The role of nitric oxide in cancer immunotherapy

L’immunoterapia cellulare adottiva (indicata di seguito con l’acronimo inglese ACT) oggi rappresenta una promettente strategia per il trattamento di pazienti affetti da cancro. Quest’approccio clinico consiste nel trasferimento adottivo di linfociti T CD8+, specifici per gli antigeni tumorali. L’efficacia dell’ACT è limitata da alcuni eventi fondamentali come il richiamo delle cellule trasferite nel sito tumorale e l’ambiente molto immunosoppressivo in cui si sviluppa il cancro. I tumori sono delle lesioni complesse e dinamiche, nelle quali le cellule neoplastiche interagiscono con le cellule del sistema immunitario dell’ospite. Nel tumore, l’immunosoppressione è mediata da alcune popolazioni cellulari come le cellule mieloidi e i macrofagi associati al tumore, noti per sopprimere la proliferazione delle cellule T in diversi modi. Uno di questi è la sovraespressione e l’attività coordinata di due enzimi: l’arginasi (ARG1) e l’ossido nitrico sintasi 2 (NOS2 o iNOS). Nel sito tumorale ARG1 induce la deplezione dell’aminoacido L-arginina, necessaria per l’attivazione e la proliferazione delle cellule T. NOS2 è responsabile della sintesi dell’ossido nitrico e altre specie reattive dell’azoto. Questi radicali liberi sono noti bloccare le funzioni delle cellule T nel tumore. Inoltre, il nostro gruppo recentemente ha descritto un nuovo meccanismo d’immunosoppressione associato al tumore basato sulle modifiche post- traduzionali indotte dalle specie reattive dell’azoto sulle chemochine. L’ossido nitrico ha un duplice ruolo nella biologia del cancro poiché può promuovere come inibire la progressione tumorale. L’ossido nitrico induce la progressione tumorale e le metastasi agendo direttamente sulla proliferazione e migrazione delle cellule tumorali e indirettamente attraverso l’espressione di fattori angiogenici e linfoangiogenici. Tuttavia, una elevata concentrazione di ossido nitrico può causare effetti citotossici che possono condurre alla regressione tumorale e l’inibizione delle metastasi. Questa dicotomia dipende principalmente dalla quantità, dalla localizzazione e dalla cinetica di generazione dell’ossido nitrico e soprattutto dalla sensibilità cellulare all’esposizione di questo radicale. L’obiettivo primario di questo studio è stato di delucidare il ruolo di NOS2 e del suo principale prodotto (ossido nitrico) nel microambiente tumorale, in particolare nell’approccio clinico dell’ immunoterapia cellulare adottiva. Abbiamo svolto esperimenti di trasferimento adottivo sia nel modello animale wild type che nel modello Nos2 knock-out, nei quali si è indotto lo sviluppo di tumori mediante l' inoculo di una linea tumorale esprimente l’antigene ovalbumina (OVA). Allo scopo di chiarire il ruolo dell’ossido nitrico nell’immunoterapia cellulare adottiva, si è rivelato fondamentale la messa a punto di valide metodiche per monitorare il rilascio di questo radicale in tempo reale attraverso la microscopia confocale, che è stata condotta su “fettine” vitali di tumore in seguito all’interazione con le cellule T e l’isolamento tramite delle cellule responsabili dell’induzione di ossido nitrico dopo l’immunoterapia cellulare adottiva. Il nostro lavoro introduce un approccio innovativo per lo studio delle dinamiche dell’NO nel microambiente tumorale. Tale approccio è stato fondamentale per l’identificazione, per la prima volta nei tumori, di una nuova sottopopolazione mieloide, denominata “cellule dendritiche TNF/iNOS producenti” (Tip-DCs), caratterizzate da attività antitumorale che è mediata da NOS2 e conseguente produzione di ossido nitrico. Principalmente il nostro studio porta la consapevolezza che la NOS2 è fondamentale per l’efficacia dell’ACT, aprendo nuove prospettive per il miglioramento dell’immunoterapia del cancro basata sulla modulazione di NOS2 e dell’ossido nitrico nei tumori.