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Vol. 89. Núm. 5.
Páginas 221-231 (Mayo 1998)
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Las células dendríticas como punto clave en la inmunoterapia antitumoral.
Dendritic cells as a keystone to antitumoral immunotherapy
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Rafael Botella Estrada, Onofre Sanmartín Jiménez, Carlos Guillén Barona
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La respuesta inmune celular es la principal implicada en la defensa frente a los tumores. Entre las causas responsables de la insuficiencia del sistema inmune para detener la progresión tumoral se encuentra una defectuosa presentación antigénica. Los avances en el conocimiento del sistema inmune han llevado a desarrollar varias estrategias para solventar este problema. Una posibilidad radica en la transferencia de genes a las células tumorales para que éstas expresen moléculas que mejoran la presentación antigénica (molécula coestimuladora B7) o moléculas como el factor estimulador de las colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) que atraen hacia el área tumoral a células presentadoras de antígenos (APC) como son las células dendríticas. Una segunda estrategia consiste en preparar in vitro células dendríticas cultivándolas en presencia de GM-CSF y exponiéndolas a péptidos antigénicos tumorales, de forma que posean actividad antitumoral específica.
Palabras clave:
Células presentadoras de antígenos
Células dendríticas
Transfección
Citocinas
Moléculas coestimuladoras
The cellular immune response is the main line of defense against tumors. A defective antigen presentation is one of the causes for the inability of the immune system to reject a tumor. Recent advances in the knowledge of the immune system have led to the design of several strategies to improve antigen presentation. One possibility consists in the transfection of neoplastic cells with genes coding for molecules that improve antigen presentation (costimulatory molecule B7), or molecules, as the granulocyte macrophage colonystimulating factor (GM-CSF), that attract and activate antigen presenting cells (APC) in the tumoral area. A second strategy is based on the in vitro preparation of dendritic cells capable of inducing a specific antitumoral response, through the addition of GM-CSF to the culture medium and pulsing them with tumoral antigenic peptides.
Keywords:
Antigen presenting cells
Dendritic cells
Transfection
Cytokines
Costimulatory molecules
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Actas Dermosifiliogr., 1998;89:221-231

REVISIONES


Las células dendríticas como punto clave en la inmunoterapia antitumoral

RAFAEL BOTELLA ESTRADA

ONOFRE SANMARTÍN JIMÉNEZ

CARLOS GUILLÉN BARONA

Servicio de Dermatología.

Instituto Valenciano de Oncología

Correspondencia:

RAFAEL BOTELLA ESTRADA.

Servicio de Dermatología.

Instituto Valenciano de Oncología.

C/. P. Beltrán Báguena, 8.

46009 Valencia

Aceptado el 9 de noviembre de 1997.


Resumen.--La respuesta inmune celular es la principal implicada en la defensa frente a los tumores. Entre las causas responsables de la insuficiencia del sistema inmune para detener la progresión tumoral se encuentra una defectuosa presentación antigénica. Los avances en el conocimiento del sistema inmune han llevado a desarrollar varias estrategias para solventar este problema. Una posibilidad radica en la transferencia de genes a las células tumorales para que éstas expresen moléculas que mejoran la presentación antigénica (molécula coestimuladora B7) o moléculas como el factor estimulador de las colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) que atraen hacia el área tumoral a células presentadoras de antígenos (APC) como son las células dendríticas. Una segunda estrategia consiste en preparar in vitro células dendríticas cultivándolas en presencia de GM-CSF y exponiéndolas a péptidos antigénicos tumorales, de forma que posean actividad antitumoral específica.

Palabras clave: Células presentadoras de antígenos. Células dendríticas. Transfección. Citocinas. Moléculas coestimuladoras.

