Los antígenos de cáncer/testículo (CT) son un grupo de proteínas unidas por su importancia en el desarrollo y en la inmunoterapia del cáncer . En general, la expresión de estas proteínas está restringida a las células germinales masculinas en el animal adulto. Sin embargo, en el cáncer, estos antígenos de desarrollo a menudo se reexpresan y pueden servir como un locus de activación inmune. Por lo tanto, a menudo se clasifican como antígenos tumorales . La expresión de antígenos CT en varias neoplasias malignas es heterogénea y a menudo se correlaciona con la progresión del tumor. [1] Los antígenos CT se han descrito en melanoma , cáncer de hígado , cáncer de pulmón , cáncer de vejiga y tumores pediátricos como el neuroblastoma . La gametogénesis ofrece un papel importante para muchos de estos antígenos en la diferenciación, migración y división celular de células germinales primordiales, espermatogonias , espermatocitos y espermátidas . [2] Debido a su expresión restringida al tumor y su fuerte inmunogenicidad in vivo, los antígenos CT se identifican como objetivos ideales para enfoques inmunoterapéuticos específicos del tumor e impulsaron el desarrollo de varios ensayos clínicos de terapia de vacuna basada en antígenos CT. Hasta el momento se ha descubierto que los antígenos CT tienen al menos 70 familias, incluidos unos 140 miembros, la mayoría de los cuales se expresan durante la espermatogénesis. Su expresión está regulada principalmente por eventos epigenéticos, específicamente, la metilación del ADN. [3]
El Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer (LICR) mantiene la "CTDatabase". [4] Esta base de datos es una lista autorizada de antígenos CT conocidos. También sirve como repositorio en el que se pueden introducir nuevos candidatos.
Los antígenos CT importantes en la terapia del cáncer incluyen MAGE-A1 , MAGE-A3 , MAGE-A4, NY-ESO-1 , PRAME , CT83 y SSX2 .
Con el desarrollo de antígenos asociados a tumores (TAA), en la década de 1990 se informó del primer clon de un antígeno tumoral humano, el antígeno de melanoma-1 (MAGE-1), que provocó una respuesta de linfocitos T citotóxicos (CTL) autólogos en un paciente con melanoma . [5] Estudios posteriores encontraron que MAGE-1 (rebautizado posteriormente como MAGE-A1) se expresaba en varios cánceres de diferente origen histológico, pero no en tejidos normales, excluyendo testículos y placenta . Más tarde, utilizando la tecnología de clonación de epítopos de células T, se identificaron otros antígenos tumorales con las mismas propiedades, incluidos MAGE-A2, MAGE-A3, BAGE y GAGE-1. Con el nuevo enfoque, el análisis serológico de bibliotecas de expresión de ADNc (SEREX), se descubrieron varios antígenos similares nuevos, incluidos SSX-2, NY-ESO-1, etc. Más allá de estos métodos inmunológicos, algunas técnicas de expresión génica, incluida la comparación de grupos de ARNm, la visualización diferencial, el análisis de matrices de oligonucleótidos de ADNc y el análisis bioinformático, identificaron una multitud de genes tumorales con un perfil de expresión restringido al cáncer/testículo. A medida que esta familia crecía, este tipo de antígenos tumorales, cuyos genes se expresan de forma limitada en neoplasias malignas de varios histotipos, pero no en tejido normal excepto testículo y placenta, fue denominado antígeno de cáncer de testículo (antígenos CT) por Old (1997) y Chen (1998). [6] [7] Hasta ahora, se han identificado y enumerado al menos 70 familias de antígenos CT con más de 140 miembros en una base de datos establecida por el Instituto Ludwing para la Investigación del Cáncer. [8]
Los antígenos CT pueden dividirse en función de si están codificados en el cromosoma X (genes de antígenos X-CT) o no (genes de antígenos no-X-CT). Se ha estimado que el 10% de los genes del cromosoma X pertenecen a familias de antígenos X-CT. Los genes de antígenos X-CT representan más de la mitad de todos los antígenos CT y a menudo constituyen familias multigénicas organizadas en grupos bien definidos a lo largo del cromosoma X, mientras que los genes de antígenos no-X-CT se distribuyen por todo el genoma y son en su mayoría genes de copia única.
