Характеристика эффекторных механизмов цитотоксичности лимфоидных клеток у пациентов с синоназальными новообразованиями

  • Елизавета Максимовна Назаренко Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет
  • Наталья Алексеевна Морозова Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова
  • Алеся Валерьевна Величко Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет
  • Жанна Викторовна Колядич Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова
  • Дарья Борисовна Нижегородова Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет

Аннотация

Иммунный ответ на опухоли осуществляется преимущественно посредством эффекторных реакций цитотоксичности, позволяющим напрямую удалять трансформированные клетки организма. Среди защитных противоопухолевых механизмов преобладающим является грануло-опосредованная цитотоксичность, включающая высвобождение литических белков в иммунологический синапс между эффекторной клеткой и мишенью. Изучение особенностей реализации данного механизма цитотоксичности перспективно для поиска молекулярных биомаркеров динамики опухолевой малигнизации и разработки новых направлений таргетной иммунотерапии. В данной работе представлены результаты анализа экспрессии маркера дегрануляции LAMP-1/CD107a и внутриклеточной продукции гранзима B цитотоксическими лимфоидными клетками в ко-культурах с опухолевой клеточной линией K562 у пациентов с доброкачественными и злокачественными синоназальными новообразованиями, находившихся на лечении в отделении опухолей головы и шеи ГУ «Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова» в 2023-2024 гг. Группу сравнения составили пациенты с полипозным риносинуситом, контрольная группа представлена здоровыми лицами. Экспрессия маркеров определялась методом проточной цитофлуориметрии.

В результате исследования выявлено увеличение количества NK-клеток и снижение количества Т-клеток в клеточных культурах у пациентов с доброкачественными и злокачественными синоназальными новообразованиями по сравнению с контрольной группой. Установлено увеличение экспрессии CD107a и внутриклеточной продукции гранзима B Т-клетками пациентов со злокачественными синоназальными новообразованиями в ко-культурах с K562 относительно контрольной группы, коррелирующее со степенью злокачественности заболевания (R=0,48, р=0,009 – для T-клеток, экспрессирующих CD107, и R=0,40, р=0,03 – для клеток, продуцирующих гранзим B). При этом экспрессия CD107a и продукция гранзима B NK-клетками в ко-культурах с K562 статистически значимо снижалась у пациентов как с доброкачественными, так и со злокачественными новообразованиями.

Полученные данные свидетельствуют о том, что у пациентов со злокачественными синоназальными новообразованиями эффекторные T-клетки вовлекаются в противоопухолевый ответ, преимущественно используя механизм грануло-опосредованной цитотоксичности, позволяя рассматривать субпопуляции CD107a- и гранзим B-позитивных T-клеток в качестве потенциальных прогностических маркеров малигнизации опухолевого процесса.

Биографии авторов

Елизавета Максимовна Назаренко, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет

магистрант кафедры иммунологии; младший научный сотрудник отдела иммунологии и биомедицинских технологий научно-исследовательской лаборатории.

Наталья Алексеевна Морозова, Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова

врач онколог-хирург отделения опухолей головы и шеи.

Алеся Валерьевна Величко, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет

аспирант кафедры иммунологии; младший научный сотрудник отдела иммунологии и биомедицинских технологий научно-исследовательской лаборатории.

Жанна Викторовна Колядич, Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова

доктор медицинских наук, профессор; заведующий лабораторией онкопатологии центральной нервной системы с группой онкопатологии головы и шеи.

Дарья Борисовна Нижегородова, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет; НИИ экспериментальной и клинической медицины, Белорусский государственный медицинский университет

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры иммунологии; ведущий научный сотрудник отдела иммунологии и биомедицинских технологий научно-исследовательской лаборатории.