Abstract.--The cellular immune response is the main line of defense against tumors. A defective antigen presentation is one of the causes for the inability of the immune system to reject a tumor. Recent advances in the knowledge of the immune system have led to the design of several strategies to improve antigen presentation. One possibility consists in the transfection of neoplastic cells with genes coding for molecules that improve antigen presentation (costimulatory molecule B7), or molecules, as the granulocyte macrophage colonystimulating factor (GM-CSF), that attract and activate antigen presenting cells (APC) in the tumoral area. A second strategy is based on the in vitro preparation of dendritic cells capable of inducing a specific antitumoral response, through the addition of GM-CSF to the culture medium and pulsing them with tumoral antigenic peptides.

Botella Estrada R, Sanmartín Jiménez O, Guillén Barona C. Dendritic cells as a keystone to antitumoral immunotherapy. Actas Dermosifiliogr 1998;89:221-231.

Keywords: Antigen presenting cells. Dendritic cells. Transfection. Cytokines. Costimulatory molecules.


INTRODUCCIÓN

Existe actualmente la convicción entre los investigadores en el tema del cáncer de que la respuesta inmune celular es la principal implicada en el reconocimiento y destrucción de las células tumorales. Sin embargo, parece de entrada una visión simplista excluir a la inmunidad humoral o pensar que ésta no tiene ninguna función en la respuesta ante el cáncer. Prueba de que las cosas no son así es la existencia de líneas de investigación que persiguen la creación de anticuerpos dirigidos contra las células tumorales. Pero incluso en estos casos, se ha buscado asimismo la estimulación de la respuesta celular cooperadora como una forma de potenciar y mantener en el tiempo la producción de anticuerpos (1, 2).

Varios grupos de trabajo se encuentran centrados en la actualidad en el desarrollo de modelos para potenciar la respuesta inmune antitumoral con el objetivo común de mejorar la presentación de los antígenos a los linfocitos T. La hipótesis subyacente en estos trabajos es que la falta de reconocimiento de los antígenos tumorales es una de las causas de la ausencia de respuesta o tolerancia ante las células tumorales y en última instancia del cáncer (3). Dado que el melanoma es uno de los tumores en los que la respuesta inmune juega un papel más destacado, un gran número de los trabajos experimentales en inmunoterapia del cáncer se están realizando en el melanoma.

La presentación de antígenos se lleva a cabo fundamentalmente por las células presentadoras de antígenos profesionales (linfocitos B, macrófagos y células dendríticas), aunque otras células como los queratinocitos o las células endoteliales pueden también adquirir esta capacidad cuando son estimuladas por ciertas citocinas (4). Las células dendríticas suelen tomarse como paradigma de las células presentadoras de antígenos profesionales. Son células derivadas de la médula ósea y tienen la capacidad de activar inmunológicamente con gran eficiencia a las células T naive (mantendremos el término naive para referirnos a aquellos linfocitos que no han entrado en contacto con el antígeno para el cual se encuentran definidos). Por tanto, estas células tienen un papel fundamental en la iniciación de las respuestas inmunes mediadas por linfocitos T. Podemos distinguir seis tipos de células dendríticas dependiendo de su ubicación: células de Langerhans en la epidermis, dendrocitos dérmicos en la dermis, células dendríticas intersticiales de los órganos parenquimatosos, células veladas de los vasos linfáticos, células dendríticas circulantes en sangre periférica y células dendríticas reticulares interdigitantes en las áreas linfoides T de los ganglios linfáticos y del bazo (5). Las células dendríticas se encuentran localizadas en todos los órganos, excepto en el cerebro y la córnea, cumpliendo su papel de presentación antigénica. El prototipo de célula dendrítica, utilizado en multitud de estudios sobre la función de este grupo celular, es la célula de Langerhans epidérmica. La idea actual es que los diferentes tipos de células dendríticas están interrelacionados y representan diferentes etapas de diferenciación de una misma línea celular originada en la médula ósea. E1 progenitor inmediato de las células dendríticas no se conoce con seguridad; según algunos autores, derivaría de la misma línea que los monocitos y neutrófilos (6), según otros compartiría progenitor con los linfocitos T, B y NK (7), o incluso podría diferenciarse a partir de los propios monocitos (8). Aunque no nos ocuparemos de ellas en esta revisión, existe otro tipo de células dendríticas llamadas células dendríticas foliculares que se encuentran localizadas en los centros germinales de las áreas linfoides B de los ganglios linfáticos y el bazo. Su función es presentar antígenos a los linfocitos B, y, al parecer, no derivan del mismo progenitor que el resto de las células dendríticas.

