Abstract
Bakgrunn
Lungekreft er den vanligste kreftformen hos mennesker og den høye dødelighet betyr at ingen effektiv behandling er tilgjengelig. Utvikling av nye terapeutiske strategier for lungekreft er stort behov for. Malaria er blitt rapportert å stimulere vertens immunresponser, som antas å være effektive for å bekjempe noen kliniske kreftformer. Denne studien har som mål å gi bevis på at malariaparasitten infeksjon er terapeutisk for lungekreft.
metodikk /hovedfunnene
Antitumoreffekt av malaria-smitte ble undersøkt i både subkutant og intravenøst implantert murine Lewis lungekreft (LLC) modell. Resultatene viste at malaria infeksjon hemmet LLC vekst og metastase og forlenget overlevelse av tumorbærende mus. Histologisk analyse av svulster fra mus infisert med malaria avslørte at angiogenese ble inhibert, som korrelert med øket terminal deoksynukleotidyl transferase-mediert (TUNEL) flekker og redusert Ki-67 ekspresjon i tumorer. Ved naturlig killer (NK) celle cytotoksisitet aktivitet, cytokin assayer, enzymkoblet immunospot assay, lymfocyttproliferasjon, og flowcytometri, demonstrerte vi at malaria infeksjon tilgjengelig anti-tumoreffekter ved å indusere både en potent antitumor medfødte immunrespons, inklusive sekresjon av IFN-γ og TNF-α og aktivering av NK-celler, så vel som adaptive anti-tumorimmunitet med økende tumor-spesifikke T-celle-proliferasjon og cytolytisk aktivitet av CD8
+ T-celler. Spesielt, tumor-bærende mus infisert med parasitten utviklet langvarig og effektiv tumor-spesifikk immunitet. Derfor fant vi ut at malariaparasitten infeksjon kan forbedre immunresponsen for lungekreft DNA-vaksine pcDNA3.1-hMUC1 og kombinasjonen produsert en synergistisk antitumor effekt.
Konklusjon /Betydning
Malaria infeksjon betydelig undertrykker LLC vekst via induksjon av medfødte og ervervede antitumor responser i en musemodell. Disse dataene antyder at malariaparasitten kan gi en ny strategi eller terapeutisk vaksine vektor for anti-lungekreft immunbasert terapi
Citation. Chen L, Han Z, Qin L, Li Q, Shi X, Zhao S, et al. (2011) antitumor effekt av malariaparasitten Infeksjon i en Murine Lewis Lung Cancer Modell gjennom Induksjon av medfødte og ervervede immunitet. PLoS ONE 6 (9): e24407. doi: 10,1371 /journal.pone.0024407
Redaktør: Hong Wei Chu, National Jewish Health, USA
mottatt: May 18, 2011; Godkjent: 08.08.2011; Publisert: 09.09.2011
Copyright: © 2011 Chen et al. . Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering: Grant støtte fra National Foundation Natural Sciences of China (No. 81001022 til ZH), et tilskudd fra staten Key Laboratory of Respiratory Disease til XC, og et stipend fra CAS-FS bioteknologisk og farmasøytisk Center til XC. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Lungekreft er den ledende årsak til kreft dødsfall på verdensbasis [1]. Selv om behandlingsmetoder i kirurgi, bestråling, kjemoterapi og har blitt forbedret, forblir prognose utilfredsstillende, og utvikling av nye terapeutiske strategier er fremdeles et påtrengende behov. Immunterapi, kan representere en av nye terapeutiske strategier for lungekreft er nylig blitt utviklet [2] – [5]. Målet med lungekreft immunterapi er å forsterke den svekkede vertens immunrespons mot tumorer med bestemte og /eller ikke-spesifikke immunstimulerende midler [4] – [6]. Uspesifikke immunstimulerende midler og tiltak med cytokiner har begrenset klinisk nytteverdi. Målet-rettet immunterapi med definerte tumorantigener, slik som melanom-assosiert antigen 3 og mucin 1 (MUC1), er suboptimale og sterke adjuvant midler for [6], [7]. I tillegg er det nå klart at lungekreft ofte presentere en tolerogene mikromiljøet som vanskeliggjør effektiv antitumor immunitet. Derfor ny potent og effektiv immunterapi, både forsterke antitumor immunforsvar og motvirke tumor-mediert immunsuppresjon for lungekreft er nødvendig.
