Participación de los receptores PD-1 y CTLA-4 en cáncer cervicouterino

Armenta-Castro Erick R.¹ iD, Navarro-López Rene A.¹* iD

¹Posgrado en Ciencias Químicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Edificio FCQ-10, Ciudad Universitaria, San Manuel, Puebla, Puebla, México. C. P. 72570. *renenavarrolopez@gmail.com

http://doi.org/10.5281/zenodo.5090422

Bajar cita (RIS): Armenta-Castro y Navarro-López, 2018 AyTBUAP 3(12): 1-17

Editado por: Martín Pérez-Santos (Dirección de Innovación y Transferencia del Conocimiento, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla)

Fecha de publicación: 31 de diciembre de 2018

EOI: https://eoi.citefactor.org/10.11235/BUAP.03.12.01

URI: https://hdl.handle.net/20.500.12371/9261

Referencia: Armenta-Castro ER, Navarro-López RE. Participación de los receptores PD-1 y CTLA-4 en cáncer cervicouterino. Alianzas y Tendencias BUAP [Internet]. 2018;3(12):1–17. Available from: https://www.aytbuap.mx/publicaciones#h.tjanw8c01ggm

RESUMEN

El cáncer cervicouterino es uno de los tipos de cáncer más prevalentes a nivel mundial. La mayor prevalencia existe en países en vías de desarrollo, incluyendo México. A pesar de la existencia de métodos de detección, muchos casos son diagnosticados en estadios avanzados y actualmente solo existen tratamientos inespecíficos como cirugía y radioterapia, lo que hace necesario encontrar estrategias para combatir la enfermedad de forma específica. En la progresión del cáncer existen diversas alteraciones en la función de los linfocitos T citotóxicos, las principales células responsables de la eliminación de células tumorales. Muchas de estas alteraciones están relacionadas a la presencia del Virus del Papiloma Humano y sus oncoproteínas E6 y E7, que participan en la evasión de la respuesta inmunitaria. Otros mecanismos inmunomoduladores en el cáncer son la sobreexpresión de PD-L1/2 en células tumorales, ligando de PD-1, y de CTLA-4 en los linfocitos T. En la presente revisión se abordan estos mecanismos en cáncer, y especialmente en cáncer cervicouterino, así como las opciones terapéuticas que se conocen hasta el momento ante ambos blancos.

Palabras Clave: Cáncer cervicouterino; CTLA-4; Inmunoterapia; PD-1; PD-L1/2.

ABSTRACT

Cervical cáncer is one of the most prevalent cancers worldwide. The highest prevalence exists in developing countries, induding México. Despite the existence of detection methods, many cases are diagnosed in advanced stages and currently there are only nonspecific treatments such as surgery and radiotherapy, which requires finding strategies to combat the disease in a specific way. In the evolution of cáncer there are various alterations in the function of cytotoxic T lymphocytes, the main cells responsible for the elimination of tumor cells. Many of these alterations are related to the presence of the Human Papilloma Virus and its oncoproteins E6 and E7, which particípate in the evasión of the immune response. Other immunomodulatory mechanisms in cáncer are the overexpression of PD-L1 / 2 in tumor cells, ligand of PD-1, and CTLA-4 in T lymphocytes. In the present review we discuss these mechanisms in cáncer, and especially in cervical cáncer, as well as the therapeutic options that are known so far.

Keywords: Cervical cáncer; CTLA-4; Immunotherapy; PD-1; PD-L1/2.

INTRODUCCIÓN

Cáncer cervicouterino

El cáncer es considerado una de las enfermedades actuales con mayor morbilidad y mortalidad. Los originados en el tracto reproductivo son los más de mayor incidencia, donde se incluye el cáncer cervical, carcinoma de cérvix o cáncer ervicouterino (CaCu) [1]. El CaCu se inicia una transformación a nivel celular en el cérvix, el cual constituye la parte inferior del útero y tiene forma de cilindro corto y ancho. El epitelio que cubre el cérvix es escamoso y estratificado, el cual sufre cambios continuos. En la región cercana a la lámina basal normalmente ocurre una proliferación celular, las células van a estar siendo desplazadas hacia el lumen cervical conforme van madurando, eventualmente desprendiéndose [2, 3, 4], Este mecanismo puede jugar un papel fundamental en el desarrollo de carcinoma de cérvix cuando este inicia por infección por el Virus del Papiloma Humano (VPH).

