Frontiers en Inmunología

Introducción

Las células dendríticas (C. C.) son células presentadoras de antígenos profesionales (CPA) que desempeñan un papel fundamental en la inducción y regulación de las respuestas inmunitarias, incluida la inducción de respuestas citotóxicas de linfocitos T (LCT). Son un foco importante para el desarrollo de vacunas contra el cáncer y muchos patógenos, incluidos el VIH y la malaria, donde se requieren respuestas de CTL para la protección y la erradicación de la enfermedad. Durante más de 15 años, se administraron vacunas a pacientes con cáncer cargadas de DC ex vivo con antígeno tumoral (Ag). Son bien tolerados e inducen respuestas inmunitarias, incluidas algunas regresiones clínicas, pero claramente hay margen de mejora (1). La red de CC tanto en ratones como en humanos es heterogénea, con subconjuntos de CC especializados que impulsan funciones inmunológicas específicas (2). Nuevos desarrollos en nuestra comprensión de la biología de la DC han identificado un subconjunto de DC caracterizado por la expresión de nuevos marcadores CLEC9A (DNGR-1) (3, 4) y XCR1 (5, 6) como importantes para la inducción de respuestas de CTL (7). Las estrategias de vacunación que administran Ag y activadores directamente a CLEC9A + XCR1 + DC in vivo prometen superar muchos de los problemas logísticos asociados con las vacunas derivadas in vitro, lo que permite la precisión y especificidad de la respuesta inmune deseada (8). Aquí, discutimos las propiedades biológicas de CLEC9A + XCR1 + DC que las convierten en objetivos atractivos para las vacunas CTL y nuevos enfoques de vacunas para dirigirlas in vivo.

CLEC9A + XCR1 + DC son esenciales para la Inducción de CTL

La complejidad emergente de la red de DC y el subconjunto de DC óptimo a tratar es la primera consideración importante para el diseño de nuevas vacunas que se dirigen a DC in vivo. En humanos y ratones, existen múltiples subconjuntos de DC que varían en ubicación, fenotipo y función especializada (2). Se pueden clasificar ampliamente como (i) CC derivadas de monocitos inflamatorios (Mo) que se desarrollan a partir de monocitos y se reclutan rápidamente en sitios de inflamación; (ii) CC plasmacitoides (pDC) que son los principales productores de interferones tipo I (IFN) en respuesta a la ligadura de TLR 7/9 y son clave para la inmunidad antiviral; y (iii) CC convencional (cDC) que se pueden dividir en función de la ubicación en CC “residente linfoide” y “migratorio” (2). La DC residente linfoide captura el Ag directamente en los tejidos linfoides, mientras que la DC migratoria reside en los órganos periféricos (p. ej. pulmón, piel e intestino), donde capturan Ag y luego migran a los tejidos linfoides para compartir su Ag con otros DC residentes linfoides, o presentan Ag directamente a las células T. En ambos lugares, los CDC se pueden separar aún más en subconjuntos con funciones especializadas. Cada vez hay más pruebas de que el subconjunto de CD11b+ CDC en ratones desempeña un papel en la inducción de las respuestas de linfocitos T CD4+, aunque todavía no se ha establecido un papel similar para el subconjunto de CD1c+ DC humano equivalente (2, 9). Sin embargo, es el subconjunto definido por la expresión del receptor tipo C similar a la lectina, CLEC9A, y el receptor de quimiocinas, XCR1, el que es crucial para la inducción de respuestas de CTL contra cánceres, virus y otras infecciones patógenas (2, 7).

