The role of PD-1 in macrophage polarization and fate commitment
Authors: Χριστοφίδης Άνθος 
Published: June 2024

Εισαγωγή: Το μόριο προγραμματισμένου θανάτου-1 (PD-1) είναι ένας υποδοχέας των σημείων ελέγχου του ανοσοποιητικού συστήματος, ο οποίος απενεργοποιεί τα Τ κύτταρα δια μέσου του SHP-2. Παρ’ όλ’ αυτά, η στοχευμένη διαγραφή του SHP-2 στα Τ κύτταρα σε ποντίκια με καρκινικούς όγκους δεν έδειξε κάποια διαφορά στην εξέλιξη των όγκων σε σχέση με τα ποντίκια στην ομάδα ελέγχου. Το PD-1, όπως και το SHP-2, εκφράζονται επίσης και στα μυελοκύτταρα, συμπεριλαμβανομένων και των πρώιμων μυελοκυττάρων στον μυελό των οστών. Η διαγραφή του PD-1 προκαλεί τη διαφοροποίηση των πρώιμων μυελοκυττάρων σε ώριμα μυελοκύτταρα. Αντιθέτως, μεταλλάξεις αυξημένης λειτουργικότητας του SHP-2 εμποδίζουν την διαφοροποίηση των μυελοκυττάρων μέσω της αποφωσφορυλίωσης του IRF-8 και του HOXA10, και ως εκ τούτου εμπλέκεται στην Οξεία Μυελογενή Λευχαιμία. Η αλληλεπίδραση του PD-1 με το SHP-2 δεν έχει ποτέ μελετηθεί στα μυελοκύτταρα. Ο σκοπός αυτής της μελετης είναι να διερευνήσει αυτή την αλληλεπίδραση στα φυσιολογικα μυελοκυτταρα , και να μελετησει τον ρόλο του άξονα PD-1/SHP-2 στην αντικαρκινική ανοσία. Μεθοδολογία: Δημιουργήσαμε ποντίκια με στοχευμένη διαγραφή του γονιδίου Ptpn11 (που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη SHP-2) στα μυελοκύτταρα (Shp2f/f LysMCre), ή στα Τ κύτταρα (Shp2f/fLckCre) και χρησιμοποιήσαμε τα Shp2f/f ποντίκια ως ομάδα ελέγχου. Ομοίως, χρησιμοποιήσαμε ποντίκια με στοχευμένη διαγραφή του γονιδίου Pdcd1, που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη PD-1. Χρησιμοποιήσαμε 2 διαφορετικές καρκινικές κυτταρικές σειρές: MC17-51 κύτταρα ινομυοσαρκώματος και B16-F10 κύτταρα μελανώματος. Μετά την ευθανασία των ποντικιών, οιόγκοι, οι σπλήνες και οι μυελοί των οστών απομονώθηκαν και επεξεργάστηκαν (όπως περιγράφεται πιο κάτω) και οι διάφοροι πληθυσμοί του ανοσολογικού συστήματος ταυτοποιηθηκαν με κυτταρομετρία ροής. Για απομόνωση κυττάρων χρησιμοποιήσαμε κυτταρομετρία ροής ενεργοποιούμενης από φθορισμό (FACS) και μαγνητικά σφαιρίδια, και για τη μελέτη σηματοδότησης χρησιμοποιήσαμε κύτταρα μυελού των οστών σε καλλιέργεια με παράγοντα διέγερσης αποικιών από κοκκιοκύτταρα-μακροφάγα (GM-CSF) και ιντερλευκίνη 3 (IL-3).ΑποτελέσματαΤα ποντίκια με στοχευμένη διαγραφή του SHP-2 στα μυελοκύτταρα είχαν σημαντική επιβράδυνση στην ανάπτυξη του όγκου, σε σχέση με τα ποντίκια με διαγραφή του SHP-2 στα Τ κύτταρα ή τα ποντίκια της ομάδας ελέγχου, χωρίς όμως να έχουν επιπλέων όφελος όταν τους χορηγήθηκαν αναστολείς του PD-1. Η στοχευμένη διαγραφή του SHP-2 στα μυελοκύτταρα είχε ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση των Τ κυττάρων, την ενεργοποίηση και διαφοροποίηση των μυελοκυττάρων, την άμβλυνση των κατασταλτικών ιδιοτήτων των κατασταλτικών κυττάρων της μυελικής σειράς (MDSCs) και την απόκτηση αντι-καρκινικών ιδιοτήτων μακράς διαρκείας από τα μονοκύτταρα. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιώντας RNA-seq σε μακροφάγα που βρίσκονται μέσα στον όγκο (TAMs) και σε MDSCs με χαρακτηριστικά πολυμορφοπύρηνων, δείξαμε ότι η διαγραφή του SHP-2 ενίσχυσε τα γονιδιακά μονοπάτια που σχετίζονται με την ενεργοποίηση, διαφοροποίηση, φαγοκυττάρωση και αντιγονοπαρουσίαση από αυτά τα κύτταρα. Η στοχευμένη διαγραφή του PD-1 στα μυελοκύτταρα είχε όμοια λειτουργικά αποτελέσματα στα Τ κύτταρα και στα μυελοκύτταρα με αυτά που παρατηρήσαμε μετά από τη διαγραφή του SHP-2, ενώ RNA-seq σε TAMs από ποντίκια με στοχευμένη διαγραφή του PD-1 στα μυελοκύτταρα έδειξε περισσότεροαπό 50% επικάλυψη σε γονιδιακή έκφραση με τα TAMs που απομονώθηκαν από ποντίκια που τα στοχευμένη διαγραφή του SHP-2 στα μυελοκύτταρα. Δείξαμε επίσης ότι στα μυελοκύτταρα, η φωσφορυλίωση του PD-1 από το GM-CSF στρατολόγησε το SHP-2 και οδήγησε σε αλληλεπίδραση PD-1-SHP-2. Τέλος, η διαγραφή είτε του PD-1, είτε του SHP-2 ειχε σαν συνεπεια τη διαφοροποίηση των μυελοκυττάρων μέσω της καταστολής της αποφωσφορυλίωσης του IRF8 και του HOXA10 από το SHP-2. Συμπέρασμα: Με την μελέτη αυτή, αποδείξαμε ότι η αλληλεπίδραση του PD-1 με το SHP-2 σε κύτταρα της μυελικής σειράς , παίζει ρόλο στη διαφοροποίηση και την ενεργοποίηση τους, και ως εκ τούτου μπορεί να επηρεάσει την αντικαρκινική ανοσία.