El carcinoma en el cérvix se clasifica, según su origen, en carcinoma escamoso de cérvix y adenocarcinoma. Se habla de carcinoma escamoso cuando la transformación celular ocurre en células escamosas o del exocérvix y se estima que hasta un 80% de los casos de CaCu son de este tipo [5]. El adenocarcinoma ocurre cuando la transformación inicia en células glandulares productoras de la mucosa cervical; aunque se estima que producen más del 10% de los casos de CaCu, con el tiempo han aumentado las cifras de pacientes que lo padecen. Estos se originan con frecuencia en la zona de transformación (unión de exocérvix y endocérvix), y es uno de los más agresivos [4]. El carcinoma adenoescamoso es un tipo poco común del CaCu, en el cual se producen tumores en el cérvix que poseen ambos tipos celulares. Aproximadamente del 5 al 6% de los carcinomas de cérvix son de este tipo. A pesar de las diferencias entre estos tipos de CaCu, las pacientes reciben el mismo tratamiento para cualquiera de los casos [6].

Los tumores causados por carcinomas escamosos pueden ser clasificados otológica y histológicamente. La clasificación otológica indica el grado de lesión en bajo grado (LSIL) o alto grado de lesión intraepitelial (HSIL). En una LSIL se pueden observar lesiones otológicas leves, mientras que en una HSIL las lesiones otológicas son más severas [7]. La clasificación histológica se basa en Neoplasia Intraepitelial Cervical [CIN] según el grado en el que las células escamosas del epitelio se reemplazan por células básales: CIN-1, cuando la displasia es leve; CIN-2, en displasias moderadas; y CIN-3, observado en displasias severas e inclusive carcinoma invasivo. Debido a la dificultad que existe en muchos casos para diferenciar CIN-2 de CIN-3, esta se ha manejado en los últimos años por patólogos como CIN-2/3 [8].

A la fecha se han descrito diferentes factores de riesgo para desarrollar CaCu. Muchas de ellas están relacionadas a un estado inmunitario deficiente y a la actividad sexual, tales como: tabaquismo, mala alimentación, encontrarse en edades entre 25 y 64, multipariedad, uso prolongado de anticonceptivos orales, inicio de la vida sexual a temprana edad y sin protección, contraer infecciones de transmisión sexual donde principalmente se incluye al VPH, considerado como el principal agente etiológico, o simplemente por predisposición genética [1, 9].

Prevalencia y detección

El cáncer cervical es uno de los tipos de cáncer más prevalentes a nivel mundial. Durante el primer semestre de esta año se han registrado, a nivel mundial, más de medio millón de nuevos casos, ocupando así el cuarto lugar en cáncer de mujeres (equivalente al 6.6% de los tipos de cáncer en mujeres). A pesar de la gran cantidad de casos de, la mayor prevalencia existe en países en vías de desarrollo, y el 90% de las muertes por ocurren en estos países [1]. El escaso acceso a pruebas de tamizaje eficaces y una detección de la enfermedad en estadios avanzados son los factores directamente involucrados en la alta incidencia. En México, el CaCu ocupa el tercer lugar en incidencia y el segundo en mortalidad por cáncer en mujeres [10].