Con respecto al funcionamiento de la inmunidad celular, los linfocitos T no reconocen a sus antígenos en su forma nativa, sino que éstos deben haber sido previamente procesados en el interior de las células, y presentados en la superficie celular en el contexto de las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) (9). Los linfocitos T sólo se activan cuando reconocen la porción peptídica adecuada, pero siempre y cuando ésta venga presentada por la molécula MHC correcta, ya que el reconocimiento antigénico se produce por contacto celular directo, de forma que el linfocito T debe reconocer una porción de la molécula MHC junto con el antígeno para inducir la respuesta inmune. Existe, por tanto, una restricción en la presentación antigénica determinada por el haplotipo MHC de cada sujeto.

Los encargados de la destrucción final de las células tumorales son los linfocitos T citotóxicos CD8+ cuando reconocen las porciones peptídicas antigénicas (epitopos) asociadas a las moléculas MEIC-I adecuadas en la superficie de las células (10). Todas las células nucleadas del organismo poseen en su superficie moléculas MHC-I y exhiben asociadas a ellas un «muestreo» de porciones peptídicas de sus propias proteínas intracelulares. Cuando se produce una infección viral o una alteración neoplásica en una célula, los linfocitos T citotóxicos reconocerán como extraños algunos de los péptidos asociados a las moléculas MHC-I de esas células y procederán a su destrucción. Pero los linfocitos CD8+ necesitan de la ayuda que les prestan los linfocitos T colaboradores CD4+ mediante las citocinas que éstos vierten en el medio cuando están activados. A su vez, los linfocitos T CD4+ se activan y producen citocinas sólo después de haber reconocido a los antígenos tumorales que les vienen presentados en asociación con las moléculas MHC-II por las células presentadoras de antígenos (APC por seguir con la abreviatura inglesa a partir de antigen presenting cells que se encuentra en la mayoría de artículos). Las APC ofrecen en su superficie a los linfocitos T no sólo los antígenos tumorales, sino también unas moléculas denominadas coestimuladoras que se acoplan con unos receptores presentes en los linfocitos T. La molécula coestimuladora que mejor se conoce se denomina B7, y se une a dos receptores diferentes denominados CD28 y CTLA-4 en los linfocitos T (11-14). Únicamente cuando el linfocito T recibe estas dos señales (reconocimiento del antígeno y señal coestimuladora) resulta activado. Cuando falta la señal coestimuladora se produce anergia o la célula entra en apoptosis. Sin embargo, es importante mencionar que una vez que los linfocitos T específicos de un determinado antígeno han resultado activados por las células dendríticas esos mismos linfocitos T activados ya no requieren la señal coestimuladora y pueden responder a otros tipos de APC que les presenten el complejo MHC-péptido adecuado.

Las APC juegan, por tanto, un papel crucial en la activación del brazo cooperador de la respuesta inmune, aunque existen evidencias recientes, que comentaremos más adelante, según las cuales también podrían activar directamente a los linfocitos efectores citotóxicos CD8+.

