Frontiers in Immunology

Introducere

celulele dendritice (DC) sunt celule profesionale prezentatoare de antigen (APC) care joacă un rol esențial în inducerea și reglarea răspunsurilor imune, inclusiv inducerea răspunsurilor limfocitelor T citotoxice (CTL). Acestea sunt un accent important pentru dezvoltarea vaccinurilor împotriva cancerului și a multor agenți patogeni, inclusiv HIV și malarie, unde răspunsurile CTL sunt necesare pentru protecția și eradicarea bolilor. DC încărcat ex vivo cu antigen tumoral (Ag) Au fost administrate ca vaccinuri pacienților cu cancer de peste 15 ani. Acestea sunt bine tolerate și induc răspunsuri imune, inclusiv unele regresii clinice, dar există în mod clar loc pentru îmbunătățire (1). Rețeaua DC atât la șoareci, cât și la oameni este eterogenă, cu subseturi DC specializate care conduc funcții imune specifice (2). Noile evoluții în înțelegerea noastră a biologiei DC au identificat un subset de DC caracterizat prin exprimarea markerilor noi CLEC9A (DNGR-1) (3, 4) și XCR1 (5, 6) ca fiind important pentru inducerea răspunsurilor CTL (7). Strategiile de vaccinare care furnizează Ag și activatori direct la CLEC9A + XCR1 + DC in vivo promit să depășească multe dintre problemele logistice asociate vaccinurilor derivate in vitro, permițând precizia și specificitatea răspunsului imun dorit (8). Aici, discutăm despre proprietățile biologice ale CLEC9A + XCR1 + DC care le fac astfel de ținte atractive pentru vaccinurile CTL și noi abordări ale vaccinului pentru a le viza in vivo.

CLEC9A+XCR1+ DC sunt esențiale pentru inducerea CTL

complexitatea emergentă a rețelei DC și subsetul DC optim pentru țintă este primul aspect important pentru proiectarea de noi vaccinuri care vizează DC in vivo. La om și șoarece, există mai multe subseturi DC care variază în funcție de locație, fenotip și funcție specializată (2). Acestea pot fi clasificate în linii mari ca (i) DC derivat de monocite inflamatorii (Mo) care se dezvoltă din monocite și sunt recrutați rapid în locurile de inflamație; (ii) DC plasmacitoid (pDC) care sunt producători majori de interferoni de tip I (IFN) ca răspuns la ligarea TLR 7/9 și sunt esențiale pentru imunitatea antivirală; și (iii) DC convențional (cDC) care poate fi împărțit în continuare în funcție de locație în DC “rezident limfoid” și “migrator” (2). DC rezident limfoid captează Ag direct în țesuturile limfoide, în timp ce DC migrator locuiește în organele periferice (de ex. pulmonar, piele și intestin) unde captează Ag apoi migrează către țesuturile limfoide pentru a-și împărtăși Ag cu alte DC rezidente limfoide sau prezintă Ag direct celulelor T. În ambele locații, cDC poate fi separat în continuare în subseturi cu funcții specializate. Creșterea dovezilor indică un rol pentru subsetul CD11b + CDC de șoarece în inducerea răspunsurilor celulelor T CD4+, deși un rol similar pentru subsetul cd1c+ DC uman echivalent nu a fost încă stabilit (2, 9). Cu toate acestea, subsetul definit prin expresia receptorului asemănător lectinei de tip C, CLEC9A, și receptorul chemokinei, XCR1, este crucial pentru inducerea răspunsurilor CTL împotriva cancerelor, virușilor și a altor infecții patogene (2, 7).