CLEC9A + XCR1 + DC se identificaron originalmente en ratones por la expresión de los marcadores CD8a en DC residente linfoide o CD103 en DC migratoria y se conocen comúnmente como CD8A+ linfoide y CD103+ DC migratoria. En los seres humanos, CLEC9A+XCR1+ DC, comúnmente conocido como CD141+ DC, se encuentra en tejidos linfoides y no linfoides, incluidos la piel, el intestino, el hígado y los pulmones (6, 10-13). CLEC9A y XCR1 se expresan exclusivamente por este subconjunto único de DC en tejidos linfoides y no linfoides de ambas especies, con la excepción de bajos niveles de expresión de Clec9A por pDC de ratón. Como estos marcadores combinados son actualmente los medios más específicos para definir estos DC en ambas especies, en adelante nos referiremos a ellos como CLEC9A+XCR1+ DC. Además de CLEC9A y XCR1, estos DC comparten la expresión de la proteína similar a la nectina, Necl2 (14) y TLR3, y son los principales productores de IFN-λ después de la ligadura de TLR3 (15). Es importante destacar que sobresalen en la presentación cruzada, el mecanismo que permite que el Ag exógeno, como el capturado de tumores y células infectadas viralmente, se procese y se presente en MHC I para su reconocimiento por CTLs (16).

¿Qué hace que CLEC9A + XCR1 + DC sea tan eficaz en el cebado CTL?

Aunque otros tipos de células, incluidos los macrófagos, las células B y otros subconjuntos de CC, pueden presentarse de forma cruzada en circunstancias particulares in vitro (17-20), hay pruebas sustanciales para demostrar que CLEC9A + XCR1 + CC son inherentemente más eficientes en este proceso in vitro e in vivo (6, 7, 10, 11, 16). Los mecanismos moleculares precisos no se entienden, pero los extensos esfuerzos aún no han revelado una maquinaria especializada de presentación cruzada exclusiva de CLEC9A + XCR1 + DC (16). Sin embargo, hay varias características de estos DC que en conjunto explican su capacidad superior de cebado cruzado a pesar de una capacidad de absorción de Ag similar en comparación con otros subconjuntos de DC. En primer lugar, CLEC9A+XCR1+ DC mantienen un pH menos ácido en endosomas y fagosomas, favoreciendo la presentación cruzada de vesículas endocíticas tempranas (21) y facilitando la presentación cruzada de Ag dirigido a endosomas/lisosomas tardíos (20, 22). En segundo lugar, CLEC9A+XCR1+ DC son más eficientes en la translocación de Ag de endosomas/fagosomas al citosol para acceder a la vía de procesamiento clásica de MHC I (23). En tercer lugar, CLEC9A, un receptor para filamentos de actina expuestos en células muertas, desempeña un papel clave en la liberación de Ag capturado de células muertas para cebado cruzado (24-27). En cuarto lugar, CLEC9A + XCR1 + DC expresa altos niveles de TLR3, un potenciador conocido del cebado cruzado (28). Finalmente, recientemente se demostró que la activación constitutiva del sensor de respuesta a proteínas desplegadas, IRE-1α, y el factor de transcripción XBP-1 regulan específicamente la presentación cruzada mediante CLEC9A+XCR1+ DC (29). También hay evidencia de que XCR1 y Necl2 están involucrados en la activación de CTL, aunque no directamente a través del aumento de la vía de presentación cruzada (5, 6, 14). Estas características proporcionan una sólida justificación para desarrollar tecnologías que entreguen específicamente Ag a la vía de presentación cruzada de CLEC9A+XCR1+DC in vivo.