Numerosos investigadores se encuentran empeñados en determinar cuáles son los antígen os de las células de melanoma que llevan a la instauración de una respuesta inmune celular efectiva frente a este tumor y, de hecho, actualmente se conocen varios de estos antígenos (15). Sin embargo, la pregunta que surge es por qué si estos antígenos están presentes en muchos melanomas, el sistema inmune del paciente no es capaz de reconocerlos y destruir acto seguido a las células tumorales. Esta incapacidad para reconocer a las células tumorales se denomina tolerancia y aunque existen varias posibles explicaciones para este fenómeno, una de las mejor estudiadas es una deficiente presentación de los antígenos tumorales (16). En este trabajo resumimos diferentes estrategias para estimular la respuesta inmune antitumoral con el denominador común de que todas ellas buscan, aunque de distintas maneras, potenciar la presentación antigénica. Mencionaremos aquí tres propuestas que según nuestra opinión son las más relevantes en este intento (Fig. 1).

FIG. 1.--Inducción de inmunidad antitumoral mejorando la presentación antigénica (3). A: La transfección de las células tumorales con GM-CSF induce una respuesta inmunitaria mediada por linfocitos T CD4+ y CD8+ contra las células tumorales no transfectadas. B: La transfección de las células tumorales con B7 lleva a la destrucción de las células tumorales transfectadas y al establecimiento de una inmunidad mediada por linfocitos T CD8+ que son capaces de reconocer y destruir a las células tumorales no transfectadas. C: Las células dendríticas estimuladas con GM-CSF y expuestas a antígenos tumorales in vitro son capaces de generar una inmunidad protectora frente a un determinado tumor.

ESTIMULACION DE LAS CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS CON EL FACTOR ESTIMULADOR DE LAS COLONIAS DE GRANULOCITOS X MACROFAGOS (GM-CSF)

El GM-CSF posee múltiples actividades biológicas incluyendo su capacidad para estimular la proliferación y diferenciación hacia granulocitos y macrófagos maduros de las células progenitoras multipotenciales de la médula ósea (17, 18). Además se ha comprobado que el GM-CSF estimula la capacidad fagocítica y citolítica de los macrófagos (19, 20), y potencia la destrucción de las células tumorales mediada por anticuerpos por parte de los monocitos y neutrófilos (21, 22).

Entre las funciones del GM-CSF nos interesa especialmente su relación con las células dendríticas presentadoras de antígenos. Las células de Langerhans constituyen el prototipo de las células dendríticas y un gran número de estudios sobre las funciones de éstas se han realizado con células de Langerhans. Las principales funciones de estas células son el procesamiento y presentación de antígenos como requisito fundamental para iniciar una repuesta inmune de células T. Las células de Langerhans recién aisladas de la piel, que pueden considerarse equivalentes a las células de Langerhans residentes en la epidermis, son muy eficientes como procesadoras de antígenos proteicos originando complejos inmunogénicos péptido-molécula MHC-II. Sin embargo, en este momento no son buenas estimuladoras de los linfocitos T naive (mantendremos este término para referirnos a aquellos linfocitos T que no han entrado en contacto con el antígeno para el que se encuentran determinados y por tanto no han respondido frente a él, a diferencia de los linfocitos efectores y de memoria). Se ha comprobado con células de Langerhans que las células dendríticas no poseen estas dos funciones de forma simultánea, sino que recién aisladas de la piel son muy eficientes en su función de procesamiento antigénico, mientras que al mantenerlas en cultivo se producen cambios fenotípicos y funcionales en ellas que las llevan a «madurar», convirtiéndose en potentes estimuladoras de las células T naive a la vez que pierden gran parte de su capacidad para procesar antígenos (23). Pues bien, una de las funciones mejor conocidas de GM-CSF es su papel como inductor de la maduración de las células presentadoras de antígenos de la línea dendrítica, células de Langerhans en potentes activadores de los linfocitos T (24-28).