CLEC9A+XCR1+ DC au fost identificate inițial la șoareci prin exprimarea markerilor CD8a pe DC rezident limfoid sau CD103 pe DC migrator și sunt denumiți în mod obișnuit CD8a+ limfoid și CD103+ DC migrator. La om, CLEC9A + XCR1 + DC, denumit în mod obișnuit CD141+ DC, se găsesc atât în țesuturile limfoide, cât și în cele non-limfoide, inclusiv în piele, intestin, ficat și plămâni (6, 10-13). CLEC9A și XCR1 sunt exprimate exclusiv prin acest subset DC unic în țesuturile limfoide și non-limfoide ale ambelor specii, cu excepția nivelurilor scăzute de exprimare a Clec9A de către PDC de șoarece. Deoarece acești markeri combinați sunt în prezent cele mai specifice mijloace de definire a acestor DC la ambele specii, ne referim în continuare la ele ca CLEC9A+XCR1+ DC. În plus față de CLEC9A și XCR1, aceste DC împărtășesc expresia proteinei asemănătoare nectinei, Necl2 (14) și TLR3 și sunt producători majori de IFN-XV după ligarea TLR3 (15). Foarte important, ele excelează la prezentarea încrucișată, mecanismul care permite Ag exogen, cum ar fi cel capturat din tumori și celulele infectate viral să fie procesate și prezentate pe MHC I pentru recunoaștere de către CTLs (16).

ce face CLEC9A+XCR1+ DC atât de eficient la amorsarea CTL?

deși alte tipuri de celule, inclusiv macrofage, celule B și alte subseturi DC, pot prezenta încrucișat în circumstanțe particulare in vitro (17-20), există dovezi substanțiale care demonstrează că CLEC9A + XCR1 + DC sunt în mod inerent mai eficiente la acest proces in vitro și in vivo (6, 7, 10, 11, 16). Mecanismele moleculare precise nu sunt înțelese, dar eforturile extinse nu au fost încă dezvăluite mașini specializate de prezentare încrucișată unice pentru CLEC9A+XCR1+ DC (16). Cu toate acestea, există mai multe caracteristici ale acestor DC care explică colectiv capacitatea lor superioară de amorsare încrucișată, în ciuda unei capacități similare de absorbție a Ag în comparație cu alte subseturi DC. În primul rând, CLEC9A+XCR1+ DC menține un pH mai puțin acid în endozomi și fagozomi, favorizând prezentarea încrucișată din veziculele endocitare timpurii (21) și facilitând prezentarea încrucișată a Ag orientată către endozomii/lizozomii tardivi (20, 22). În al doilea rând, CLEC9A+XCR1+ DC sunt mai eficiente la translocarea Ag din endozomi/fagozomi în citosol pentru accesul la calea clasică de procesare MHC I (23). În al treilea rând, CLEC9A, un receptor pentru filamentele de actină expuse pe celulele moarte, joacă un rol cheie în livrarea Ag captată din celulele moarte pentru amorsare încrucișată (24-27). În al patrulea rând, CLEC9A+XCR1+ DC exprimă niveluri ridicate de TLR3, un potențiator cunoscut al amorsării încrucișate (28). În cele din urmă, s-a demonstrat recent că activarea constitutivă a senzorului de răspuns la proteine desfăcute, IRE-1 si factorul de transcripție XBP-1 reglează prezentarea încrucișată în mod specific prin CLEC9A+XCR1+ DC (29). Există, de asemenea, dovezi că Xcr1 și Necl2 sunt implicate în activarea CTL, deși nu direct prin augmentarea căii de prezentare încrucișată (5, 6, 14). Aceste caracteristici oferă o justificare puternică pentru a dezvolta tehnologii care livrează în mod specific Ag pe calea de prezentare încrucișată a CLEC9A+XCR1+DC in vivo.

