Le cellule del sistema immunitario presentano una potenziale capacità di eliminare le cellule tumorali senza arrecare danno alle cellule normali dell’organismo106. Diversi studi hanno infatti messo in evidenza la
capacità di queste cellule di riconoscere le cellule tumorali nelle prime fasi di sviluppo e di controllarne la crescita, in un processo chiamato immunosorveglianza107. L’abilità del sistema immunitario
nell’identificare le cellule cancerose risiede nel riconoscimento di specifici antigeni tumorali come, ad esempio, alcune proteine mutate o proteine self espresse in maniera anormale. Tuttavia, la bassa immunogenicità delle cellule tumorali, la quale deriva dal fatto che molti antigeni associati ai tumori sono antigeni self, rappresenta un forte ostacolo108. Inoltre, la progressione tumorale spesso è accompagnata da
una profonda soppressione del sistema immunitario che impedisce una vera e propria risposta antitumorale106. Per cercare di superare tale
ostacolo, si è pensato ad una serie di molecole in grado di modulare l’attività delle cellule del sistema immunitario in modo tale da potenziare la risposta immunitaria antitumorale. Tra queste molecole rientrano gli agonisti dei TLR7 come, ad esempio, il TMX-202. I principali meccanismi attraverso cui la stimolazione dei TLR7 può produrre una significativa risposta antitumorale sono:
1. Il potenziamento dell’immunità innata attraverso la stimolazione dei processi antitumorali innati come l’attivazione delle cellule NK, dei monociti e dei macrofagi e la produzione di citochine coinvolte nelle varie attività antitumorali.
2. Il potenziamento dell’immunità adattativa mediante l’attivazione dei linfociti T citotossici (CTL) e dei linfociti T helper.
Quando i TLR7 si attivano si assiste al reclutamento, sul loro dominio citoplasmatico TIR, della proteina adattatrice MyD88 (myeloid differentiation primary response gene 88). L’associazione del TLR7 con la proteina MyD88 stimola il legame delle molecole di segnalazione IRAK e dei fattori TRAF che formano un complesso di segnalazione che recluta le proteine TAK1 e TAB1. Tale complesso di segnalazione favorisce l’attivazione delle proteine chinasi MAPK e del complesso IKK. I membri della famiglia delle chinasi MAP fosforilano e attivano il fattore di trascrizione AP-1 mentre il complesso IKK è coinvolto nell’attivazione del fattore di trascrizione NF- κB (Figura 9). Entrambi i fattori di trascrizione promuovono la trascrizione dei geni coinvolti nella sintesi delle citochine pro infiammatorie109.
Nelle cellule dendritiche, responsabili della produzione della maggior parte degli interferoni di tipo I110, l’attivazione dei TLR7 induce la sintesi
di queste citochine attraverso un pathway MyD88 dipendente. In modo più specifico, la proteina adattatrice MyD88 forma un complesso con la chinasi IRAK1 la quale fosforila la proteina IRF7 (Figura 9). Una volta fosforilata, tale proteina promuove la trascrizione dei geni dell’INF di tipo I, attivando preferenzialmente i promotori del gene dell’INF-α 111.
Figura 9: Pathways intracellulari innescati dai Toll-like receptors 7.
I pathways di segnalazione pro infiammatori indotti dagli agonisti dei TLRs, attivano la risposta immunitaria innata e giocano un ruolo molto importante nell’attivazione e nella maturazione delle cellule dell’immunità adattativa. La connessione tra immunità innata ed adattativa è dunque parte integrante della segnalazione mediata dai TLRs e deriva dalla capacità dei fattori di trascrizione, come NF-κB e AP-1, di stimolare la produzione di diversi mediatori dell’infiammazione. Il fattore di trascrizione NF-κB, ad esempio, regola la trascrizione di geni che codificano per le citochine, le chemochine, le molecole di adesione e vari immunorecettori110. Gli
agonisti dei TLRs, di conseguenza, sono in grado di modulare l’attività delle varie cellule del sistema immunitario.
La segnalazione mediata dai TLRs può favorire l’attivazione dei macrofagi, caratterizzata dalla produzione di molecole pro infiammatorie e molecole ad azione anti microbica come l’ossido nitrico112. L’esposizione di molecole di adesione e la produzione
promuove invece il reclutamento leucocitario110.