Malaria, som er forårsaket av en intracellulær parasitt fra
Plasmodium
slekten, er den mest vanlige parasittinfeksjon hos mennesker. Menneskelig malaria parasitten infeksjon kan produsere periodiske høy feber i den akutte fasen. Hypertermi er blitt klinisk anvendt for behandling av visse kreftformer [8] – [11]. Videre er malaria blitt rapportert å stimulere vertens immunresponser, slik som fremmer IFN-γ produksjon, aktivering av naturlige dreperceller (NK) celler, γδ T-celler og NKT-celler, indusere modning av dendritiske celler (DCS), og stimulere T-celle- spredning [12], [13], som antas å være effektive for å bekjempe noen klinisk-kreft [14] -. [16]
i denne studien, foreslår at malariaparasitten infeksjon er terapeutisk for lungekreft. Anti-tumoreffekten og immunologiske mekanismer for malaria infeksjon ble undersøkt i en musemodell lungekreft. Vi fant ut at
Plasmodium yoelii
17XNL (
P. Yoelii
17XNL) infeksjon vesentlig hemmet vekst og metastasering av Lewis lungekreft (LLC). Videre viste vi at malaria gitt antitumor effekt ved å fremkalle potent medfødte og adaptive antitumor immunitet.
Resultater
Undertrykkelse av LLC vekst og metastaseutvikling hos mus ved malariaparasitten infeksjon
for å bestemme effekten av malaria-smitte på veksten av LLC celler, infisert vi tumorbærende mus sådd med en subkutan (sc) injeksjon av LLC celler med
P. yoelii
17XNL parasitized erytrocytter (LLC + Py) eller med et tilsvarende antall infiserte erytrocytter (LLC). I løpet av den smittsomme periode av malaria (Fig. S1), ble veksten av tumorceller klart undertrykket i den LLC + Py gruppe i forhold til LLC-gruppen (fig 1A 0,0001, figur 1B) ble betydelig redusert i Advisor + Py gruppe mus sammenlignet med de LLC gruppe mus. Vi har fastslått da effekten av malariaparasitten infeksjon på lungekreft metastase ved å analysere forekomsten av fjernmetastaser i lunger og lever på dag 35 etter tumorcelle inokulasjon. Vi har funnet at mens den LLC kontrollgruppe utviste en høy frekvens av metastase (10 av 10 mus, 100%), metastaser i LLC + Py gruppe ble bare observert i en av 10 dyr (
P
0.0001 fig. 1C og S2) fig.. Dette forsøk ble deretter utført ved anvendelse av en mer aggressiv metastatisk modell produsert av intravenøst (i.v.) injeksjon av tumorceller i mus [17]. I likhet med den forrige subkutant tumormodell, malaria parasitten infeksjon betydelig redusert antall metastaser som utviklet seg i lungene (
P
= 0,0057, figur 1D . E). I tillegg malariaparasitten-infiserte tumorbærende mus overlevde mye lenger enn sine friske kolleger (
P
= 0,0002, Fig. 1F). Fjernmetastaser er en viktig årsak til kreft dødsfall hos pasienter med solide tumorer [18]. Derfor kombinerte vi kirurgisk behandling og malaria til å bekrefte sin antimetastatic aktiviteter. Den primære svulst ble fjernet kirurgisk etter tumordannelse. Fem dager senere, ble halvparten av mus infisert med
P. yoelii
og de andre ble infisert (Fig. 2A). Resultatene viste at parasitt-infisert tumor-bærende mus som overlevde mye lenger enn sine motstykker uinfiserte etter kirurgi (
P
= 0,0246, fig. 2B). Denne observasjonen antyder mot virkningene av malariaparasitten infeksjon mot slutten av trinnene i den metastatiske prosess etter invasjon av blodårene ved metastatiske tumorceller.
