La activación de la integrina CD11b impulsa la inmunidad innata antitumoral

La integrina CD11b regula la polarización de los macrófagos

Previamente informamos de que la integrina α4β1, receptora de VCAM, promueve el reclutamiento de células mieloides desde la médula ósea al microambiente tumoral, estimulando así la supresión inmunitaria, la angiogénesis y la progresión tumoral2,13,14,15. En contraste con su papel en la regulación del reclutamiento de células mieloides a los tejidos durante la inflamación aguda16,17,18, descubrimos que CD11b (αMβ2), un receptor de integrina de células mieloides para ICAM-1 y fibrinógeno, no afecta al reclutamiento de células mieloides a los tumores, ya que la supresión global de CD11b en ratones Itgam-/- no tiene ningún efecto en el número de células mieloides en circulación ni en el número de células reclutadas a los tumores (Figura suplementaria 1; Figura suplementaria 2a-d). Sin embargo, sorprendentemente, encontramos que la integrina CD11b desempeña un papel esencial en la regulación de la polarización de los macrófagos. Los macrófagos Itgam-/- mostraban una mayor expresión de genes y proteínas inmunosupresoras y una fuerte reducción de la expresión de genes y proteínas proinflamatorias en comparación con los macrófagos WT, tanto si se estimulaban en condiciones basales como en condiciones de estimulación con IL-4 o IFNγ/LPS (Fig. 1a, Figura suplementaria 2e-f). Para determinar si CD11b también regula la polarización de los macrófagos in vivo, aislamos y caracterizamos F4/80 + TAMs de tumores LLC cultivados en ratones Itgam-/- y WT. Encontramos que las TAMs Itgam-/- también expresaban niveles significativamente más altos de mRNAs asociados con la supresión inmune y la angiogénesis, como Arg1, Tgfb, Il10, Il6, y Pdgfb, y una expresión significativamente menor de genes asociados con la estimulación inmune, como Ifng, Nos2, y Tnfa que las TAMs WT (Fig. 1b, Figura suplementaria 2g).

Fig. 1

La ligadura de CD11b promueve la señalización proinflamatoria de los macrófagos. a-f Expresión relativa de ARNm de citoquinas pro y antiinflamatorias en macrófagos derivados de la médula ósea (BMDM) de ratones WT (barras blancas) o Itgam-/- (barras cian) (n = 2-8); b macrófagos asociados a tumores (TAM) de ratones WT (barras blancas) e Itgam-/- (barras cian) portadores de tumores de carcinoma de pulmón de LLC (n = 2-4); c macrófagos transfectados con Itgam-/- o con siRNA no silenciador (n = 2-4); recuadro: niveles de expresión de CD11b en la superficie celular de los macrófagos transfectados; d macrófagos WT en presencia de anticuerpos no específicos (IgG) o anti-CD11b (n = 3), e macrófagos murinos adheridos a placas recubiertas de ICAM-1, VCAM-1 o BSA (Susp) (n = 3) y f macrófagos humanos adheridos a placas recubiertas de ICAM-1 o BSA (Susp) (n = 3). g Inmunotransferencia de fosfoSer536 y NFκB RelA total en macrófagos WT e Itgam-/- estimulados con IFNγ + LPS; el gráfico muestra la cuantificación de la expresión relativa de pSer536 en BMDM WT (barras blancas) e Itgam-/ (barras azules). h, i Crecimiento tumoral de LLC en ratones WT e Itgam-/ transferidos adoptivamente con macrófagos WT o Itgam-/ derivados de médula ósea h y tumorales i. j Expresión relativa de ARNm de citocinas en tumores de LLC enteros de ratones WT (barras blancas) e Itgam-/- (barras cian) (n = 3). k Peso de los tumores de LLC de pulmón (n = 17), melanoma B16 (n = 9) y mamario PyMT autóctono (n = 10-14) en ratones WT (puntos negros) e Itgam-/- (puntos cian). l Peso y volumen de los tumores de LLC cultivados en ratones WT (puntos negros) frente a ratones knockin Itgam I332G (puntos cian) (n = 6-7). Las barras de error indican sem. «n» indica réplicas biológicas. p < 0,05 indica significación estadística determinada por la prueba t de Student para a-g y j. y por Anova con prueba post-hoc de Tukey para h, i, k, l. Los datos de origen se proporcionan en el archivo de datos de origen

