В ходе лабораторных экспериментов исследователи обнаружили, что васкуляризация солидных опухолей обусловлена генетическим перепрограммированием эндотелиальных клеток опухоли, выстилающих стенки кровеносных сосудов, под действием фермента, известного как PAK4. Команда Пенна обнаружила, что этот фермент снижает патологическую васкуляризацию опухоли и улучшает инфильтрацию Т-лимфоцитов и иммунотерапию CAR-Т-лимфоцитами в мышиных моделях глиобластомы (GBM). GBM, наиболее распространенный и агрессивный тип рака мозга, который ежегодно диагностируется у более чем 22 000 американцев, известен своей выраженной и аномальной васкуляризацией и иммунологически «холодным»."
«Реакция пациентов с GBM на терапию CAR-Т-клетками повсеместно плохая, потому что CAR-T-клетки имеют проблемы с попаданием в опухоль», – сказал старший автор Йи Фань, доктор философии, доцент кафедры радиационной онкологии в Медицинской школе Перельмана. Пенсильванский университет. «Наше исследование показывает, что отключение этого генетического репрограммирования эндотелиальных клеток с помощью ингибитора PAK4 может помочь открыть дверь, позволяющую как Т-лимфоцитам, так и сконструированным Т-клеткам достигать опухоли для выполнения своей работы."
Во-первых, команда провела скрининговый анализ более 500 киназ или ферментов, регулирующих активацию кровеносных сосудов в эндотелиальных клетках человека у пациентов с ГБМ. Они обнаружили, что PAK4, который ранее был показан как драйвер роста солидных опухолей, был виновником. Они обнаружили, что подавляя этот фермент в эндотелиальных клетках GBM с помощью лекарственного средства, они восстановили экспрессию адгезионных белков, которые важны для набора иммунных клеток, и стимулировали проникновение Т-клеток в опухоли. Примечательно, что отключение PAK4 изменило морфологию эндотелиальных клеток от веретенообразного вида к характерному булыжнику в GBM, что указывает на менее хаотичное формирование кровеносных сосудов.
Другими словами, это «нормализовало» микросреду.
Затем на мышиной модели GBM они обнаружили, что ингибирование PAK4 снижает сосудистые аномалии, улучшает инфильтрацию Т-клеток и ингибирует рост опухоли у мышей.
Примерно 80 процентов мышей с нокаутом PAK4 выжили в течение как минимум 60 дней после завершения эксперимента, тогда как все мыши дикого типа умерли в течение 40 дней после имплантации опухоли.
Другой эксперимент с терапией CAR T-клетками, направленной на EGFRvIII, и ингибитором PAK4 показал почти 80-процентное снижение роста опухоли по сравнению с мышами, которые получали терапию CAR T только через пять дней после инфузии.
Примечательно, что почти 40 процентов мышей в группе комбинированной терапии все еще выжили, даже когда все мыши в других группах умерли через 33 дня после имплантации опухоли.
По словам авторов, нацеливание на PAK4 может предоставить уникальную возможность восстановить микросреду опухоли, а также предоставить столь необходимую возможность для улучшения иммунотерапии рака на основе Т-клеток для солидных опухолей.
Полученные данные также подтверждают идею о том, что нормализация сосудов за счет ингибирования PAK4 может улучшить доставку лекарств и уменьшить кислородное голодание, известное как гипоксия, что приводит к улучшению реакции опухоли на таргетную терапию, лучевую и химиотерапию.
«Насколько нам известно, мы первыми показали, как мы можем перепрограммировать всю сосудистую микросреду с помощью ингибитора PAK4 и способствовать клеточной терапии», – сказал Фан. "Важно отметить, что это может не ограничиваться только опухолями головного мозга; его потенциально можно использовать для всех типов, включая молочную железу, поджелудочную железу и другие, потому что сосудистые аномалии являются общей чертой почти для каждой солидной опухоли."