A, Tumorvekst ble målt over tid (n = 12). Grafen viser gjennomsnittlig med SD. B, Tumor massen 17 dager etter tumorcelle-inokulering (n = 10). C, Metastase utvikling 35 dager etter tumorinokulasjon. Grafen viser antall lunge- og leversvulster i LLC og Advisor + Py mus (n = 10). D, Antall lungetumorknuter i mus 18 dager etter intravenøs tumor-inokulering (n = 21). E, Eksempler på metastatiske noduler i lungene av mus i D. F, Survival kurve av LLC og LLC + Py gruppe mus (n = 11). Alle forsøkene ble utført tre ganger med lignende resultater. Statistiske forskjeller mellom gruppene er angitt med
P
verdier.
A, 5 × 10
5 LLC celler ble injisert subkutant inn i den høyre flanken til C57BL /6 mus. Etter 15 dager med tumorvekst, ble primære svulster kirurgisk fjernet. Musene ble fulgt i ytterligere 5 dager for å bli frisk, så ble halvparten av musene infisert med
P. yoelii
17XNL og de andre ble injisert med et tilsvarende antall infiserte erytrocytter. B viser data overlevelseskurver av mus etter primærtumor fjerning.
P. yoelii
17XNL infiserte mus overlevde mye lenger enn sine friske kolleger (n = 11).
Effekt av malariaparasitten infeksjon på tumor celleproliferasjon, apoptose, og angiogenese
Som vist i figur 3, farging for spredning Ki67 viser signifikant suppresjon av spredning i det LLC + Py gruppe mus, sammenlignet med de LLC gruppe mus (
P
= 0,0022, fig. 3A). I mellomtiden, apoptose celler ble markert økt innen svulster av LLC + Py gruppe mus kontra LLC gruppe mus de (
P
= 0,0079, Fig. 3B), som gjenspeiles av terminal deoksynukleotidyltransferase-mediert (TUNEL) farging av tumorer ved dag 17. Deretter tumorblodårer ble undersøkt for å bestemme hvorvidt den observerte reduksjon i proliferasjon og økning i apoptose ble påvirket av vaskulær beskjæring [19]. Farging av endotelceller i blodårer med CD31 viste omfattende tumor blodkar mellom svulst reir i Advisor gruppe mus de versus merket angiogen undertrykkelse i de LLC + Py gruppe mus (
P
= 0,0022, Fig. 3C og Fig. S3 ).
A-C, immunhistokjemisk farging (til venstre) og assay kvantifisering (høyre, n = 5-6) for Ki-67 (A), TUNEL (B), og CD31 (C) analyser av tumorprøver i fig. 1B. Hvert symbol tilsvarer et individuelt dyr. Linjen representerer gjennomsnittsverdien. Barer: 25 mikrometer i A, 50 mikrometer i B og C.
Induksjon av Th1-type cytokiner og økende av NK-celle cytotoksisitet aktivitet og infiltrasjon
potent anti-tumor aktivitet av malaria-smitte sterkt oppfordret oss til å utforske videre sin dype mekanisme. Det medfødte immunsystemet som er antatt å produsere beskyttende cytokiner og aktiverer medfødte lymfocytter gir måte for raskt å motstå tumor [20]. Vi fant at malariaparasitten infeksjon førte til en rask økning i IFN-γ og TNF-α nivåer, med en topp 3 dager etter infeksjon (figur 4A . G), noe som tyder på at etter parasittinfeksjon, tumor-infiltrerende NK-celler utviser høyere
in situ
cytotoksisk aktivitet. Disse resultatene bekreftet at malaria infeksjon hadde en funksjon i aktivering av den medfødte immunrespons som virker til å kontrollere veksten av inokulerte LLC celler.