Dirigido a CLEC9A + XCR1 + DC in vivo

Los anticuerpos (Ab) específicos para los receptores de superficie de CC, en particular los receptores de captación de Ag, se pueden aprovechar para administrar Ag directamente a CC in vivo (30). La elección del receptor depende de su especificidad para el subconjunto de DC a ser dirigido, además de la vía de procesamiento y presentación de Ag utilizada por el receptor después de la internalización. Una variedad de receptores de lectina de tipo C (CLR) se han explotado para este propósito, y esto se revisa en otros lugares (1, 30), pero para administrar Ag a CLEC9A+XCR1+ DC en ratones, DEC-205 ha sido un enfoque importante. La administración de Ag a través de DEC-205 Ab induce respuestas de células T CD4+ y CD8+ en presencia de adyuvante y es superior a las vacunas de DC cargadas ex vivo para prevenir el crecimiento tumoral . Los ensayos clínicos de fase I / II dirigidos a NY-ESO-1 Ag para el tratamiento de múltiples neoplasias malignas sólidas que expresan este Ag están en curso utilizando CDX-1401, un Ab completamente humanizado contra DEC-205 (CellDex Therapeutics). En los seres humanos, el DEC-205 se expresa ampliamente en todos los DC, además de las células B, las células T y las células NK. Aunque se ha demostrado que CLEC9A+XCR1+ DC, CD1c+ DC, pDC y MoDC procesan y presentan Ag administrado por DEC-205 a células T CD4+ y CD8+ in vitro (20, 31-33), las comparaciones directas limitadas sugieren que CLEC9A+ XCR1+ DC es más eficaz en la presentación cruzada (20). Esto es probablemente debido al tráfico preferencial de DIC-205 a endosomas tardíos, que generalmente favorece el procesamiento de Ag a través de la vía MHC II (34), mientras que aún permite la presentación cruzada por CLEC9A+XCR1+ DC (20).

Un enfoque atractivo es entregar más específicamente Ag a CLEC9A + XCR1 + DC usando Ab o ligandos específicos para CLEC9A (3, 4) o XCR1 (35). Los estudios que utilizan Clec9A para la administración de Ag en ratones observan respuestas efectivas de células T CD8 + y, sorprendentemente, inmunidad superior de células T CD4 + cuando se compara directamente con DEC-205, incluso en ausencia de adyuvante (3, 4, 36). Entre las principales razones de la eficacia de la lucha contra Clec9A se incluyen su tráfico intracelular, ya que Clec9A suministra Ag a endosomas tempranos y de reciclaje (27), y la persistencia de anti-Clec9A Ab en suero, lo que da lugar a una presentación prolongada de Ag (36). Determinar las interacciones moleculares de CLEC9A después de la internalización y cómo esto influye en el tráfico y procesamiento de Ag, sin duda arrojará luz sobre la base de la eficacia de la focalización de Clec9A.

Anti-human CLEC9A Ab puede administrar Ag a CLEC9A+XCR1+ DC humano para su procesamiento y presentación en líneas de células T CD4+ y CD8+ in vitro (37). Esto proporciona una prueba de principio y una sólida justificación para desarrollar aún más CLEC9A Ab antihumano para vacunas y comparar de manera más integral con DEC-205 Ab y otros enfoques que se dirigen a múltiples subconjuntos de DC. Tales estudios han sido limitados debido a las dificultades para obtener un número suficiente de CLEC9A+XCR1+ DC humanos para un análisis funcional detallado, pero ahora son factibles con el desarrollo de nuevos modelos de ratones humanizados, donde se desarrollan CLEC9A+XCR1+ DC humanos funcionales y se pueden apuntar con CLEC9A o DEC-205 Abs in vivo (38).

Adyuvantes para la Activación de CLEC9A+XCR1+DC

Los primeros ensayos clínicos de DC y los estudios en ratones que investigaron Clec9A o DEC-205 dirigidos a Ab han demostrado claramente la necesidad de activación de DC para inducir respuestas CTL óptimas (31, 39). Los ligandos de TLR son algunos de los adyuvantes más prometedores que se están evaluando actualmente en la clínica y la expresión diferencial de TLR por subconjuntos de DC podría afectar profundamente la elección del adyuvante. Esta es una consideración particularmente importante para la evaluación preclínica de vacunas dirigidas a CLEC9A+XCR1+ DC, ya que la expresión de TLR varía en los subconjuntos de DC de ratones y humanos. El ligando TLR9, CpG, se ha utilizado ampliamente como adyuvante en ratones, incluso con Clec9A Ab (36) y se ha evaluado clínicamente, con efectos adversos limitados, como adyuvante en quimioterapia para el cáncer y vacunas de DC ex vivo (40). Mientras que la TLR9 se expresa ampliamente en ratones, incluso por CLEC9A+XCR1+ DC, en humanos está restringida a pDCs (39). Sin embargo, la activación de la pDC humana por la GpC induce grandes cantidades de IFN tipo I que potencialmente podrían desempeñar una importante función de espectador para la activación de CLEC9A+XCR1+ DC y la subsiguiente inducción de respuestas antitumorales (41, 42). En contraste con sus homólogos de ratones, los CLEC9A+XCR1+ DC humanos también carecen de expresión de TLR4, pero expresan TLR8, que no es funcional en ratones (39).