Tuttavia, di fondamentale importanza risulta essere l’attivazione delle cellule dendritiche DC. Tali cellule, in seguito ad attivazione dei TLR7, vanno incontro a maturazione ed iniziano a secernere l’INF- α, importante modulatore della risposta immunitaria, assieme ad alcune citochine proinfiammatorie (TNF-α, IL-12). Gli INF di tipo I prodotti dalle cellule dendritiche sono in grado di attivare le cellule NK le quali, a loro volta, secernono l’INF-γ, potenziando l’attività dei macrofagi110. Inoltre, le DC rappresentano una delle
principali cellule presentanti l’antigene (APC) del nostro sistema immunitario. Una volta attivate, migrano a livello dei linfonodi ed esprimono il complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) assieme alle molecole costimolatorie (CD80/86). Ciò innesca l’attivazione dei linfociti T naive. I linfociti T CD8+ naive si differenziano in linfociti T citotossici (CTL), ovvero cellule effettrici, responsabili della morte diretta di specifiche cellule bersaglio. I linfociti T CD4+ naive, invece, in base a particolari stimoli, possono differenziarsi in linfociti T helper 1 (Th1) e linfociti T helper 2 (Th2)112. Le cellule Th1 secernono principalmente l’INF-γ mentre le
cellule Th2 rilasciano varie citochine come IL-4, IL-10 e IL-13.
Gli effetti che gli agonisti dei TLR7 hanno sui vari tipi di cellule del sistema immunitario può essere spiegato, in parte, dal rilascio degli interferoni di tipo I. Infatti gli INF di tipo I (INF-α e INF-β) rappresentano una classe di citochine molto importante non solo nella risposta infiammatoria ma anche in quella antitumorale. Una volta secreti, gli INF di tipo I regolano diverse attività biologiche, come rendere le cellule dell’organismo resistenti alle infezioni virali. Inoltre, questa classe di citochine gioca anche un ruolo importantissimo nella risposta antitumorale agendo sia indirettamente che direttamente. Ad esempio, gli INF di tipo I stimolano l’esposizione delle molecole del MHC, la maturazione delle DC e la produzione dell’INF-γ108. Per di più è stato osservato
che gli INF di tipo I promuovono la proliferazione e differenziazione delle cellule NK e dei linfociti T, il
reclutamento dei macrofagi e la produzione delle molecole costimolatorie111. Ma gli INF di tipo I sono anche in grado di agire
direttamente sulle cellule tumorali:
inibiscono la crescita cellulare influenzando l’attività di alcuni geni coinvolti nella sintesi proteica e nella
degradazione degli mRNA,
riducono l’espressione di recettori per i fattori di crescita,
regolano l’attività di alcune molecole coinvolte nella sopravvivenza cellulare e nell’apoptosi,
riducono l’espressione di oncogeni come il gene c-myc1 1 3.
Gli agonisti dei TLR7 esercitano un’immunostimolazione che favorisce, come osservato precedentemente, l’attivazione dei linfociti T e delle cellule NK. Questo aspetto è di fondamentale importanza nella lotta del sistema immunitario contro le cellule tumorali. Infatti, i linfociti T citotossici risultano essere degli elementi chiave nell’immunità antitumorale. Queste cellule sono in grado di causare la lisi delle cellule bersaglio114. Questa attività citolitica si esplica
attraverso la secrezione di granuli di perforina e di granzimi che agiscono sulle cellule target tra cui quelle che presentano specifici antigeni tumorali, ovvero antigeni espressi dalle cellule cancerose e non dalle cellule normali. Questi antigeni possono essere rappresentati da proteine cellulari espresse in maniera anomala (in seguito, ad esempio, ad una mutazione) o da proteine virali presenti nei tumori di origine virale106. Invece, i linfociti T helper, pur non
presentando in genere una marcata attività citotossica, sono comunque molti importanti nella regolazione dell’immunità antitumorale. Infatti queste cellule non solo possono stimolare i macrofagi e i linfociti B, ma cooperano con le cellule dendritiche nell’attivazione dei linfociti T citotossici mediante il rilascio
soprattutto di IL-2114.
Anche le cellule NK, come i linfociti T, svolgono un ruolo molto importante nell’immunosorveglianza. La maggior parte di queste cellule presenta una potente attività citotossica capace di eliminare le cellule bersaglio attraverso contatto diretto, in un processo definito citotossicità cellulo-mediata dipendente da anticorpi (ADCC)115. Le
cellule tumorali ad esempio, rappresentano uno dei bersagli principali delle cellule NK in quanto possono presentare molecole stress- indotte e bassi livelli di MHC di classe I116. Inoltre, le cellule NK
esprimono anche i cosiddetti death ligand (come FasL) ovvero dei ligandi che attivano vari recettori di morte presenti sulle cellule bersaglio. Ciò causa l’inizio di una cascata di segnalazione che si conclude con la morte della cellula target per apoptosi.