direcționarea Clec9a+XCR1+DC in vivo

anticorpii (Ab) specifici pentru receptorii de suprafață DC, în special receptorii de absorbție Ag, pot fi valorificați pentru a livra Ag direct la DC in vivo (30). Alegerea receptorului depinde de specificitatea acestuia pentru ca subsetul DC să fie vizat în plus față de calea de procesare și prezentare Ag utilizată de receptor după internalizare. O varietate de receptori de lectină de tip C (CLR) au fost exploatați în acest scop, iar acest lucru este revizuit în altă parte (1, 30), dar pentru livrarea Ag la CLEC9A+XCR1+ DC la șoareci, DEC-205 a fost un accent major. Livrarea Ag prin DEC-205 Ab induce atât răspunsurile celulelor T CD4+, cât și CD8+ în prezența adjuvantului și este superioară vaccinurilor DC încărcate ex vivo la prevenirea creșterii tumorale . Studiile clinice de fază I/II care vizează Ag NY-ESO-1 Pentru tratamentul malignităților solide multiple care exprimă acest Ag sunt în curs de desfășurare utilizând CDX-1401, un Ab complet umanizat împotriva DEC-205 (Celldex Therapeutics). La om, DEC-205 este exprimat pe scară largă pe toate DC, pe lângă celulele B, celulele T și celulele NK. Deși s-a demonstrat că CLEC9A+XCR1+ DC, CD1c+ DC, pDC și MoDC procesează și prezintă Ag livrat de DEC-205 la celulele T CD4+ și CD8+ in vitro (20, 31-33), comparațiile directe limitate sugerează că CLEC9A+ XCR1+ DC este mai eficient la prezentarea încrucișată (20). Acest lucru se datorează probabil traficului preferențial de DEC-205 către endozomii târzii, care favorizează de obicei procesarea Ag prin calea MHC II (34), permițând în același timp prezentarea încrucișată de către CLEC9A+XCR1+ DC (20).

o abordare atractivă este de a furniza mai precis Ag către CLEC9A+XCR1+ DC folosind Ab sau liganzi specifici pentru CLEC9A (3, 4) sau XCR1 (35). Studiile care utilizează Clec9A pentru administrarea Ag la șoareci observă răspunsuri eficiente ale celulelor T CD8 + și, surprinzător, imunitate superioară a celulelor T CD4+ în comparație directă cu DEC-205, chiar și în absența adjuvantului (3, 4, 36). Principalele motive pentru eficacitatea țintirii Clec9A includ traficul său intracelular, deoarece Clec9A livrează Ag la endozomii timpurii și reciclați (27) și persistența anti-Clec9A Ab în ser, rezultând o prezentare prelungită a Ag (36). Determinarea interacțiunilor moleculare ale CLEC9A după internalizare și modul în care aceasta influențează traficul și prelucrarea Ag, va arunca, fără îndoială, lumină pe baza eficacității de direcționare a Clec9A.

Anti-human CLEC9A Ab poate livra Ag la CLEC9A+XCR1+ DC uman pentru procesare și prezentare atât pe liniile celulare T CD4+, cât și pe CD8+ in vitro (37). Acest lucru oferă dovada principiului și o rațiune puternică pentru a dezvolta în continuare clec9a AB anti-uman pentru vaccinuri și pentru a compara mai cuprinzător cu DEC-205 Ab și alte abordări care vizează mai multe subseturi DC. Astfel de studii au fost limitate din cauza dificultăților în obținerea unui număr suficient de clec9a+XCR1+ DC uman pentru o analiză funcțională detaliată, dar sunt acum fezabile cu dezvoltarea de noi modele de șoarece umanizat, unde se dezvoltă clec9a+XCR1+ DC funcțional uman și pot fi vizate cu Clec9a sau DEC-205 Abs in vivo (38).

adjuvanții pentru activarea CLEC9A+XCR1+DC

studiile clinice DC timpurii și studiile la șoarece care investighează clec9a sau DEC-205 care vizează Ab au demonstrat în mod clar o cerință pentru activarea DC pentru a induce răspunsuri CTL optime (31, 39). Liganzii TLR sunt unii dintre cei mai promițători adjuvanți evaluați în prezent în clinică, iar expresia diferențială a TLR de către subseturile DC ar putea afecta profund alegerea adjuvantului. Acesta este un aspect deosebit de important pentru evaluarea preclinică a vaccinurilor care vizează CLEC9A+XCR1+ DC, deoarece expresia TLR variază în subseturile DC de șoarece și om. Ligandul Tlr9, CpG, a fost utilizat pe scară largă ca adjuvant la șoareci, inclusiv cu Clec9A Ab (36) și a fost evaluat clinic, cu efecte adverse limitate, ca adjuvant în chimioterapia cancerului și vaccinurile DC ex vivo (40). În timp ce TLR9 este exprimat pe scară largă la șoareci, inclusiv prin CLEC9A+XCR1+ DC, la om este limitat la PDC (39). Cu toate acestea, activarea PDC umană de către CpG induce cantități mari de IFN de tip I care ar putea juca o funcție importantă a spectatorului pentru activarea CLEC9A+XCR1+ DC și inducerea ulterioară a răspunsurilor antitumorale (41, 42). Spre deosebire de omologii lor de șoarece, clec9a+XCR1+ DC uman nu are, de asemenea, expresia TLR4, dar exprimă TLR8, care nu este funcțional la șoareci (39).