Un ligando TLR7/8, R848 o resiquimod, ha sido aprobado por la FDA para uso tópico y actualmente se encuentra en ensayos clínicos con DEC-205 (CDX-1401, CellDex) (43). También activa CD1c + DC a través de TLR8 y pDC a través de TLR7. Su potencial para ser utilizado en vacunas está por determinar, con estudios murinos que indican que su corta vida media y su formulación pueden no ser ideales para activar la DC localmente para iniciar respuestas inmunitarias adaptativas, y se ha implicado en efectos secundarios graves observados en ensayos clínicos (43).

El ligando TLR3, polyI: C, está emergiendo como un adyuvante atractivo para combinar con DC targeting Ab, ya que la expresión TLR3 se conserva en CLEC9A+XCR1+ DC humana y de ratón. PolyI:Se encontró que C era el adyuvante óptimo para usar en combinación con DEC-205 dirigido a Ab en ratones (44). Los derivados poli I:C Hiltonol y Ampligen son bien tolerados en humanos e inducen una respuesta IFN de tipo I que imita la de una infección viral (45). Estos se están evaluando en ensayos clínicos junto con DEC-205 targeting Ab (CellDex Therapeutics; NCT00948961).

Conclusión

Sigue existiendo una gran necesidad de desarrollar vacunas que produzcan respuestas eficaces de LCT antivirales y antitumorales. El descubrimiento de CLEC9A + XCR1 + DC en ratones y humanos, como un subconjunto especializado en presentación cruzada de Ag y cebado cruzado de CTL, ha revelado nuevas vías prometedoras para el diseño de vacunas. Sin embargo, la contribución de otros subconjuntos de CD a la eficacia de este proceso aún no se ha determinado. Por lo tanto, las preguntas siguen siendo: ¿es más efectivo entregar Ag a los CLEC9A+XCR1+DC que están mejor equipados para presentaciones cruzadas, o la entrega conjunta a otros subconjuntos de DC proporcionará ayuda? ¿Qué receptores transportarán mejor el Ag a los compartimentos intracelulares requeridos y qué adyuvantes mejorarán las respuestas inmunitarias? Los estudios realizados hasta la fecha sugieren que la selección de CLEC9A+XCR1+ DC in vivo, junto con adyuvantes para activar específicamente estos DC, ofrece una gran promesa. El avance de los modelos de ratón humanizados que permiten el desarrollo de CLEC9A+XCR1+ DC y otros subconjuntos DC, permitirá responder a estas y otras preguntas, y facilitará la traducción del banco al lado de la cama.

Declaración de Conflicto de intereses

Mireille H. Lahoud y Kirsteen M. Tullett figura en la lista de inventores en las solicitudes de patente relativas a Clec9A. Kristen J. Radford no tiene conflictos de intereses que comunicar.

Reconocimientos

Mireille H. Lahoud y Kristen J. Radford cuentan con el apoyo de subvenciones para proyectos del Consejo Nacional de Salud e Investigación Médica de Australia (NHMRC 604306 y 1025201) y la Fundación para el Cáncer de Próstata de Australia (PG2110). Kristen J. Radford tiene una beca NHMRC CDF nivel 2. Kirsteen M. Tullett ha recibido una beca de Doctorado Internacional de la Universidad de Queensland. Este trabajo fue posible gracias al Apoyo a la Infraestructura Operativa del Gobierno del Estado de Victoria y al Plan de Apoyo a la Infraestructura del Instituto de Investigación Independiente del NHMRC del Gobierno Australiano.