Importantemente, la supresión transitoria de CD11b mediada por ARNsi en macrófagos cultivados in vitro elevó la expresión de genes inmunosupresores y disminuyó la expresión de genes inmunoestimuladores, efectos que son comparables a la supresión de CD11b (Fig. 1c), lo que indica que incluso la pérdida transitoria de CD11b controla la expresión de genes inmunosupresores de los macrófagos. Para determinar si la expresión o la función de CD11b controla la expresión génica de los macrófagos, examinamos el efecto de los anticuerpos inhibidores de CD11b en la expresión del ARNm de los macrófagos. El bloqueo de la adhesión mediada por CD11b de macrófagos murinos a sustratos recubiertos de ICAM-1 mediante anticuerpos neutralizantes anti-CD11b también indujo la expresión de ARNm inmunosupresor en los macrófagos (Fig. 1d). Del mismo modo, la adhesión de los macrófagos al sustrato VCAM-1 de la integrina α4β1 o la pérdida de adhesión mediante cultivo en suspensión promovieron la transcripción inmunosupresora murina y humana, mientras que la adhesión a superficies recubiertas con ICAM-1 promovió la transcripción inmunoestimuladora (Fig. 1e, f, Figura suplementaria 1h), lo que indica que la ligadura de CD11b controla la transcripción inmunoestimuladora de los macrófagos.

La pérdida de expresión de citoquinas proinflamatorias en los macrófagos Itgam-/- sugirió que CD11b puede regular la activación de factores de transcripción proinflamatorios, como NFκB. Descubrimos que los macrófagos Itgam-/- mostraban una menor fosforilación de NFκB en serina 536 (una indicación de menor activación19) en respuesta a la estimulación de LPS en comparación con los macrófagos WT, lo que sugiere que CD11b desempeña un papel en la activación de NFκB (Fig. 1g). Como otros estudios han implicado a CD11b en la promoción de las respuestas proinflamatorias de los monocitos y las células dendríticas a través de las interacciones directas del LPS con los dominios extracelulares de la integrina beta220,21, nuestros resultados indican que la activación y la señalización de CD11b desempeñan papeles clave en la regulación de la polarización de los macrófagos in vitro e in vivo.

El CD11b de los macrófagos regula el crecimiento de los tumores

Nuestros datos indican que los macrófagos derivados de la médula ósea y asociados a los tumores de Itgam-/ exhiben perfiles transcripcionales más inmunosupresores que los macrófagos WT. Para determinar si esta diferencia afecta al crecimiento del tumor, transferimos adoptivamente macrófagos derivados de la médula ósea o asociados al tumor de WT o Itgam-/ con células tumorales a ratones receptores WT o Itgam-/. Anteriormente, demostramos que los BMDM o TAMs inmunosupresores transferidos adoptivamente pueden estimular el crecimiento del tumor9,10. Sorprendentemente, los macrófagos Itgam-/- derivados de la médula ósea (Fig. 1h) así como los macrófagos Itgam-/- derivados del tumor (Fig. 1i) estimularon potentemente el crecimiento tumoral en comparación con los macrófagos WT tanto en ratones WT como Itgam-/. Como los macrófagos Itgam-/- presentan un perfil transcripcional inmunosupresor (Fig. 1b), y los tumores derivados de ratones Itgam-/- presentan un perfil transcripcional inmunosupresor general (Fig. 1j), estos datos sugieren que la expresión o activación de CD11b podría afectar al crecimiento tumoral general. De hecho, descubrimos que los tumores subcutáneos (LLC), ortotópicos (melanoma) y autóctonos (PyMT) crecían de forma más agresiva en Itgam-/- que en los ratones WT (Fig. 1k). Como los ratones Itgam-/- mostraron sustancialmente más CD4 + Foxp3 + Tregs y menos células T CD8+ en los tumores que los ratones WT (Figura Suplementaria 3a-b), nuestros estudios apoyan la conclusión de que CD11b juega un papel clave en la regulación de la respuesta inmune global en los tumores.