Existen diversas pruebas para detección oportuna del CaCu, tales como citología convencional con tinción Papanicolaou (o prueba de Papanicolaou) o citología en base líquida, inspección visual tras la aplicación de ácido acético, y pruebas de detección o genotipificación de VPH de alto riesgo. Normalmente se realizan en mujeres aparentemente sanas con el fin de detectar lesiones precancerosas o cancerosas, pudiéndose detectar a su vez etapas iniciales de una lesión [1, 11]. A pesar de contarse con esta pruebas, se han detectado numerosos casos donde reportan falsos negativos [12], siendo perjudicial para las pacientes años después de la realización de la prueba, pudiendo desarrollar estadios avanzados de CaCu.

Metástasis

Cuando la HSIL no es diagnosticada o tratada, se puede dar la progresión del cáncer a un estado invasivo, afectando a tejidos más profundos del cérvix y a otros tejidos del cuerpo principalmente a ganglios linfáticos locales, pulmones, hígado, vejiga, vagina y recto [13, 14, 15, 16, 17, 18]. La Secretaría de Salud en México clasifica la metástasis en cáncer cervicouterino en tres niveles [19]:

• Cáncer in situ: de acuerdo con la definición de la QMS, es una lesión en la que todo el epitelio o la mayor parte de él muestra el aspecto celular de carcinoma. No hay invasión del estroma subyacente.

• Cáncer microinvasor: invasión del estroma cervical con una medida máxima de profundidad de 5 mm y una extensión horizontal máxima de 7 mm.

• Cáncer invasor: cualquiera de las etapas de carcinoma invasivo, desde aquellos diagnosticados solo por microscopio, hasta las lesiones de gran magnitud con invasión al estroma, extensión a todo el órgano, órganos adyacentes y propagación a órganos distantes.

La primera señal de metástasis e invasión es la presencia de las células derivadas del tumor maligno de cérvix en los ganglios linfáticos locales, por lo que la obtención de una biopsia o la extracción de estos son de utilidad para el estudio y diagnóstico por patología y citología del estado metastásico [19, 20, 21].

VPH: el principal agente etiológico

Los VPH pertenecen a la familia Papillomaviridae, donde las que se encuentran en el género Alphapapillomavirus pueden infectar la zona anogenital, incluyendo cérvix [22], Según su potencial oncogénico, se clasifican en VPH de alto riesgo y de bajo riesgo. El 99% de los casos de CaCu son causados por VPH de alto riesgo, a su vez los genotipos virales VPH-16 y VPH-18 causan alrededor del 70% de los tumores [23].

El genoma general del virus se divide en tres regiones: una región larga de control (LCR), la cual no contiene ningún marco de lectura abierto pero está conformada por el origen de replicación de ADN así como elementos importantes para el control de la transcripción; la región de expresión temprana, la cual codifica para proteínas reguladoras, transformadoras y replicadoras (El- E7); y una región de expresión tardía, que codifica para las proteínas L1 y L2 que forman la cápside viral [22, 24].

Las proteínas virales de la región de expresión temprana, principalmente E6 y E7, han sido implicadas en la evasión de la respuesta inmune [25, 26]. Por ejemplo, estas son capaces de unirse a componentes de las vías de señalización de interferón (IFN), donde el IFN-a e IFN-0 jugarían un papel antiviral, antiproliferativo, antiangiogénico e inmunoestimulatorio [27].

El CaCu asociado a VPH se desarrolla por la infección persistente e incontrolada con un genotipo de alto riesgo y por la falla del sistema inmune de montar una respuesta fuerte y específica por los Thl y Te contra este agente infeccioso [28, 29, 30, 31], la falta migración de linfocitos Th al nicho tumoral y la alta filtración de Treg al tumor [31, 32, 33].

Evasión tumoral de la respuesta inmune

En el CaCu se utilizan la etapa clínica y el estado de metástasis en los nodulos linfáticos locales como los predictores más certeros de la evolución de la enfermedad. Sin embargo, otros factores han demostrado ser de utilidad tales como el tamaño del tumor, la profundidad de la infiltración celular y la vaso-invasión [32, 34]. Las oncoproteínas E6 y E7 son requeridas por el VPH para mantener la patogenicidad (Figura 1), y en el infiltrado tumoral se ha encontrado la presencia de linfocitos Th y Te capaces de reconocer estas proteínas [32, 34, 35, 36], por lo que el desarrollo del cáncer cervical asociado a un genotipo de alto riesgo de VPH se asocia con una falla en montar la respuesta específica por los linfocitos T [33].