A og B, Nivåer av IFN-γ (A) og TNF-α (B) i splenocytt kultursupernatanter som målt ved hjelp av ELISA (n = 4). C, Cytotoksisiteten av NK-celler anriket fra splenocytter ved forskjellige tidspunkter ble bestemt mot YAC-1-celler ved de angitte effektor-til-mål (E:T) forhold (n = 4). D og E, Fem dager etter svulst inokulering, den prosentandel (D) og den granzyme B-sekresjon (E) på NK-celler ble bestemt i TdLN og TnLN av mus ved flowcytometri (n = 6). F og G, De absolutte antall tumor-infiltrerende NK-celler (F) og spontan granzyme B-produserende NK-celler (G) ble kvantifisert ved strømningscytometri og normalisert til biopsi vekt (n = 6) 17 dager etter tumor-inokulering. Disse eksperimentene ble uavhengig utført tre ganger med identiske resultater, og de representative spredningsplott vises. Alle grafene viser gjennomsnittet med SD. *,
P
0,05
Induksjon av anti-tumor-spesifikke immunresponser
På grunn av den svake immunogenisitet LLC celler, studere antigen (. ag) -spesifikk immunrespons mot LLC celler er utfordrende [21]. Derfor har vi generert en rekombinant LLC cellelinje (LLC-MUC1) som uttrykte MUC1 (Fig. S4) for å undersøke svulsten Ag-spesifikke immunresponser forårsaket av malariaparasitten infeksjon. For ytterligere å bekrefte immunresponser for å være tumor Ag-spesifikke, ikke-mus selv Ag-spesifikke, anvendte vi en eksogen MUC1 (human MUC1) for å generere den LLC-MUC1 cellelinje. Menneskelig MUC1 er svært immunogen i mus, og dens epitop er meget klart, slik at det er praktisk for oss å undersøke den tumor Ag-spesifikke immunresponser. Advisor-MUC1 celler og foreldre LLC cellene viste ingen signifikant forskjell i vekst og morfologiske egenskaper in vitro, og vises også en tilsvarende vekst in vivo (data ikke vist).
Gitt den sentrale rollen DC i å initiere og opprettholde Ag-spesifikke immunresponser [20], [22] – [24], analyserte vi den prosent og modning av CD11c
+ DC i lymfeknute (LN) i tumorbærende mus infisert med
P. yoelii
17XNL parasitized erytrocytter (LLC + Py) eller infiserte erytrocytter (LLC). Vi fant at malaria-smitte på et tidlig stadium økt prosent av CD11c
+ DC (Fig. 5A og Fig. S5) og oppregulert CD80 og CD86 uttrykk ved CD11c
+ DC i svulsten drenering lymfeknute (TdLN ), sammenlignet med de LLC gruppe mus (figur 5B . C). Denne økningen i andelen og modningen av DC ble ikke observert i ikke-tumor drenering lymfeknute (TnLN) av begge grupper av mus (Fig. 5 og Fig. S5).
To dager etter tumorinokulasjon, DC modning profil og tallene ble bestemt i lymfeknuteceller. A. Kvantifisering av DC-prosentandel i lymfeknuter ved strømningscytometri. DC prosentandel i TdLNs og TnLN av tumorbærende mus vises. Den linje i grafen angir middelverdien. B og C, Geometrisk gjennomsnitt fluorescensintensitet av CD80 (B) og CD86 (C) på DC, blir data samlet fra tre uavhengige eksperimenter. Grafen viser gjennomsnittlig med SD. *
P
0,05; **
P
0,01; ***
P
. 0,001
Vi deretter vurdert om malaria smittet-forbundet DC forbedring oversatt til den forbedrede kryss-grunning og intra-tumor rekruttering av spesifikke T-celler eller ikke [25], [26]. Ved å bruke vår tumor musemodell med LLC-MUC1-celler, bedømmes vi tumor-spesifikke (MUC1 versus irrelevant OVA) produksjon av IFN-γ og granzyme B i TdLN-celler ved hjelp av enzymbundet immunospot (ELISPOT) analyse. Vi har observert en signifikant økning i antallet av IFN-y /granzyme B-utskillende effektor-celler i respons til MUC1 (Ag-spesifikke), men ikke til OVA i LLC + Py gruppe (Fig 6A og amp;. B). Dette tyder på at TdLN DC i Advisor + Py gruppe mus er kompetente til å kryss-prime perifer tumorspesifikke T-celler, fremlokkende MUC1-spesifikke immunresponser med høyere potens. For å kontrollere at DC aktivert TdLN celler faktisk migrert inn i tumorvev, ble tettheten av tumor-infiltrerende leukocytter undersøkt. Vi har funnet at i LLC + Py mus, var det en dramatisk økning i tettheten av tumor-infiltrerende CD45
+ celler, og når tumor-infiltrerende lymfocytter i delmengder ble undersøkt, både CD4
+ og CD8
+ T-celler populasjoner ble økt med CD8
+ T-celler som representerer den dominerende celletype (fig. 6C). Blant de CD8
+ T-celler, ble tettheten av granzyme B-uttrykke celler også økt betydelig de svulster fra Advisor + Py gruppe (Fig. 6C). Disse data antydet at malaria fremmet opphopning av både CD4
+ T-celler og CD8
+ T-celler, og CD8
+ T-celler hadde økt effektor funksjon i svulsten.