Estudios anteriores han demostrado que la isoleucina 332 en la molécula CD11b sirve como un interruptor alostérico que controla la activación y la forma del receptor de adhesión22. Para determinar si la activación de CD11b controla el desarrollo de tumores, generamos una cepa de ratón knockin de CD11b activada constitutivamente (C57BL/6 ITGAMI332G mediante la introducción de una mutación puntual I332G en el gen Itgam murino. Los ratones knockin I332G expresan niveles normales de CD11b en la superficie celular, tanto en monocitos como en granulocitos, y presentan niveles normales en todas las células sanguíneas (Figura suplementaria 3c-d). Los ensayos de adhesión in vitro con macrófagos derivados de la médula ósea de estos ratones mostraron que las células I332G expresan CD11b constitutivamente activo (Figura Suplementaria 3e). Es importante destacar que los ratones I332G Itgam knockin mostraron una reducción significativa del crecimiento del tumor LLC (Fig. 1k). Así, mientras que la supresión de CD11b estimula la polarización antiinflamatoria de los macrófagos, inhibe el reclutamiento de células T CD8+ y promueve el crecimiento tumoral, la activación de CD11b inhibe potentemente el crecimiento tumoral. Estos estudios indican que el CD11b de los macrófagos desempeña un papel funcional crítico en el control del crecimiento tumoral.

Las señales inmunosupresoras inhiben la expresión de CD11b

Para determinar si las señales asociadas al microambiente tumoral pueden alterar la expresión de CD11b y afectar posteriormente a la polarización de las células mieloides, evaluamos el efecto de los medios de los macrófagos (mCSF-, IL-4- e IFNγ/LPS) sobre la expresión de CD11b en la superficie celular de los macrófagos derivados de la médula ósea. Mientras que la citocina inmunosupresora IL-4 redujo la expresión de CD11b, los estímulos proinflamatorios IFNγ/LPS aumentaron la expresión superficial de CD11b en comparación con los niveles expresados en los macrófagos estimulados con mCSF (Figura suplementaria 4a-b). Además, el factor inmunosupresor TGFβ, pero no la IL-10, inhibió la expresión superficial de CD11b (figura suplementaria 4c); el TGFβ, la IL-4 y el medio condicionado de células tumorales (TCM) también suprimieron la expresión de ARNm de Cd11b (figura suplementaria 4d). Es importante destacar que el TGFβ y el MTC redujeron la expresión de la superficie celular de CD11b y estimularon la transcripción inmunosupresora, a la vez que inhibieron la transcripción inmunoestimuladora de una manera que fue revertida por el inhibidor del TGFβR1 SB525334 (Figura Suplementaria 4e-g). Estos datos indican que citocinas como TGFβ en el microambiente tumoral suprimen la expresión o activación de CD11b, promoviendo así la polarización inmunosupresora de los macrófagos.

El CD11b de los macrófagos regula la estabilidad de los vasos sanguíneos

Los macrófagos no sólo controlan las respuestas inmunitarias, sino también la angiogénesis y la desmoplasia, mediante la expresión de citocinas como el VEGF-A y el PDGF-BB, factores de crecimiento que regulan la célula endotelial y los músculos lisos vasculares/pericitos durante la angiogénesis, respectivamente2. Los vasos sanguíneos tumorales suelen estar formados por una única capa endotelial que carece de pericitos o células musculares lisas de soporte; estos vasos sanguíneos son más numerosos en los tumores que en los tejidos normales, pero están formados de forma aberrante y tienen una mala perfusión. Por el contrario, en los tumores con una proporción elevada de PDGF y VEGF, los vasos sanguíneos están revestidos por pericitos, células mesenquimales que estabilizan los vasos y promueven una mejor perfusión del tumor23,24,25,26,27. Estos tumores crecen más rápidamente que los tumores con proporciones más bajas de PDGF a VEGF, pero también responden mejor a la quimioterapia y a la terapia inmunológica debido a la mejor perfusión del tumor24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Dado que los macrófagos Itgam-/- mostraban una alta expresión del gen PDGF y una baja expresión del gen VEGF (Fig. 1a, b), examinamos los patrones de desarrollo de los vasos sanguíneos en los tumores Itgam-/- y WT. Una evaluación del patrón vascular en los tumores LLC y PyMT de ratones WT e Itgam-/ mostró que los tumores Itgam-/ presentaban menos vasos sanguíneos, más largos, con lúmenes más anchos y menos puntos de ramificación/campo que los tumores WT (Fig. 2a, b; Figura suplementaria 5a). Los tumores Itgam-/- tenían más vasos sanguíneos revestidos de pericitos/células musculares lisas Desmin+, NG2+ o SMA+ que los tumores WT (Fig. 2a-c; Figura suplementaria 5b). En consecuencia, estos vasos eran menos permeables en los ratones Itgam-/- que en los ratones WT, ya que se filtraba menos FITC-dextrano intravascular en el parénquima tumoral (Fig. 2a-d). Estos datos indican que la integrina CD11b desempeña un papel en el control de la maduración de los vasos sanguíneos. Encontramos que la expresión génica de PDGF-BB, pero no de VEGF-A, estaba fuertemente aumentada en los tumores (Fig. 2e; Figura suplementaria 5c). Es importante destacar que la expresión de la proteína PDGF-BB también fue elevada en los tumores Itgam-/- y en los macrófagos derivados del tumor en comparación con los tumores WT (Fig. 2f). En conjunto, estos datos sugieren que los macrófagos CD11b controlan la vascularización tumoral a través de la expresión constitutiva de niveles elevados de PDGF.