Una característica importante del cáncer en general es la acumulación de modificaciones genéticas y epigenéticas, lo cual lleva a la expresión de nuevas moléculas conocidas como neoantígenos que pueden ser reconocidas por el sistema inmune [37], A pesar de que es claro que existe una respuesta inmune frente al desarrollo de cáncer, esta tiende a ser inefectiva por el desarrollo de estrategias de supervivencia y reprogramación por procesos mediados por el tumor, resultando en supresión inmunológica, inducción de tolerancia y disfunción de la señalización de activación de los linfocitos T [38, 39].

Uno de los mecanismos más estudiados de la evasión a la respuesta inmune del cáncer son los llamados checkpoints, que son puntos de regulación del sistema inmune tras su activación por un antígeno [40, 41, 42]. PD-L1/2 y CTLA-4 son dos moléculas checkpoint presentes en la patología del carcinoma de cérvix [43, 44, 45, 46, 47]., A continuación se hace una recopilación de los aspectos inmunológicos y moleculares más relevantes de la participación de estos ligandos en el CaCu.

Ligandos PD-L1/2 se unen a PD-1 de las células T Durante la respuesta inmune antitumoral, la activación y la tolerancia de los linfocitos T son procesos altamente regulados que se ejecutan por el efecto coordinado y orquestado por un modelo de dos señales. La primera señal es la presentación del antígeno unido a las moléculas de MHC expresadas en las CPA (Células Presentadoras de Antígenos) al linfocito T; y la segunda señal está dada por proteínas de la familia B7 y otras moléculas coestimuladoras provenientes de las CPA [38].

Dentro de la familia de las proteínas B7 se ha descrito que las moléculas PD-L1 (B7-H1) y PD-L2 (B7-DC) tienen un papel de reguladoras negativas [38, 48, 49, 50], y se ha encontrado que su expresión es abundante en tejidos periféricos, en células tumorales, estromales [31, 51] y de forma importante en la superficie de células T, células B, DC (células dendríticas), macrófagos y NK (natural killer) [43, 44, 52, 53, 54].

La acción de las proteínas PD-L1/2 es por su interacción con el receptor PD-1 (Programmed cell death protein 1; CD279), un factor importante expresado de forma normal en los linfocitos T activados para promover su inmunosupresión [44], inhibiendo diferentes tipos de respuestas contra patógenos, tumores y autoantígenos [38, 55]. Al contacto del receptor PD-1 con cualquiera de sus dos ligandos PD-L1/2 se activan señales inmunoreguladoras negativas, resultando en una disminución de la respuesta efectora y generando tolerancia por los linfocitos T; y a la desregulación de las DC disminuyendo la producción de IL-12 e incrementando la citocina inmunosupresiva IL-10 [31, 51,52].

Aquellas células tumorales que expresan PD-L1/2 logran evadir la respuesta inmune por, al menos, seis mecanismos diferentes: 1) induciendo apoptosis, 2) anergia o 3) agotamiento de las células T, 4) creando una protección contra la lisis celular, 5) incrementando la producción de IL-10 y 6) promoviendo la supresión por los Tr [38] (Figura 2).

En los últimos 10 años se ha encontrado la importante participación de PD-L1/2 en la evolución y permanencia del cáncer, por lo que se han comenzado a desarrollar estrategias terapéuticas por la inhibición de la interacción con su receptor utilizando anticuerpos bloqueadores (Tabla 1), que de momento han demostrado potenciar la respuesta de las células T in vitro y en estudios preclínicos [46, 47].