La maduración funcional de las células dendríticas y la adquisición de la capacidad para activar a los linfocitos T se ha visto que se encuentra relacionada con un aumento en la expresión de las moléculas coestimuladoras B7-1 y B7-2 por parte de las propias células dendríticas (29). Como se ha señalado anteriormente, estas moléculas desempeñan un papel fundamental en la activación de los linfocitos T naive de forma que la ausencia de la señal transmitida por el acople de la molécula coestimuladora B7 con sus receptores en los linfocitos T (CD28 y CTLA-4) puede generar anergia, aun cuando el linfocito T pueda estar reconociendo un antígeno tumoral que le es presentado asociado a la molécula MHC adecuada. Se ha comprobado en estudios in vitro que la adición de GM-CSF al medio de cultivo de células dendríticas produce un fuerte incremento en su expresión de las moléculas B7-1 y B7-2 (29). Por ello, las evidencias actuales apuntan a que la activación funcional producida por el GM-CSF en las células dendríticas se encuentra relacionada, al menos parcialmente, con un aumento en la expresión de las moléculas del grupo B7.

En segundo lugar, GM-CSF se ha demostrado capaz de promover la migración de las células dendríticas. Kaplan et al han demostrado que la inyección intradérmica de GM-CSF recombinante produce una acumulación local de células de Langerhans en la dermis (30). Tazi et al corroboraron estos datos al encontrar que en los pulmones se producía también una acumulación de células dendríticas en respuesta a la producción local de GM-CSF (31). Este estudio halló una correlación directa entre el número de células dendríticas que se encuentran infiltrando un carcinoma pulmonar y la producción local de GM-CSF.

Por tanto, existen diversas evidencias que apoyan el papel crucial que juega el GM-CSF en el establecimiento de una respuesta inmune mediada por células a través de la acumulación local y activación funcional de las células presentadoras de antígenos. Estos hechos han llevado a suponer que el microambiente de citocinas presente en la zona tumoral juega un papel fundamental para la atracción y activación de las APC y por tanto para el establecimiento de una respuesta inmune potente. Para explorar esta hipótesis se han realizado numerosos estudios transfiriendo a las células tumorales los genes de diversas citocinas. La transferencia de genes o transfección consiste en introducir en las células tumorales el gen de la citocina en cuestión de tal forma que las células así modificadas produzcan y viertan en su medio grandes cantidades de esa citocina. El trabajo que mejor ha estudiado y comparado la capacidad de las distintas citocinas para estimular una respuesta inmune antitumoral fue el publicado por Dranoff et al en 1994 (32). Estos autores transfectaron la línea celular murina de melanoma B16 con un panel de citocinas y estudiaron tanto su efecto en el desarrollo tumoral como su capacidad para estimular una respuesta inmune sistémica en los animales frente a las células tumorales. La mencionada línea celular de melanoma no induce inmunidad por sí sola como se demuestra en ratones inyectados con células de melanoma irradiadas. De todas las citocinas con las que se transfectó a las células tumorales, GM-CSF fue la que consiguió una respuesta inmune sistémica más efectiva de forma que los ratones vacunados con células de melanoma transfectadas con GM-CSF e irradiadas quedaban protegidos frente a una dosis letal de células de melanoma de la línea original.

Posteriormente, otro grupo de investigación en el que se incluye uno de los autores de este trabajo, confirmó estos mismos resultados en otra línea celular murina de melanoma, HFH18, que al igual que B16 no expresa de forma constitutiva moléculas MHC para la presentación antigénica (33-36). Con respecto al mecanismo de acción de GM-CSF en este modelo, demostraron que en los primeros días tras la inyección con células de melanoma transfectadas con GM-CSF se produce la atracción de gran número de neutrófilos y eosinófilos hacia el foco de células tumorales. En esos momentos y en días posteriores, las tinciones inmunohistoquímicas pusieron de relieve un denso infiltrado de células dendríticas y de linfocitos CD4 entre las células tumorales, y además una proporción importante de las células inflamatorias, probablemente células dendríticas, expresaban en su superficie la molécula coestimuladora B7-2, lo cual puede tomarse como prueba de su activación funcional. Estos experimentos condujeron a la siguiente hipótesis respecto al mecanismo de acción de GM-CSF: En los momentos iniciales se produce un gran infiltrado inflamatorio en las zonas tumorales en donde predominan los neutrófilos; esto conduce a la destrucción de un gran número de células tumorales y por tanto a la liberación de fragmentos antigénicos que son captados por las células dendríticas presentadoras de antígenos que han sido atraídas hacia el foco tumoral por el GM-CSF y han resultado estimuladas en cuanto a su capacidad activadora de los linfocitos T también debido al GM-CSF.