En los testículos normales, los genes de los antígenos X-CT se expresan principalmente en las espermatogonias que son células germinales proliferantes, mientras que los antígenos no X-CT se expresan en etapas posteriores de la diferenciación de las células germinales, como en los espermatocitos . En la placenta normal, los genes de los antígenos CT son menos comunes, y se han encontrado allí MAGE-A3, MAGE-8, MAGE-A10, XAGE-2 y XAGE-3. El ARNm de los antígenos CT también se encontró en algunos tejidos somáticos como el páncreas , el hígado y el bazo , pero el nivel normalmente es inferior al 1% del de los testículos.
La expresión de los genes de los antígenos CT se midió principalmente por RT-PCR a nivel de transcripción y por análisis de inmunohistoquímica (IHC) a nivel de proteína. En los tejidos tumorales, los antígenos CT se distribuyen ampliamente pero de manera heterogénea, expresándose principalmente en melanoma , cáncer de vejiga y cáncer de pulmón de células no pequeñas, moderadamente en cáncer de mama y próstata , escasamente en cáncer de riñón y colon y en neoplasias hematológicas . Algunos informes sugieren que múltiples antígenos CT tienden a coexpresarse en la misma lesión neoplásica.
La expresión de los genes de los antígenos CT está regulada exclusivamente por eventos epigenéticos tanto en tejidos normales como cancerosos, mientras que la metilación del ADN y la modificación postraduccional de las histonas siguen siendo los factores epigenéticos más ampliamente caracterizados aquí. [9]
Se ha descubierto que la metilación del ADN conduce al silenciamiento de la expresión génica con la adición covalente de un grupo metilo catalizada por las metiltransferasas del ADN (DNMT). Hasta ahora se ha descubierto que la falta de expresión de los genes de los antígenos CT en los tejidos somáticos normales se debe a la metilación de sus promotores y que el diferente estado de metilación de los promotores es directamente responsable de la expresión intratumoral altamente heterogénea de los antígenos CT en diferentes tipos de cáncer. Se ha descubierto que esta heterogeneidad de la metilación de los promotores es heredada por las células hijas.
Las histonas son proteínas fundamentalmente constituyentes en los cromosomas que contienen colas N-terminales flexibles que sobresalen de los nucleosomas , proporcionando objetivos para diferentes modificaciones. Los residuos de lisina N-terminales a menudo son acetilados por las acetiltransferasas de histonas (HAT) que añaden grupos acetilo , mientras que las desacetilasas de histonas (HDAC) funcionan de forma opuesta. Se ha descubierto que la inhibición de HDAC por inhibidores específicos (HDACi) se asocia con la expresión de antígenos CT en neoplasias malignas humanas. Además, la metilación de histonas también está implicada en la expresión génica de antígenos CT, con activación y represión.
Las células germinales comparten algunas características con los cánceres. Las características móviles y penetrantes y la colonización de las células germinales primitivas se asemejan a la migración de las células cancerosas desde el tumor primario a la metástasis . Además, durante la espermatogénesis , las células germinales exhiben características similares a las células cancerosas. Estos fenómenos llevaron a la hipótesis de que la activación de los antígenos CT en los tejidos estomáticos normales estaba relacionada con la tumorigénesis . Aunque la función de los antígenos CT está lejos de comprenderse, cada vez más estudios han encontrado más evidencias de algunas de las propiedades de los antígenos CT en los últimos años.