Литература

  1. Prager I., Watzl C. Mechanisms of natural killer cell-mediated cellular cytotoxicity. Journal of Leukocyte Biology. 2019. Vol. 105, No. 6. P. 1319–1329. DOI: 10.1002/JLB.MR0718-269R.
  2. Ham H., Medlyn M., Billadeau D.D. Locked and Loaded: Mechanisms Regulating Natural Killer Cell Lytic Granule Biogenesis and Release. Front. Immunol. 2022. Vol. 13. P. 1–19. DOI: 10.3389/fimmu.2022.871106.
  3. Baldari C.T., Valitutti S., Dustin M.L. Editorial: Mechanisms of lymphocyte mediated cytotoxicity in health and disease. Front. Immunol. 2023. Vol. 14. P. 1–3. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1226870.
  4. Trapani J.A. Granzymes, cytotoxic granules and cell death: the early work of Dr. Jurg Tschopp. Cell Death Differ. 2012. Vol. 19, No. 1 P. 21–27. DOI: 10.1038/cdd.2011.156.
  5. Wang H., Huang Y., He J. Dual roles of granzyme B. Scand J Immunol. 2021. Vol. 94, No. 3 P. 1–19. DOI: 10.1111/sji.13086.
  6. Lieberman J. The ABCs of granule-mediated cytotoxicity: new weapons in the arsenal. Nat Rev Immunol. 2003. Vol. 3, No. 5 P. 361–370. DOI: 10.1038/nri1083.
  7. Cohnen A., Chiang S.C., Stojanovic A. Surface CD107a/LAMP-1 protects natural killer cells from degranulation-associated damage. Blood. 2013. Vol. 122, No. 8. P. 1411–1418. DOI: 10.1182/blood-2012-07-441832.
  8. Johnson D.E., Burtness B., Leemans C.R. Head and neck squamous cell carcinoma. Nat Rev Dis Primers. 2020. Vol. 6, No. 1. P. 1–22. DOI: 10.1038/s41572-020-00224-3.
  9. Tan Y., Wang Z., Xu M. Oral squamous cell carcinomas: state of the field and emerging directions. Int J Oral Sci. 2023. Vol. 15, No. 1. P. 1–23. DOI: 10.1038/s41368-023-00249-w.
  10. Lisan Q., Laccourreye O., Bonfils P. Sinonasal inverted papilloma: From diagnosis to treatment. European Annals of Otorhinolaryngology, Head and Neck Diseases. 2016. Vol. 133, No. 5. P. 337–341. DOI: 10.1016/j.anorl.2016.03.006.
  11. Windon M.J., D'Souza G., Rettig E.M. Increasing prevalence of human papillomavirus–positive oropharyngeal cancers among older adults. Cancer. 2018. Vol. 124, No. 14. P. 2993–2999. DOI: 10.1002/cncr.31385.
  12. Re M., Gioacchini F.M., Bajraktari A. Malignant transformation of sinonasal inverted papilloma and related genetic alterations: a systematic review. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2017. Vol. 274, No. 8. P. 2991–3000. DOI: 10.1007/s00405-017-4571-2.
  13. Peltanova B., Raudenska M., Masarik M. Effect of tumor microenvironment on pathogenesis of the head and neck squamous cell carcinoma: a systematic review. Mol Cancer. 2019. Vol. 18, No. 1. P. 1–24. DOI: 10.1186/s12943-019-0983-5.
  14. Guillerey C. NK Cells in the Tumor Microenvironment. Tumor Microenvironment. Springer International Publishing. 2020. Vol. 1273. P. 69–90. DOI: 10.1007/978-3-030-49270-0_4.
  15. Gutkin D.W., Shurin M.R. Clinical evaluation of systemic and local immune responses in cancer: time for integration. Cancer Immunol Immunother. 2014. Vol. 63, No. 1. P. 45–57. DOI: 10.1007/s00262-013-1480-0.
  16. Rossi F., Fredericks N., Snowden A., Next Generation Natural Killer Cells for Cancer Immunotherapy. Front. Immunol. 2022. Vol. 13. P. 1–19. DOI: 10.3389/fimmu.2022.886429.
  17. Gu J.T., Claudio N., Betts C. Characterization of the tumor immune microenvironment of sinonasal squamous-cell carcinoma. Int Forum Allergy Rhinol. 2022. Vol. 12. P. 39–50. DOI: 10.1002/alr.22867.
  18. Takahashi Y., Amit M., Gleber-Netto F.O. Evaluation of the Immune Microenvironment in Sinonasal Squamous Cell Carcinoma and Its Association with Patients’ Survival. J. Neurol. Surg. Part B Skull Base. 2021. Vol. 82, No. 2. DOI: 10.1055/s-0041-1725265.
  19. Villanueva-Fernández E., Hermsen M.A., Suárez-Fernández L., Biomarkers for Immunotherapy in Poorly Differentiated Sinonasal Tumors. Biomedicines. 2022. Vol. 10. P. 1–16. DOI: 10.3390/biomedicines10092205.