A og B, IFN-γ- (A) og granzyme B- (B) produserende celler avledet fra TdLNs 17 dager etter tumor-inokulering ble vurdert ved ELISPOT-analyse (n = 6). C De absolutte antallet tumor-infiltrerende CD45
+ celler, CD4
+ og CD8
+ T-celler, og spontan granzyme B-produserende CD8
+ T-celler ble kvantifisert ved flowcytometri og normalisert til biopsi vekt (n = 6) 17 dager etter tumor-inokulering. D til F, ble Splenocytter høstet 30 dager etter tumor-inokulering. D, IFN-γ produksjon ble målt ved anvendelse av en ELISPOT-analyse (n = 6). E, CD8
+ T-celler ble anriket fra splenocytter og underkastet ELISPOT-analyse for å måle granzyme B produksjon (n = 6). F, Proliferasjon av splenocytter ble målt ved BrdU-inkorporering (n = 6). Data er presentert som stimuleringsindeksen (SI), som ble beregnet ved å bestemme forholdet mellom spesifikke MUC1 peptider til ikke-spesifikke peptider OVA. Alle grafene viser gjennomsnittet med SD. Disse eksperimentene ble uavhengig utført tre ganger med identiske resultater, og de representative spredningsplott vises. *,
P
0,05; **
P
0,01; ***
P
. 0,001
ved kontrollert systemisk anti-tumor immunrespons og observert at antallet MUC1-spesifikke IFN-y-produserende celler i milten var mye høyere i LLC + Py-mus i forhold til LLC-mus (fig. 6D). Blant de granzyme B-produserende celler i milten, antallet MUC1-spesifikke CD8
+ -T-celler var signifikant høyere i LLC + Py gruppe i forhold til LLC-gruppen (fig. 6E). Vi ytterligere målte tumor-spesifikk T-celleformering, og fant at Ag-spesifikke proliferative evne splenocytter fra LLC + Py gruppe mus var signifikant høyere enn den for LLC gruppe mus (fig. 6F). Disse data antydet at malaria infeksjon forårsaket av systemisk anti-tumor immunrespons.
Stimulering av effektiv, langvarig anti-tumor immunitet
Malaria parasitt infeksjon resulterte i forlenget overlevelse og fullstendig tumor regresjon i 5-10% (1-2 pr 20 mus) av de infiserte tumorbærende mus. De overlevende dyr forkastet påfølgende subkutane injeksjoner av modertumorceller på dag 50 etter den første tumor-inokulering, noe som tyder på at de hadde fått systemisk immunitet mot LLC celler. For å vurdere om malariaparasitten infeksjon førte til dannelsen av langvarig immunitet, 50 dager etter tumor-inokulering, splenocytter fra mus som oppviser tumorregresjon ble analysert med hensyn på Ag-spesifikk proliferasjon og IFN-γ sekresjon. Splenocytter fra mus som oppviser tumorregresjon proliferert betydelig som reaksjon på MUC1 peptider (Fig. 7A) og produserte høye nivåer av Ag-spesifikke IFN-γ (fig. 7B), som indikerer at malariaparasitten infeksjon forsterket ikke bare
in situ
immunitet, men også langvarig, systemisk tumor spesifikk immunitet, bidra til å hemme tumordannelse og avvisning av tumorinfiltrasjon i fjerne områder.