En apoyo de estas observaciones sobre el papel de CD11b en la neovascularización, encontramos que los ratones Itgam-/ exhibían un plexo vascular retiniano bien desarrollado (Fig. 2g, Isolectina B+, verde) al nacer (P1) en comparación con los ratones WT, que muestran una vasculatura retiniana no desarrollada que se expande progresivamente desde el día postnatal 1 (P1) hasta P9. El plexo vascular superficial estaba más desarrollado en los ratones Itgam-/- desde el día postnatal P1 hasta el día postnatal P9 que en los neonatos WT (Fig. 2g). Estos resultados indican que los macrófagos y la CD11b desempeñan un papel clave en el control del patrón vascular normal.

Para investigar si el PDGF-BB elevado es responsable de la mayor maduración vascular y del crecimiento tumoral en los ratones Itgam-/, tratamos a los ratones WT e Itgam-/ portadores de tumores LLC con imatinib, un inhibidor del receptor PDGF-B1. El tratamiento con imatinib suprimió el mayor crecimiento tumoral observado en los ratones Itgam-/- (Fig. 2h, i). También aumentó la densidad vascular y suprimió la normalización vascular en los ratones Itgam-/- (Fig. 2h, i). En conjunto, estos resultados apoyan el concepto de que la integrina CD11b modula el desarrollo vascular a través del control de la expresión de PDGF-BB.

CD11b regula la expresión de Let7a y c-Myc

CD11b puede controlar la polarización antiinflamatoria de los macrófagos a través de la activación de factores de transcripción como Stat3, que puede promover la expresión de factores inmunosupresores y proangiogénicos como Arginasa 1, Myc y VEGF37,38,39. Los macrófagos Itgam-/- presentan Stat3 fosforilada de forma constitutiva (Fig. 3a); los altos niveles de expresión de factores inmunosupresores en los macrófagos Itgam-/- se redujeron a los niveles de los macrófagos WT mediante el tratamiento con el inhibidor de Stat3 5,15-DPP (Fig. 3a). Sin embargo, sorprendentemente, la inhibición de Stat3 no afectó a los altos niveles de expresión de Il6 observados en los macrófagos Itgam-/- (Fig. 3a). Es importante destacar que la IL-6 puede activar directamente Stat338. Encontramos que la IL-6 promovía el mismo patrón de polarización inmunosupresora en células mieloides y macrófagos murinos y humanos que observamos en los macrófagos Itgam-/- (Fig. 3b). En conjunto, estos resultados sugieren que la IL6 autocrina puede impulsar la polarización inmunosupresora constitutiva observada en los macrófagos Itgam-/-. En apoyo de este concepto, la reducción de la IL6 disminuyó la expresión de la Pdgfb constitutiva en los macrófagos Itgam-/- (Fig. 3c). Dado que los TAM son una fuente importante de expresión de Il6 en los tumores15, estos resultados sugieren que CD11b sirve como freno natural a la supresión inmunitaria en parte a través del control de la transcripción de Il6 por parte de las células mieloides.