En diferentes tipos de cáncer se han aprovechado a PD-L1/2 como una buena herramienta pronostica de la evolución de la enfermedad al encontrarse que, con una alta presencia en el tumor de células T sobre expresando el receptor PD-1 y la expresión de los ligandos PD-L1/2 en las células transformadas, se relacionan con un mal pronóstico [56, 57, 58, 59, 60]. Sin embargo, esta relación no se ha podido demostrar en el cáncer cervicouterino [31], por lo que futuros estudios son necesarios con una mayor población de pacientes en diferentes estadios de la enfermedad.

La expresión de CTLA-4 inhibe la actividad de los linfocitos T

Durante la presentación de antígeno de las CPA a los linfocitos Te, además del reconocimiento del antígeno por el TCR (Receptor de células T, por sus siglas en inglés) de los CD8+ presentado por el MHC (Complejo Principal de Histocompatibilidad, por sus siglas en inglés) clase I de las CPA, se requieren de señales co-estimulatorias para la activación de estos Te. Ligandos como CD-80 (B7- 1) y CD-86 (B7-2) suelen ser expresados en membrana de los CPA; la interacción de los CD86/80 con CD28, presente en CTL, resultan ser estas señales co-estimulatorias para su activación [61]. Tanto CD28 como CTLA-4 (Cytotoxic T- Lymphocyte Antigen-4) están implicados en activación de vías de señalización, como la producción de IL-2 estimulada por la interacción con CD28; causando el efecto opuesto con la unión a CTLA-4 [62] (Figura 3).

El receptor CTLA-4 es un miembro de la superfamilia de las inmunoglobulinas, que en condiciones normales se encuentra expresado en linfocitos T activados [64]. Su función es básicamente transmitir señales inhibitorias a linfocitos T, a manera de regular la homeostasis y tolerancia inmunológica periférica mediante este mecanismo. También se conoce que es un homólogo de CD28 al competir por los ligandos CD86/80 [65] y, al llevarse a cabo la interacción CD86/80, se inhibe la actividad de linfocitos T (Figura 3). Aunque el mecanismo no está comprendido completamente se ha demostrado que después de la misma interacción, CTLA-4 reduce la producción de IL-2, los niveles de ciclina D3 y de las cdk4 y 6 (cinasas dependientes de ciclina, por sus siglas en inglés), repercutiendo en la inhibición de la expansión de células T [66, 67]. Engelhardt y col., mediante la utilización de un modelo de ratón transgénico que expresa de manera constitutiva a CTLA-4 en células Th y Te, demostraron que la sobreexpresión de CTLA-4 causa una inhibición de activación de estas células. Además de comprobar que el mecanismo por el cual se lleva a cabo la inactivación es dependiente de CD28-B7, al haber una competencia en la unión de los ligandos de la familia B7 entre CD28 y CTLA- 4 [68].

Desregulaciones en la expresión de CTLA-4 también han sido reportadas en diferentes tipos de cáncer. Por ejemplo, Salvi S y col. evaluaron la expresión de CTLA-4 para determinar la relevancia como un posible factor pronóstico en cáncer de pulmón, dichos ensayos realizados por inmunohistoquímicas de muestras de pulmón. Según sus resultados existe una relación entre la expresión de CTLA-4 con el pronóstico de la enfermedad, pudiéndose utilizar como biomarcador; esto fue comprobado al analizar los niveles de p-catenina y K¡67, los cuales fueron propuestos como factor pronóstico para este tipo de cáncer [69]. Además de la función en inactivación causado por CTLA-4, Chen X y col. encontraron que en cáncer de mama positivas a sobreexpresión de CTLA-4 existe una supresión en la maduración y función de células dendríticas junto con la disminución de HLA-DR, CD38 y moléculas coestimuladoras como CD40, CD80 y CD86 [70].