A og B,
P. yoelii
17XNL infeksjon resulterte i fullstendig tumor regresjon i 5-10% (1-2 per 20 mus) av de infiserte tumorbærende mus. Femti dager etter infeksjon, ble splenocytter fra mus som oppviser tumorregresjon analysert for MUC1-spesifikk proliferasjon (A) og IFN-γ sekresjon (B) (n = 4). Den linje i A angir middelverdien. Barer i B representerer SD. ***
P
. 0,001
Antitumoreffekt av kombinasjonen av malariaparasitten infeksjon og DNA-vaksine behandling
Vellykket adjuvans hjelpe beskyttende antigener til å stimulere potent og langvarig immunresponser. I tilfelle av malaria, er det flere kandidatmolekyler i malariaparasitter som kan fungere som hjelpestoff-komponenter [27], [28]. For å vurdere om parasitten infeksjon kan forbedre immunresponsen for lungekreft DNA-vaksine pcDNA3.1-hMUC1 [29], tumorbærende mus ble immunisert med monoterapi (LLC + DNA) eller kombinasjonsbehandling (LLC + Py + DNA), og dyr som er infisert med parasitized erytrocytter (LLC + Py) eller infiserte erytrocytter (LLC) fungerte som kontrollgrupper. Resultatene viste at kombinasjonen av malariaparasitten infeksjon og DNA-vaksine behandling som utøves synergistiske effekter på hemming av tumorveksten (fig. 8A) og en forlengelse av muse overlevelse (Fig. 8B). Disse data tyder på at malariaparasitt er en ny hjelpestoff som kan legge til rette for spesifikk antitumorimmunitet.
A og B, 5 x 10
5 LLC-MUC1-celler ble injisert s.c. inn i flanken region av mus. Fire grupper (LLC, LLC + DNA, LLC + Py, og LLC + Py + DNA) fra mus ble immunisert med DNA-vaksine eller infisert med parasitter som beskrevet i Materialer og metoder, og deretter overvåket for tumorutvikling i 40 dager (A) og fastslått at overlevelse endepunktet for 80 dager (B). Grafen av (A) viser gjennomsnittlig med SD. Statistiske forskjeller mellom gruppene er angitt med
P
verdier.
Diskusjoner
Svulster ofte forstyrre utviklingen og funksjonen av immunrespons [30]. Evnen til ulike infeksjoner å undertrykke veksten av kreft har blitt godt dokumentert [31] – [34]. I denne studien undersøkte vi antitumor og antimetastatic aktiviteter malaria-smitte i både subkutant og intravenøst implantert murine LLC modell. Malariaparasitten infeksjon hemmet LLC vekst og metastasering og forlenget overlevelse av tumorbærende mus. Videre histologisk analyse av tumorer fra mus infisert med malaria avslørte at angiogenese var inhibert og andelen av proliferative celler ble redusert, mens apoptotiske celler ble øket. Malaria infeksjon i LLC-bærende mus også betydelig økt sekresjon av IFN-γ og TNF-α, aktivering av NK-celler, tumor-spesifikke T-celle-proliferasjon, og cytolytisk aktivitet av CD8
+ T-celler. Disse resultatene indikerer at malariaparasitten infeksjon induserer medfødte og ervervede antitumor responser i Advisor-bærende mus, som fører til induksjon av antitumor og antimetastatic aktiviteter.
Lungekreft er den viktigste årsaken til kreft-assosiert dødsfall. Den høye dødelighet betyr at ingen effektiv behandling er tilgjengelige [1]. Immunterapi, kan representere en av nye terapeutiske strategier for lungekreft har nylig blitt utviklet. Målet med lungekreft immunterapi er å forsterke svekkede vertens immunrespons mot tumorer med bestemte og /eller uspesifikke immunstimulerende midler. Tradisjonelle biologiske immunoadjuvants, slik som Bacillus Calmette-Guérin (BCG) og difteritoksin, og ikke-spesifikke immunstimulerende inngrep med cytokiner, slik som IL-2, IFN-α, og TNF-α, induserer en massiv tilstrømning av betennelsesceller og produksjon av en Th1 cytokin profil som fører til positiv effekt i behandling av visse typer kreft [5]. Imidlertid er dannelse av de ønskede immunresponser svakt, responser er kortvarig, og hukommelse formasjonen er defekt. Dermed har uspesifikke immun simulering ikke vist en klar fordel for lungekreft i enten prekliniske eller kliniske forsøk. Som de fleste patogener [31] – [34], induserer malariaparasitten en massiv tilstrømning av betennelsesceller og produksjon av en Th1 cytokin profil som fører til en immunrespons mot tumorceller. Spesielt induserer malariaparasitten infeksjon ikke bare ikke-spesifikke antitumorimmunitet men også tumor-spesifikk immunitet. I tillegg genererer malaria effektiv og langvarig lokal og systemisk antitumor immunitet.