Fig. 3

CD11b promueve la estimulación inmunitaria mediada por miR-Let7a. a Expresión relativa de ARNm de factores proinflamatorios y antiinflamatorios en macrófagos WT (barras blancas) e Itgam-/- (barras azules) incubados con y sin el inhibidor de Stat3 5,15 DPP; recuadro, fosforilación de Stat3 en macrófagos WT e Itgam-/- (n = 2-3). b Expresión relativa de ARNm de factores proinflamatorios y antiinflamatorios en macrófagos derivados de la médula ósea humanos (barras blancas) y murinos (barras cian) estimulados con IL6 y en células mieloides totales derivadas de la médula ósea murina (barras azules) (n = 3); p < 0,05 con estas excepciones: mBMM (Ifng, Il12b); mCD11b+ (Arg1, Pdgfb, Il12b e Il1b); hBMM (Arg1, Ifng, Il1b). c Expresión relativa de ARNm de Il6 y Pdgfb en células WT e Itgam-/- transducidas con ARNsi sin silenciamiento (barras blancas o Il6 (barras azules) (n = 3). d Expresión relativa de Let7a en macrófagos murinos transducidos con ARNsi no silenciador (barras blancas) o Itgam (barras azules), macrófagos incubados con anticuerpos IgG de control (barras blancas) o neutralizantes anti-CD11b (barras azules), y macrófagos WT (barras blancas) o Itgam-/ (barras azules) (n = 3). e Curso temporal de la expresión de Let7a (izquierda) e Il6 (derecha) en células CD11b+ murinas WT sembradas sobre ICAM-1 (línea sólida azul) o mantenidas en suspensión (línea punteada negra) (n = 3). f Expresión relativa de miRNA Let7a e Il6 en macrófagos humanos adheridos a ICAM-1 (azul) o mantenidos en suspensión (blanco) (n = 3). g Expresión relativa de ARNm de factores inflamatorios en BMM WT e Itgam-/- transducidos con control (barras blancas), pre-miRNA Let7a (barras cian) o anti-miRNA Let7a (barras azules) (n = 3). h Expresión relativa de Pdgfb y Vegfa en BMM WT transducidas con control (barras blancas) o anti-miRNA Let7a (barras azules) (n = 3). i Curso temporal de la expresión de c-Myc en macrófagos WT (líneas negras) o Itgam-/- (líneas azules) estimulados con IL-4 o IFNγ + LPS (n = 3). j Curso temporal de la expresión de c-Myc y de la fosforilación de pSer62myc en macrófagos WT e Itgam-/. k Expresión relativa de ARNm de los miRNAs Let7a (barras blancas), Let7d (barras azules) y Let7f (barras cian) en macrófagos WT e Itgam-/ tratados con IL-4 + inhibidor de c-myc (n = 3). l Expresión relativa de ARNm de Il6, Arg1 y Pdgfb en macrófagos WT (barras blancas) e Itgam-/ (barras azules) estimulados con IL-4 y tratados con (barras azules) o sin (barras blancas) el inhibidor de c-Myc 10058-F4. Las barras de error indican sem. «n» indica réplicas biológicas. *p < 0,05 indica significación estadística determinada por la prueba t de Student para a, d-f, y Anova con prueba post-hoc de Tukey para b, g, k. Los datos de origen se proporcionan como archivo de datos de origen

La familia Let7 de microARNs puede controlar la expresión de Il6 en células tumorales e inflamatorias40,41. Los microARNs son ARNs no codificantes que modulan la expresión génica a nivel post-transcripcional interfiriendo en la traducción o estabilidad del ARN y pueden impactar dramáticamente en la inmunosupresión tumoral y en la angiogénesis42,43. Encontramos que la expresión del miARN Let7a se correlacionaba inversamente con la expresión de Il6 en macrófagos murinos y humanos (Figura suplementaria 6a-b). Por lo tanto, nos preguntamos si la pérdida de expresión de CD11b en los macrófagos afecta a la expresión de Let7a. La expresión de Let7a se redujo en los macrófagos transducidos con Itgam-/- y con ARNsi de Itgam y en presencia de anticuerpos neutralizantes de CD11b (Fig. 3d; Figura suplementaria 6c) de una manera que fue independiente de Lin28, una proteína de unión al ARN que escinde e inactiva Let7, ya que los niveles de Lin28 no se vieron afectados por la expresión o activación de CD11b (Figura suplementaria 6b, d-e). La ligadura de CD11b por ICAM-1 promovió la expresión de Let7a dependiente del tiempo, mientras que inhibió la expresión de Il6; a la inversa, la supresión de la adhesión inhibió la expresión de Let7a y promovió la expresión de Il6 tanto en macrófagos murinos como humanos (Fig. 3e, f). Es importante destacar que la expresión ectópica del miRNA Let7a (pre-miRNA) inhibió la expresión de genes inmunosupresores y estimuló la expresión de genes proinflamatorios en los macrófagos Itgam-/-, mientras que el anti-miRNA Let7a estimuló la expresión de genes inmunosupresores e inhibió la expresión de genes inmunoestimuladores en los macrófagos WT (Fig. 3g). De forma similar a la ablación de CD11b (Fig. 1a), el anti-miRNA Let7a estimuló la expresión de Pdgfb pero no tuvo ningún efecto sobre la expresión de Vegfa (Fig. 3h). En conjunto, estos resultados indican que la activación de CD11b promueve la expresión del miRNA Let7a, que a su vez inhibe la expresión de genes de macrófagos inmunosupresores mediada por IL6.