Desde hace algunos años, se ha implementado el bloqueo del receptor CTLA-4 utilizando anticuerpos específicos demostrando que existe un efecto en la activación de los Te para actividad antitumoral. Asimismo, se ha visto una reducción en tumores [40, 50, 71]. Sin embargo, este efecto no se ha observado en todos los tipos de cáncer: en adenocarcinoma ductal pancreático se ha demostrado que hay una resistencia a inmunoterapias relacionadas a células T [72, 73]; esto debido a que el bloqueo por anticuerpos puede estimular infiltración de linfocitos Th e incrementando el tamaño de los tumores originados [74].

En el caso del CaCu, los estudios experimentales que se han realizado en su mayoría son en búsqueda de variantes genéticas en el gen de CTLA-4 para hacer una asociación con la susceptibilidad de la enfermedad, puesto que esto se ha realizado en otros tipos de cáncer como el de mama pero no en CaCu [75, 76]. Diversos grupos de investigación realizaron un meta-análisis para realizar la asociación de polimorfismos, que a su vez se ha relacionado con enfermedades autoinmunes y susceptibilidad a otras malignidades [77, 78]. Polimorfismos de un solo nudeótido (SNP) se han encontrado en regiones promotoras del gen CTLA-4 como en: +49 A/G, -318 C/T, CT60 G/A [78, 79] y rs5742909 [80]. Por otro lado, Su y col. evaluaron si existe una relación entre SNP del gen CTLA-4 y CaCu originado por el VPH, encontrando que en -318 C/T había una significancia más alta en pacientes de Taiwán que eran positivos a VPH- 16 [81].

Perspectivas de PD-1 y CTLA-4 como blancos terapéuticos

A este momento se utilizan estrategias como cirugía, terapias de radiación, quimioterapias y combinación de estas como tratamiento estándar para las pacientes con CaCu. El futuro de la medicina apunta al desarrollo de terapias inmunodirigidas, y actualmente se están realizando diversos proyectos de investigación donde se busca la utilización de anticuerpos específicos para bloquear, entre otros receptores, a PD-1 o PD-L1/2 o a CTLA-4 (Tabla 1). Un ejemplo de ello es la utilización de Ipilimumab, que consta de anticuerpos monoclonales anti-CTLA-4. Aunque aún se encuentran en fase I/II, se demuestra un alto valor para la terapia [82].

CONCLUSIONES

El CaCu es un problema de salud pública en México que debe ser atendido. A pesar de que actualmente hay campañas de concientización para la detección temprana de infecciones por VPH con potencial oncogénico, muchos de los casos son detectados en estadios avanzados, poniendo en riesgo la vida de las pacientes. Debido a las desventajas que muchas veces se presentan en los métodos convencionales para tratar a pacientes con CaCu, es necesario proponer nuevas estrategias para su erradicación, encontrándose las inmunoterapias como opciones viables y que, a diferencia de otros tratamientos convencionales como radioterapia o quimioterapia, son tratamientos dirigidos lo que supone una eliminación más efectiva de las células tumorales y una mejor calidad de vida de las pacientes durante el tratamiento.

El estudio de PD-1, CTLA-4 y sus ligandos ha sido de interés en los últimos años, y han sido propuestos como blancos terapéuticos en diversos tipos de cáncer. A este momento, y a lo que hemos podido encontrar, poco se ha hablado de la participación de estos dos receptores en CaCu y de las consecuencias de esta alteración, sin embargo han logrado convertirse en un punto de interés para el desarrollo de inmunoterapias dirigidas hada estos dos mecanismos.

CONFLICTO DE INTERÉS

Los autores de este trabajo declaramos no tener conflictos de interés de ningún tipo.

RECONOCIMIENTOS

Agradecemos a CONACYT por su apoyo al formar parte de su Programa de becas nacionales y al Posgrado en Ciencias Químicas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), donde actualmente estudiamos la maestría. Finalmente extendemos un agradecimiento especial al Dr. Martín Pérez Santos del Centro Universitario de Vinculación y Transferencia de Tecnología de la BUAP por sus cátedras en el tema de inmuno- oncología.

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