Identificazione di oncoantigeni nello Non Small Cell Lung Cancer : ROS1 come target per la vaccinazione a DNA

Il tumore al polmone rappresenta la principale causa di morte nei pazienti affetti da cancro; in particolare il carcinoma non a piccole cellule (non small cell lung cancer - NSCLC) risulta la neoplasia polmonare più comune. Numerosi studi suggeriscono che ROS1, un recettore orfano tirosin-chinasico, possa essere sia attivato da un riarrangiamento cromosomico che essere over-espresso in un sottogruppo di NSCLC. La mancanza di terapie efficienti nell'aumentare la sopravvivenza dei pazienti affetti da NSCLC ci ha stimolati a studiare l'efficacia di strategie di immunizzazione attiva contro ROS1 in modelli murini preclinci predittivi della progressione del NSCLC nell'uomo. Topi transgenici per la mutazione K-rasG12D sviluppano un NSCLC aggressivo, con una progressione legata all'età, che mima molto fedelmente le caratteristiche osservate in pazienti affetti da tumore polmonare. Mediante tecniche di risonanza magnetica non invasiva (MRI) abbiamo monitorato la progressione tumorale nei topi transgenici K-rasG12D. Il numero e la dimensione degli adenocarcinomi polmonari aumentano nel tempo e nel 25% dei topi è stata evidenziata la presenza di metastasi in differenti distretti anatomici. L'over-espressione di ROS1 a livello sia di RNA messaggero che di proteina è stata rilevata sia nei tumori primari che nelle metastasi di topi K-rasG12D. L'efficacia anti-tumorale di vaccini a DNA codificanti la sequenza murina (m) oppure umana (h) della proteina ROS1 è stata valutata. Topi sani sono stati vaccinati con i diversi costrutti e le cellule tumorali ROS1+ (KL-ROS1) sono state inoculate sotto cute: mentre nel 100% dei topi vaccinati con il plasmide vuoto di controllo pVAX il tumore ROS+ è cresciuto fino a raggiungere una dimensione di 10 mm di diametro, il 37% dei topi vaccinati con mROS e l'11% dei topi vaccinati con hROS hanno mostrato una totale regressione della massa tumorale. L'efficacia della vaccinazione a DNA contro mROS è stata valutata anche contro lo sviluppo di tumori polmonari spontanei in topi transgenici K-rasG12D. In topi K-rasG12D vaccinati con mROS è stata osservata una riduzione del volume tumorale e un aumento della sopravvivenza rispetto a topi transgenici vaccinati con pVAX. Inoltre, mediante l'analisi della componente immunitaria presente nell'infiltrato tumorale, è stato osservato un aumento significativo della percentuale di linfociti T γδ e macrofagi di tipo M2. Questo microambiente immunosoppressivo, in aggiunta all'espressione di PD-L1, ligando del recettore di morte programmata, da parte delle cellule tumorali, potrebbe essere responsabile della limitata efficacia della vaccinazione a DNA. L'identificazione di protocolli combinatoriali tra la vaccinazione a DNA contro ROS1 e le strategie per superare i meccanismi di immunosoppressione potrebbe migliorare positivamente il trattamento.

Lung cancer is the leading cause of cancer-related death for men and women; in particular, non small cell lung cancer (NSCLC) is the most common type of lung neoplasms. Several lines of evidence suggest that ROS1, an orphan receptor tyrosine kinase, is both activated by chromosomal rearrangement and over-expressed in a subset of NSCLC. The lack of effective strategies to increase the overall survival of NSCLC patients push us to study the efficacy of ROS1-immunotargeting by using active immunization in pre-clinical mouse models predictive of the human NSCLC progression. K-rasG12D transgenic mice develop aggressive NSCLC, displaying a stepwise, age-related progression, mimicking several features observed in lung cancer patients. Non-invasive magnetic resonance imaging (MRI) technique allowed us to follow lung cancer progression. The number and the size of lung adenocarcinomas increase during time and in 25% of KrasG12D mice distant metastases were found. Moreover, a significant over-expression of ROS1 mRNA and protein was observed both in the primary tumor and in the metastases of K-rasG12D mice. Anti-mouse (m) and anti-human (h) ROS1 DNA vaccines were tested to evaluate their anti-tumor efficacy. While in 100% of wild type mice vaccinated with the empty pVAX plasmid and challenged with ROS1+ (KL-ROS1) cells the tumors grew and reach the dimension of 10 mm mean diameter, in 37% and in 11% of mice vaccinated with mROS1 and hROS1 respectively, the tumor was rejected. Anti-mROS1 DNA vaccination was also tested against the development of autochthonous lung cancer. KrasG12D mice vaccinated with mROS1 vaccine display a reduced tumor burden and an increased survival as compared to those that were vaccinated with pVAX. A significant increase in the percentage of γδ T lymphocytes and M2-type macrophages in the tumor together with the expression of the programmed death-ligand 1 (PD-L1) by lung cancer cells could be responsible of the limited effectiveness of DNA vaccination. The identification of combinatorial strategies between DNA vaccination against ROS1 and the overcome of immunosuppressive mechanisms positively ameliorate the treatment.