Gjeldende antitumor spesifikk immunterapi som terapeutisk vaksine er fortsatt suboptimal. Den immunadjuvans komponenten er nødvendig for å skape et proinflammatorisk miljø, for derved å forbedre kostimulering og T-lymfocytt-aktivering [35]. I tillegg er svulsten mikromiljøet potent immunsuppressivt som et resultat av rask funksjonell inaktivering av spesifikke immunterapi-indusert effektor lymfocytter som klarer å hjem til svulsten mikromiljøet [6]. Imidlertid øker malariaparasitten infeksjon prosentandelen av DC, opp-regulerer CD80 og CD86 ekspresjon av DC i TdLN, fremmer modningen av DC, og leverer kostimulering signaler som resulterer i genereringen av T-celler med en fenotype aktivert. Aktiverte CD4
+ T-celler som produserer en rekke cytokiner som fører til genereringen og klonal ekspansjon av tumorspesifikke CD8
+ T-celler med cytolytisk aktivitet som gjenkjenner og dreper tumorceller [20]. Dessuten komplementerer malariaparasitten infeksjon CD8
+ T-celle-mediert immunitet antitumor gjennom økt antall og effektor funksjon både i TdLNs så vel som i selve svulsten. Malariaparasitten infeksjon fremmer også tumor-infiltrerende NK-celler som utviser høy cytotoksisk aktivitet i svulsten mikromiljøet.
malariaparasitten infeksjoner dypt provosere vertens immunsystem som induserer polyklonal aktivering, massiv proliferasjon og differensiering av lymfocytter med parasitt-urelatert særegenheter samt immunresponser som vert antigener utgitt under malariaparasitten infeksjon [36] – [41], som kan tjene som forbedret immunovervåkingsmekanismer mot lungekreft. Muligens kan de pre-eksisterende antistoffer og pre-aktivert ikke-tumorspesifikke tiltak sammen med tumor-Ag-spesifikke humorale og cellulære responser initiert etter parasitten infeksjon hemme tidlig stadium tumorigenesis. Deretter, når malariaparasitten infeksjonen er ervervet under kreft vekst og utvikling lunge, den medfødte og ervervede immunresponser kan bli ytterligere indusert og /eller forbedret og sterkt undertrykke tumorvekst og metastasering. I tillegg er det flere kandidatmolekyler i malariaparasitter som kan fungere som hjelpestoff-komponenter [27], [28]. Den glykosylfosfatidylinositol (GPI) av
P. falciparum
antas å være en viktig faktor i induksjon av proinflammatoriske responser hovedsakelig gjennom Toll-lignende reseptor (TLR) 2 /MyD88-mediert signalisering [42]. Hemozoin, en bio-krystallinsk stoff, er en hemin avgiftning biprodukt av malariaparasitter, har blitt vist å mediere medfødte immunsystemaktivering gjennom TLR9 [27], [28]. Hemozoin viser også en potent adjuvant effekt med flere modell antigener. Den «innebygde» adjuvant kan lette spesifikke antitumor effekt i vår studie. Tatt sammen, kan malariaparasitten være et ideelt vaksine kjøretøy ikke bare for presentasjon av lungekreftantigener (for eksempel MUC1) til tumorspesifikke T-celler, men også fungere som et adjuvans for å gi den passende miljø for å forbedre effektiviteten av disse effektorceller [43] – [45]
Men våre studier har to klare begrensninger.. For det første er det ingen feber hos gnagere malaria [46], [47], som også ble observert i vårt studium (data ikke vist). Derfor bør det ikke være noen effekt hypertermi i våre gnager malaria-cancermodeller. For det andre har den anti-kreft effekt er bekreftet å være mye sterkere i mus med relativt lengre naturlig sykdomsforløp (ca fire uker) av