c-Myc, un factor de transcripción que regula la polarización de los macrófagos inmunosupresores, se une al promotor de Let7 y suprime su transcripción; curiosamente Let7 también puede suprimir la expresión de c-Myc44,45. La expresión de la proteína c-Myc y la fosforilación de la serina 62, que estabiliza el factor de transcripción46 , también se incrementaron en los macrófagos Itgam-/- en comparación con los macrófagos WT (Fig. 3j). A continuación, nos preguntamos si la inhibición de la función de cMyc podría promover la expresión de Let7 y, por tanto, alterar la polarización de los macrófagos. Es importante destacar que la expresión de Let7a, Let7d y Let7f se redujo en los macrófagos Itgam-/-; sin embargo, la inhibición farmacológica de c-Myc restauró la expresión de Let7 en los macrófagos Itgam-/- y revirtió el aumento de la expresión de genes inmunosupresores exhibidos por los macrófagos Itgam-/- (Fig. 3k, l). En conjunto, estos datos indican que la integrina CD11b funciona para suprimir la expresión de Myc y la polarización inmunosupresora de los macrófagos de una manera dependiente de Let7.

Debido a que Let7a inhibe la expresión de Pdgfb mediada por los macrófagos, investigamos el efecto de la expresión de Let7a en la neovascularización in vitro e in vivo. Se cultivaron células endoteliales y células musculares lisas vasculares adheridas a microperlas en geles de fibrina que contenían macrófagos WT o Itgam-/- transducidos con miRNA de control, pre-miRNA Let7a, anti-miRNA Let7a o siRNA Pdgfb-bb. Los macrófagos Itgam-/- estimularon la elongación de brotes que fue inhibida por la transducción de macrófagos con miRNA Let7a o siRNA Pdgfb (Fig. 4a, b; Figura suplementaria 6f). Por el contrario, la expresión del anti-miRNA Let7a en los macrófagos WT pero no en los Itgam-/- estimuló la elongación de los brotes (Fig. 4a, b; Figura Suplementaria 6f). Además, los macrófagos transducidos con anti-miR Let7a estimularon la formación de vasos sanguíneos maduros recubiertos de pericitos en Matrigel saturado de bFGF in vivo (Fig. 4c). En conjunto, estos estudios muestran que CD11b controla la neovascularización a través de la regulación de Let7a y la subsiguiente expresión de PDGF-BB.

