A seleção natural ensinou células tumorais a escapar do sistema imunológico

O câncer é resultado de uma combinação entre fatores genéticos, gatilhos ambientais e o acaso. Pode se dizer ainda, que as células tumorais se desenvolvem a partir de uma correlação entre dois conceitos biológicos fundamentais: a hereditariedade e a evolução. Nesse contexto, o sistema imunológico pode exercer uma pressão seletiva sobre as células tumorais, induzindo mutações que conferem resistência, que serão transmitidas adiante. “É uma subversão patológica de Mendel e Darwin”, descreveu o escritor e cientista Sidartha Murkherjee [1].

Os 3 “Es” da imunoedição em câncer [2].

Fato é que os circuitos genéticos que possibilitam às células tumorais adquirirem novas características fenotípicas que promovem a subversão do sistema imunológico ainda não são bem compreendidos. Para entender melhor esse fenômeno, Keith A. Lawson e colaboradores publicaram recentemente um trabalho, utilizando uma aplicação tecnológica baseada em CRISPR, capaz de realizar uma varredura global no genoma de células tumorais em busca de genes chaves relacionados a esse escape.

O sistema CRISPR foi descrito pela primeira vez no ano 1987 pelo grupo do Dr. Yoshizumi Ishino, que por mera ocasionalidade clonou uma série de sequências repetidas interespaçadas com sequencias espaçadoras, ao estudar o gene responsável pela conversão da fosfatase alcalina em E. coli. Mais tarde, no início dos anos 2000, descobriu-se que o CRISPR funciona como o equivalente a um sistema imune adaptativo em bactérias. Doze anos depois, Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, desvendaram como o sistema CRISPR-Cas9 poderia ser usado como uma ferramenta de “cortar e colar” para edição genética, e por isso foram laureadas com o prêmio Nobel de 2020 [2].

Os autores desse trabalho utilizaram uma aplicação recente da tecnologia CRISPR-Cas9, que possibilita um rastreamento global ao nocautear múltiplos genes alvo a partir da construção de uma biblioteca de RNAs-guia (gRNAs). Esse rastreamento teve como alvo cerca de 19 mil genes codificadores de proteínas relacionadas à proliferação celular e à evasão de respostas mediadas por linfócitos T citotóxicos (CTLs). Essa abordagem possibilitou a caracterização fenotípica de seis diferentes linhagens de células tumorais de camundongo, em um ambiente de pressão seletiva exercido na presença de CTLs. No modelo experimental, as células tumorais modificadas expressam constitutivamente os antígenos hemaglutinina (HA) ou ovalbumina (Ova) e a endonuclease Cas9. Em seguida, essas células foram transduzidas com a biblioteca de gRNA, e submetidas a pressão seletiva mediada pelos CTLs antígeno-específicos [3].

Mapeamento de genes envolvidos na evasão de CTL pelas células tumorais[4]

A partir do sequenciamento “profundo” ou “deep sequence”, os autores avaliaram as populações de células tumorais nas quais os gRNAs estavam “enriquecidos” ou “esgotados” na comparação às células não tratadas. Eles reafirmaram o papel central de genes já previamente identificados como supressores da resposta mediada por interferon tipo II (Ptpn2, Socs1 e Adar1). Adicionalmente, um gene não associado à via de interferon, chamado Fitm2, que é associado ao metabolismo lipídico, se mostrou fundamental para a sobrevivência celular após exposição ao IFNγ produzido pelas CTLs. O mais interessante foi o papel crítico de genes relacionados à via de autofagia (Atg3, Atg5, Atg7, Atg10, Atg11, Atg12), na resistência das células tumorais à citotoxicidade induzida por IFNγ e TNF [3].

O mapeamento das interações genéticas baseadas nas triagens com CRISPR mostraram como efeitos pleiotrópicos relacionados à via autofágica controlam a evasão intrínseca de células tumorais. Em um ambiente de pressão seletiva exercida por CTLs, essas interações genéticas moldam o fenótipo das células tumorais, promovendo o escape da resposta imune. Sabemos que o processo evolutivo que confere a capacidade do tumor de subverter a ação efetora de células imunológicas no microambiente tumoral é multifatorial. Sendo assim, no que diz respeito a imunoterapias em câncer, que têm como alvo um único gene, é preciso considerar efeitos pleiotrópicos em busca de uma melhor eficácia.

Referências:

[1]. Sidartha Mukherjee. "The Gene: An Intimate History". Retrieved 17 May 2016.

[2]. Dunn, G., Bruce, A., Ikeda, H. et al. Cancer immunoediting: from immunosurveillance to tumor escape. Nat Immunol 3, 991–998 (2002). doi.org/10.1038/ni1102-991

[3]. Ishino Y, Krupovic M, Forterre P. History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology. J Bacteriol. 2018. doi: 10.1128/JB.00580-17.

[4]. Lawson KA, Sousa CM, Zhang X, Kim E, Akthar R, Caumanns JJ, Yao Y, Mikolajewicz N, Ross C, Brown KR, Zid AA, Fan ZP, Hui S, Krall JA, Simons DM, Slater CJ, De Jesus V, Tang L, Singh R, Goldford JE, Martin S, Huang Q, Francis EA, Habsid A, Climie R, Tieu D, Wei J, Li R, Tong AHY, Aregger M, Chan KS, Han H, Wang X, Mero P, Brumell JH, Finelli A, Ailles L, Bader G, Smolen GA, Kingsbury GA, Hart T, Kung C, Moffat J. Functional genomic landscape of cancer-intrinsic evasion of killing by T cells. Nature. 2020 doi: 10.1038/s41586-020-2746-2.