  20. García-Marín R., Reda S., Riobello C. Prognostic and Therapeutic Implications of Immune Classification by CD8+ Tumor-Infiltrating Lymphocytes and PD-L1 Expression in Sinonasal Squamous Cell Carcinoma. Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22. P. 1–11. DOI: 10.3390/ijms22136926.
  21. Quan H., Yan L., Wang S. Clinical relevance and significance of programmed death-ligand 1 expression, tumor-infiltrating lymphocytes, and p16 status in sinonasal squamous cell carcinoma. Cancer Manag Res. 2019. Vol. 11. P. 4335-4345. DOI: 10.2147/CMAR.S201568.
  22. Malkova A.M. Laboratory biomarkers of an effective antitumor immune response. Clinical significance. Cancer Treatment and Research Communications. 2021. Vol. 29. P. 1–11. DOI: 10.1016/j.ctarc.2021.100489.
  23. Qiu X.F., Chen X. LAMP1/2 as potential diagnostic and prognostic marker for brain lower grade glioma: Medicine. 2023. Vol. 102, No. 33. P. 1–11. DOI: 10.1097/MD.0000000000034604.
  24. Sarafian V.S., Koev I., Mehterov N. LAMP-1 gene is overexpressed in high grade glioma. APMIS. 2018. Vol. 126, No. 8. P. 657–662. DOI: 10.1111/apm.12856.
  25. Wang Q., Yao J., Jin Q. LAMP1 expression is associated with poor prognosis in breast cancer. Oncol Lett. 2017. Vol. 14, No. 4. P. 4729-4735. DOI: 10.3892/ol.2017.6757.
  26. Künzli B.M., Berberat P.O., Zhu Z.W. Influences of the lysosomal associated membrane proteins (Lamp-1, Lamp-2) and Mac-2 binding protein (Mac-2-BP) on the prognosis of pancreatic carcinoma. Cancer. 2002. Vol. 94, No. 1. P. 228-39. DOI: 10.1002/cncr.10162.
  27. Furuta K., Ikeda M., Nakayama Y. Expression of lysosome-associated membrane proteins in human colorectal neoplasms and inflammatory diseases. Am J Pathol. 2001. Vol. 159, No. 2. P. 449-55. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)61716-6.
  28. Wiechmann A., Wilde B., Tyczynski B. CD107a+ (LAMP-1) Cytotoxic CD8+ T-Cells in Lupus Nephritis Patients. Front Med (Lausanne). 2021. Vol. 8. P. 1–9. DOI: 10.3389/fmed.2021.556776.
  29. Deng S., Feng X., Yang M. LAMP1 as a novel molecular biomarker to predict the prognosis of the children with autism spectrum disorder using bioinformatics approaches. Sci Rep. 2023. Vol. 3, No. 1. P. 1–10. DOI: 10.1038/s41598-023-40617-4.
  30. Krzewski K., Gil-Krzewska A., Nguyen V. LAMP1/CD107a is required for efficient perforin delivery to lytic granules and NK-cell cytotoxicity. Blood. 2013. Vol. 121, No. 23. P. 4672–4683. DOI: 10.1182/blood-2012-08-453738.
  31. Ewen C.L., Kane K.P., Bleackley R.C. A quarter century of granzyme. Cell Death Differ. 2012. Vol. 9, No. 1. P. 28–35. DOI: 10.1038/cdd.2011.153.
  32. Tibbs E., Cao X. Emerging Canonical and Non-Canonical Roles of Granzyme B in Health and Disease. Cancers. 2022. Vol. 14, No. 6. P. 1–15. DOI: 10.3390/cancers14061436.
  33. Prizment A.E., Vierkant R.A., Smyrk T.C. Cytotoxic T Cells and Granzyme B Associated with Improved Colorectal Cancer Survival in a Prospective Cohort of Older Women. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2017. Vol. 26, No. 4. P. 622–631. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-16-0641.
Опубликован
2024-11-01
Ключевые слова: контактная цитотоксичность, лимфоидные клетки, лизосомально-ассоциированный мембранный белок-1, гранзим B, синоназальные новообразования, клеточная линия K562
Как цитировать
Назаренко, Е., Морозова, Н., Величко, А., Колядич, Ж., & Нижегородова, Д. (2024). Характеристика эффекторных механизмов цитотоксичности лимфоидных клеток у пациентов с синоназальными новообразованиями . Журнал Белорусского государственного университета. Экология, 3, 69-79. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/ecology/article/view/6581
Выпуск
№ 3 (2024): Журнал Белорусского государственного университета. Экология
Раздел
Медицинская экология