Fig. 4

El microRNA let-7a de los macrófagos es necesario para la supresión del crecimiento tumoral. a, b Se cultivaron células endoteliales y células musculares lisas vasculares adheridas a perlas de microtransporte en geles de fibrina que contenían BMM WT o Itgam-/- transducidas con miRNA de control, pre-miRNA Let7a, anti-miRNA Let7a o Pdgf-bb siRNA. a Imágenes b histogramas de la longitud de los vasos CD31+ positivos (mm) (n = 10). c Inmunotinción de CD31 (verde) y SMA (rojo) de secciones de tapones de Matrigel saturados de bFGF cultivados in vivo que contienen BMM transducidas con miR de control (barras negras) o anti-miR Let7a (barras azules); cuantificación del porcentaje de vasos SMA+ por tapón de Matrigel (n = 25). d Esquema y gráfico de la administración dirigida de anti-miR Let7a en animales con tumores de LLC; volúmenes tumorales de animales tratados con anti-miRNA de control (línea negra) o anti-miRNA Let-7a (línea cian) (n = 10). e Expresión de Let7a en poblaciones celulares clasificadas a partir de células de sangre periférica y tumores de animales de control (barras negras) y tratados con Let7 anti-miRNA (barras cian) de d (n = 3). f Expresión relativa de ARNm de factores inflamatorios en macrófagos clasificados de d (n = 3). g Imágenes representativas de la co-localización CD31/Desmina y de la localización de FITC-Dextrano en los tumores tratados de d. h Cuantificación del porcentaje de co-localización CD31/Desmina (n = 30) y de la fuga de FITC-dextrano en los tejidos (n = 25). i Células CD4+ y CD8+/campo en tumores de animales transducidos con anti-miR de control (barras negras) o anti-miR let-7a (barras azules) (n = 25) barras de escala, 40 µm. j Representación esquemática del tratamiento quimioterapéutico en combinación con la administración dirigida de anti-miR-let7a. k Volúmenes y pesos finales de los tumores de LLC en animales transducidos con anti-miR de control (negro), anti-miR let-7a (azul), anti-miR de control /Gemcitabina (verde), y anti-miR let7a/Gemcitabina (rojo) (n = 10). La barra en las micrografías indica 50 µm. Las barras de error indican sem. «n» indica réplicas biológicas. *p < 0.05 indica significación estadística mediante la prueba t de Student para c-i y mediante Anova con prueba post-hoc de Tukey para j Los datos de origen se proporcionan como archivo de datos de origen

Let7a de células mieloides regula la progresión tumoral

Para comprobar el papel de Let7a en la regulación de la inmunosupresión tumoral y la neovascularización, administramos Let7a anti-miR a los tumores en nanopartículas dirigidas a células mieloides in vivo (Fig. 4d). Descubrimos que las nanopartículas dirigidas a la integrina αvβ3 fueron captadas específicamente por las células mieloides circulantes en animales normales y portadores de tumores (Figura suplementaria 7a-h). La administración del anti-miRNA Let7a estimuló el crecimiento del tumor de LLC, comparable al observado en los ratones Itgam-/- (Fig. 4d). Aunque Let7a se expresa en células inmunes y no inmunes en los tumores, encontramos que la entrega de anti-miR Let7a sólo inhibió la expresión de Let7a en los monocitos circulantes y en los macrófagos asociados al tumor, pero no en otras células asociadas al tumor (Fig. 4e). Es importante destacar que el anti-miRNA Let7a estimuló la expresión de genes inmunosupresores y proangiogénicos e inhibió la expresión de genes proinflamatorios en los tumores en comparación con los controles (Fig. 4f, Figura suplementaria 8a). El anti-miRNA Let7a también estimuló la normalización de los vasos sanguíneos en los tumores transfectados, ya que los vasos eran más largos, menos ramificados, fuertemente recubiertos de pericitos y menos permeables que los vasos de los tumores transfectados de control (Fig. 4g, h). Es importante destacar que el anti-Let7a también suprimió el reclutamiento de células T CD8+ a los tumores y aumentó el reclutamiento de células T CD4+ a los tumores (Fig. 4i). En conjunto, estos resultados indican que CD11b frena la supresión inmunitaria y la maduración vascular a través de su regulación del miARN Let7a. Estudios anteriores han demostrado que el aumento de la normalización vascular en los tumores puede mejorar la perfusión del tumor y promover la capacidad de respuesta a la terapia23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Para determinar si la normalización vascular inducida por el anti-miRNA Let7a podría mejorar la eficacia de la quimioterapia al aumentar la perfusión tumoral, tratamos a ratones portadores de tumores de LLC con la administración dirigida de anti-miRNA Let7a o miRNA de control en combinación con quimioterapia (gemcitabina) (Fig. 4j). Mientras que el anti-miRNA Let7a promovió el crecimiento del tumor de LLC, el anti-miRNA Let7a combinado con gemcitabina redujo sustancialmente el crecimiento del tumor, lo que concuerda con la idea de que la inhibición de Let7a aumenta la accesibilidad del tumor a la quimioterapia (Fig. 4k). De acuerdo con estos resultados, descubrimos que el tratamiento con gemcitabina de los ratones Itgam-/- suprimía el crecimiento del tumor más profundamente que el tratamiento con gemcitabina de los ratones WT (Figura suplementaria 8b). Dado que los Itgam-/- mostraban una mayor perfusión (menos fugas vasculares) que los ratones WT (Figura suplementaria 8c), estos estudios indican que CD11b, a través de sus efectos sobre el miRNA Let7a, desempeña un papel crítico en la regulación de las respuestas inmunitarias y vasculares del tumor.