P. yoelii
infeksjon sammenlignet med de med kortere sykdomsforløp (ca. to uker) av
P. chabaudi
infeksjon eller de med avbrutte korte kurer med
P. yoelii
infeksjon (to uker etter antimalarial behandling, data ikke vist). Det betyr at jo lenger smittsom periode det er, jo sterkere effekt på hemming av lungekreft vekst vil det være. Dessverre er den lengste perioden med gnager malaria bare opprettholdt fire uker (
P. Yoelii
). Så vi kunne ikke observere effekten av langsiktig malaria på kreft vekst. Men en av de godartede former for menneskelig malariaparasitten
P. vivax
frembringer periodiske høy feber i den akutte fase, og denne parasitt senere overlever i årene under den kroniske fasen av infeksjonen hvis pasienten avkall behandling [48], [49]. Derfor hypoteser vi at en lang løpet av terapeutisk malaria for human lungekreft bør være effektive.
Til tross Burgh foreslo makrofagaktivering-baserte hypotesen om terapeutisk malaria (malariotherapy eller malariatherapy) for kreft i 1981 [50], den positive forholdet mellom malaria og noen virus-assosiert kreft (for eksempel Burkitt lymfom og livmorhalskreft) er godt dokumentert [51], [52]. Men rapporterer vi her at malaria undertrykker LLC veksten betydelig via induksjon av medfødte og adaptive antitumor responser, som gir en ny forståelse av forholdet mellom malaria og lungekreft. Vi foreslår at det presserende behovet er å utforske muligheten for å bruke en genmodifisert svekket Plasmodium som lungekreft vaksine vektor og å identifisere de aktive cellulære komponenter av malariaparasitten for immunterapi for lungekreft.
Materialer og Metoder
Etikk erklæringen
dyreforsøk anlegg ble godkjent av Guangdong Provincial Department of Science and Technology, er godkjenning ID SYXK (Guangdong) 2005-0063, og overholdt retningslinjene for Animal Care Committee, Guangzhou Institutes of biomedisin og helse, Chinese Academy of Sciences (Animal Welfare Assurance # A5748-01). Alle operasjoner ble utført under bedøvelse, og alle anstrengelser ble gjort for å minimalisere dyrs lidelse.
Mus, celler og parasitter
Dame 8 til 10 uker gamle C57BL /6 mus ble kjøpt fra Vital River Experiment Animal Limited Company (Beijing, Kina) og oppvokst i Animal Center of Guangzhou Institutes of biomedisin og helse i samsvar med guide for omsorg og bruk av forsøksdyr etablert av dette instituttet. De murine LLC cellelinje og YAC-1 lymfom celler ble hentet fra Chinese Academy of Sciences Cell Bank (Shanghai, Kina). Den pcDNA3.1 plasmid som uttrykker menneskelig mucin 1 (MUC1) [29], hentet fra Dr. juni-Key Chung (Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea), ble stabilt transfektert inn LLC celler med Lipofectamine (Invitrogen, Carlsbad, CA) [53] og valgt med neomycin (G418, Sigma, St. Louis, MO, USA) for å generere en LLC-MUC1 cellelinje. MUC1 ekspresjonsnivåer ble bekreftet ved Western-blotting [53], [54]. The-dødelige
P. yoelii
17XNL belastningen ble hentet fra Malaria Research and Reference Reagent Resource (MR4) Center.
tumorvekst og metastase hemningsmetoden
For å etablere svulster, C57BL /6 mus var s.c. injisert med 5 × 10
5 murine LLC celler. Metastaseutvikling ble evaluert ved å telle enkeltmetastatiske knuter.
P
0.001.
doi:10.1371/journal.pone.0024407.s005
(TIF)
Acknowledgments
We
