Se ha visto que el bloqueo transitorio de CTLA-4 con un anticuerpo administrado en el momento de la aplicación de una vacuna antitumoral puede aumentar la potencia de la vacuna y, por lo tanto, la inmunidad antitumor. Los hallazgos observados con vacunas contra cáncer de próstata y melanoma con GM-CSF en combinación con un bloqueante de CTLA-4 mostraron dos hallazgos esenciales. La modalidad se asoció con eliminación de tumores macroscópicos mientras que la vacuna o el anti-CTLA4 en forma aislada no tuvieron este efecto.
En segundo lugar, aunque la estrategia se acompañó de una respuesta autoinmune, la autoinmunidad se limitó al tejido del que derivó la vacuna. Así, el tratamiento de ratones con vacuna antimelanoma más GM-CSF y antiCTLA4 sólo generó vitiligo, una respuesta inmune limitada a los melanocitos.
El PD-1 es una molécula de la membrana inducida luego de la activación de células T; tiene una función inhibitoria semejante a la de CTLA4, por lo que se la considera un potencial blanco terapéutico.
Debido a que el sistema inmune tiene múltiples puntos de regulación es muy probable que las inmunoterapias exitosas requieran una combinación de abordajes específicos para cada punto de regulación. Muy recientemente surgió evidencia de que existen células T específicas de tumor con elevada afinidad tanto en animales como en el hombre. Bajo ciertas circunstancias estas células podrían ser estimuladas. Una subpoblación CD8+ con elevada afinidad por péptidos es capaz de reconocer células de melanoma, diversas investigaciones en sistemas humanos y murinos demostraron que la transferencia de estas células T antígeno específicas se asocia con una respuesta antitumoral significativa sin ninguna secuela autoinmune. Los hallazgos confirman la existencia de células T de afinidad moderada o alta que podrían ser expandidas y activadas ex vivo. La mayoría de los enfermos con melanoma avanzado presentan resistencia luego de una respuesta clínica favorable inicial por la pérdida del antígeno hacia el cual están dirigidas las células T transferidas. Este fenómeno pone de manifiesto que cualquier estrategia terapéutica en este sentido deberá incluir varios antígenos que sean absolutamente necesarios para el crecimiento del tumor con la finalidad de generar una respuesta completa y durable en sujetos con cáncer avanzado. Finalmente es posible que puedan desenmascararse y activarse células T de elevada afinidad antitumor. En conclusión, afirma el experto, cuanto mejor se comprenda la relación natural entre el sistema inmune y los tumores más eficaces serán los métodos destinados a manipular la reactividad antitumoral.

Trabajos Distinguidos, Serie Oncología,
 integra el Programa SIIC-ASARCA de Educación Médica Continuada