El agonista de CD11b LA1 inhibe el crecimiento tumoral

Nuestros resultados sugirieron que la activación farmacológica dirigida de CD11b in vivo podría repolarizar los macrófagos asociados a los tumores, con la subsiguiente inhibición de la supresión inmunitaria del tumor y del crecimiento tumoral. Así pues, investigamos los efectos de una pequeña molécula agonista de CD11b, la leucadherina 1 (LA1)47,48 (Fig. 5a), sobre la polarización de los macrófagos y el crecimiento tumoral. LA1 estimuló la adhesión de células mieloides a sustratos recubiertos de ICAM-1 de una manera que fue inhibida por anticuerpos neutralizadores de anti-CD11b (Fig. 5b). El LA1 estimuló la expresión genética de la respuesta inmunitaria de los macrófagos, ilustrada por el aumento de la expresión de los ARNm de Il1b, Tnfa, Il12, Nos2 e Ifng (Figura suplementaria 9a). Como LA1 estimuló la expresión de Let7a e inhibió la expresión de Pdgfb e Il6 (Fig. 5c), estos resultados sugieren que LA1 podría estimular respuestas inmunitarias proinflamatorias que podrían inhibir el crecimiento del tumor in vivo. Para evaluar los efectos de LA1 en los macrófagos asociados a tumores in vivo, se aislaron macrófagos asociados a tumores10, se trataron con LA1 previamente y se coimplantaron con células tumorales de LLC. Los macrófagos tratados con LA1 inhibieron completamente el crecimiento del tumor (Fig. 5d, e) aunque LA1 no tuvo ningún efecto directo sobre la viabilidad de la LLC o de los macrófagos (Fig. 5e, f). Aunque LA1 no tuvo ningún efecto sobre el crecimiento de las células tumorales de mama CL66-Luc in vitro (Figura suplementaria 9b), LA1 redujo potentemente el crecimiento tumoral en los tumores de mama CL66-Luc implantados ortotópicamente de forma más eficaz que el taxol (Fig. 5g). LA1 también sinergizó con la irradiación para suprimir el crecimiento del tumor de mama CL66-Luc (Fig. 5h) y suprimió el crecimiento de tumores mamarios ortotópicos MDA-MB-231 humanos (Fig. 5i). Es importante destacar que LA1 inhibió el crecimiento de tumores de pulmón LLC murinos en ratones WT pero no en ratones Itgam-/-, lo que indica que LA1 actúa a través de la integrina CD11b para suprimir el crecimiento de los tumores (Fig. 5j, k).

Como el tratamiento con LA1 aumentó la presencia de macrófagos MHC-II +, típicamente considerados inmunocompetentes, y disminuyó la presencia de macrófagos CD206+, típicamente considerados inmunosupresores, en los tumores LLC y CL66-Luc (Figura suplementaria 9c-d), nuestros estudios sugieren que LA1 repolariza los macrófagos asociados al tumor. En consecuencia, descubrimos que LA1 inhibía la expresión de S100A8 y MMP9 en las células CD11b+ de los tumores LLC y también inhibía la expresión de arginasa1, S100A8 y MMP9 en los tumores CL66-Luc (Figura suplementaria 9e-f). Dado que estas proteínas son marcadores de macrófagos pro-tumorales, en conjunto estos estudios indican que LA1 probablemente inhibe el crecimiento tumoral al repolarizar los macrófagos asociados al tumor. De hecho, el tratamiento con LA1 aumentó la presencia de células T CD8 + en los tumores LLC y CL66-Luc (Figura suplementaria 10a-c). También observamos que el tratamiento con LA1 alteraba la neovascularización en los tumores al disminuir el número de vasos sanguíneos SMA + (Fig. 5l). Al mejorar el perfil inmunitario proinflamatorio de los tumores e inhibir la normalización vascular en los mismos, la pequeña molécula agonista de CD11b LA1 alteró significativamente la polarización de los macrófagos, aumentó el reclutamiento de células T CD8+ a los tumores e inhibió la progresión tumoral en modelos de ratón de cáncer murino y humano.

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