MAGE-A1 podría reprimir la expresión de genes necesarios para la diferenciación durante la espermatogénesis y estar involucrado en la inhibición de la diferenciación celular en células cancerosas, contribuyendo a la tumorogénesis. Se descubrió que MAGE-A11 está involucrado en la regulación de la función del receptor de andrógenos modulando sus interacciones de dominio interno. Más estudios respaldan que la expresión de genes MAGE en células cancerosas podría contribuir al fenotipo maligno y la resistencia a los fármacos quimioterapéuticos . Además, se informó que GAGE-7 tiene propiedades antiapoptóticas. Se descubrió que algunos miembros de la familia SSX inducen patrones de expresión genética alterados, lo que resulta en el fenotipo maligno en los cánceres.
Se ha demostrado que múltiples antígenos CT promueven el crecimiento de células cancerosas, como SSX2 en el melanoma, y también podrían ser funcionales en las respuestas al tratamiento de fármacos anticancerígenos citotóxicos o inhibidores del crecimiento.
Los antígenos CT se expresan con frecuencia en tumores malignos, especialmente en metástasis, en comparación con la rara expresión en lesiones neoplásicas benignas.
La activación de programas meióticos en células cancerosas puede contribuir a la inestabilidad del genoma, y los antígenos CT específicos de la meiosis podrían estar involucrados en este proceso, como SPO11, SCP1 y HORMAD1. Además, se ha demostrado que algunos antígenos CT combinados con otras proteínas favorecen la mitosis productiva en células cancerosas. [10]
En los tejidos normales, los antígenos CT se expresan exclusivamente en los testículos, lo que impide su acceso al sistema inmunitario. Además, la existencia de una barrera hematotesticular y la falta de expresión del antígeno leucocitario humano (HLA) de clase I en la superficie de las células germinales impiden que el sistema inmunitario interactúe con las proteínas de los antígenos CT y las reconozca como estructuras invasoras. Por tanto, los antígenos CT pueden considerarse como dianas esencialmente específicas de los tumores cuando se expresan en los cánceres.
Los distintos antígenos CT codifican diferentes péptidos antigénicos presentados al sistema inmunológico en asociación con varias aloespecificidades de HLA de clase I o HLA de clase II, lo que provoca respuestas inmunes tanto humorales como de CTL.
La implicación de los péptidos de CTA como agentes vacunales se basa en la caracterización de péptidos inmunogénicos de CTA seleccionados y la identificación de la restricción del antígeno HLA de clase I respectivo. Hasta la fecha, los péptidos derivados de MAGE-A3 se han utilizado como vacunas en pacientes HLA-A1-positivos con tumores que expresan el antígeno respectivo. Los péptidos MAGE-A también se han utilizado en vacunas que consisten en células dendríticas derivadas de monocitos (DC) cargadas con péptidos . Además de las vacunas peptídicas, las proteínas recombinantes MAGE-A3 y NY-ESO-1 de longitud completa se están evaluando actualmente como vacunas contra el cáncer en una serie de ensayos clínicos.
Considerando algunos inconvenientes y limitaciones de la expresión heterogénea inter e intratumoral de los antígenos CT de la vacunación basada en antígenos CT, la metilación del promotor en la regulación de la expresión de antígenos CT se puede combinar en la terapia para modular terapéuticamente la expresión de antígenos CT en células neoplásicas.
Se ha demostrado que la terapia de células T infiltrantes induce aparentemente la regresión tumoral con respuestas completas duraderas en el melanoma. Al extender este enfoque a otros tipos de cánceres, aparecen las dificultades de obtener linfocitos infiltrantes de tumores . En este caso, las células T reactivas al tumor se pueden diseñar para expresar receptores de células T recombinantes o quiméricos contra antígenos tumorales comunes donde los antígenos CT podrían ser un objetivo de alta prioridad. Su expresión frecuente en muchos tipos de cáncer hace que la terapia de células T dirigida al antígeno CT sea aplicable a muchos tipos de cáncer. [11]