un ligand TLR7/8, R848 sau resiquimod, a fost aprobat de FDA pentru utilizare topică și este în prezent în curs de studii clinice cu DEC-205 (CDX-1401, CellDex) (43). De asemenea, activează CD1c+ DC prin TLR8 și pDC prin TLR7. Potențialul său de a fi utilizat în vaccinuri rămâne de determinat, studiile murine indicând faptul că timpul său scurt de înjumătățire și formularea sa pot să nu fie ideale pentru activarea DC local pentru a iniția răspunsuri imune adaptive și a fost implicat în reacții adverse severe observate în studiile clinice (43).

ligandul tlr3, poli:C, apare ca un adjuvant atractiv pentru a se combina cu direcționarea DC Ab, deoarece expresia TLR3 este conservată pe CLEC9A+xcr1+ DC la om și șoarece. PolyI:C s-a dovedit a fi adjuvantul optim de utilizat în combinație cu DEC-205 care vizează Ab la șoareci (44). Derivații poli I: C Hiltonol și Ampligen sunt bine tolerați la om și induc un răspuns IFN de tip I care imită răspunsul unei infecții virale (45). Acestea sunt acum evaluate în studii clinice împreună cu DEC-205 care vizează Ab (Celldex Therapeutics; NCT00948961).

concluzie

rămâne o mare nevoie de dezvoltare a vaccinurilor care să provoace răspunsuri CTL antivirale și antitumorale eficiente. Descoperirea CLEC9A + XCR1 + DC la șoareci și oameni, ca subset specializat pentru prezentarea încrucișată a Ag și CTL cu amorsare încrucișată, a dezvăluit noi căi promițătoare pentru proiectarea vaccinului. Cu toate acestea, contribuția altor subseturi DC la eficacitatea acestui proces este încă de determinat. Astfel, rămân întrebările: este mai eficient să livrați Ag către CLEC9A+XCR1+DC care sunt cel mai bine echipate pentru prezentare încrucișată sau co-livrarea către alte subseturi DC va oferi ajutor? Ce receptori vor livra cel mai bine Ag în compartimentele intracelulare necesare și care adjuvanți vor spori cel mai bine răspunsurile imune? Studiile de până acum sugerează că direcționarea CLEC9A+XCR1+ DC in vivo, împreună cu adjuvanții pentru a activa în mod specific aceste DC, oferă o mare promisiune. Avansarea modelelor de mouse umanizate care permit dezvoltarea CLEC9A + XCR1 + DC și a altor subseturi DC, va permite răspunsul la aceste întrebări și la alte întrebări și va facilita traducerea de la bancă la pat.

Declarație privind conflictul de interese

Mireille H. Lahoud și Kirsteen M. Tullett sunt listate ca Inventatori pe cererile de brevet referitoare la Clec9A. Kristen J. Radford nu are conflicte de interese pentru a raporta.

mulțumiri

Mireille H. Lahoud și Kristen J. Radford sunt susținute de granturi de proiect de la Consiliul Național de sănătate și Cercetare Medicală din Australia (NHMRC 604306 și 1025201) și Fundația pentru cancerul de prostată din Australia (PG2110). Kristen J. Radford deține o bursă de nivel 2 NHMRC CDF. Kirsteen M. Tullett este beneficiarul unei burse de doctorat Internaționale a Universității din Queensland. Această lucrare a fost posibilă prin sprijinul pentru infrastructura operațională a Guvernului de Stat Victorian și Guvernul Australian NHMRC Institutul Independent de cercetare schema de sprijin pentru infrastructură.