MODIFICACION DE LAS PROPIAS CÉLULAS TUMORALES PARA QUE EXPRESEN MOLÉCULAS COESTIMULADORAS

La molécula coestimuladora B7 ha generado gran interés recientemente. Esta molécula fué originariamente descrita como un antígeno de activación de los linfocitos B. Posteriormente se han descrito dos diferentes moléculas B7, a las que se ha denominado B7-1 y B7-2 (11, 12). Además de los linfocitos B, el resto de las células presentadoras de antígenos profesionales, macrófagos y células dendríticas, también expresan la molécula B7.

Con respecto al modo de acción del B7, ya hemos mencionado que para que ocurra la activación de los linfocitos T CD4+ se precisa, además de la señal péptido/MHC-II, una segunda señal o señal coestimuladora. En caso contrario, si sólo existe la señal ofrecida por el antígeno tumoral asociado al MHC-II aparece anergia. La unión entre el B7 y sus receptores genera un aumento en la producción de citocinas por parte de los linfocitos cooperadores CD4+.

La molécula B7 se une a dos receptores que se encuentran en la superficie de los linfocitos T, a los que se ha denominado CD28 y CTLA-4. Los estudios más recientes relativos al funcionamiento de la molécula coestimuladora B7 han encontrado la existencia de un delicado balance en la señal que esta molécula genera dependiendo del receptor que resulte mayormente ocupado. Así, la unión de B7 al receptor CD28 transmite una señal estimuladora positiva que lleva a la activación del linfocito T. A su vez, CTLA-4 funciona como un freno enviando señales inhibidoras cuando se une a la molécula B7 y, por tanto, desactivando a los linfocitos T (13, 14, 37). Por tanto, la activación de las células T depende del balance existente entre las señales mandadas por cada uno de estos receptores.

La importancia de la señal «coestimuladora» proporcionada por la molécula B7 se ha puesto de manifiesto en los últimos años y ha llevado a diseñar experimentos de terapia génica con células tumorales transfectadas con el gen que codifica esta molécula. Los experimentos realizados con células de melanoma han arrojado resultados muy esperanzadores (38, 39). Townsend y Allison publicaron en 1993 un trabajo en el que realizaron la transfección de una línea celular murina de melanoma que expresaba de forma constitutiva MHC-I y II (K1735) con el gen de la molécula B7 (39). Sus resultados mostraron que la exposición previa de los ratones a células de melanoma transfectadas con B7 les protegía de forma muy efectiva ante una posterior inoculación con las mismas células de melanoma no transfectadas y viables. La deplección de linfocitos CD4 afectaba mínimamente a la capacidad de los ratones para impedir el crecimiento de las células tumorales transfectadas; sin embargo, la deplección de linfocitos CD8 facilitaba el crecimiento de las células transfectadas y la formación de tumores similares a los producidos por las células no transfectadas. Los autores concluyeron que la molécula B7 puede coestimular directamente a los linfocitos CD8, con independencia de la presencia de linfocitos CD4.

Sin embargo, en otros sistemas experimentales tumorales, la inmunidad antitumoral depende, parcial o completamente, de la activación de los linfocitos T CD4+. Debido a que la mayoría de tumores no expresan las moléculas MHC-II, la transfección de las células tumorales con la molécula coestimuladora B7 no basta para activar el brazo cooperador de los linfocitos T. En estos casos, la doble transfección de las células tumorales con MHC-II y B7 ha conseguido inducir una respuesta inmune antitumoral efectiva (40).

INMUNIZACION CON CÉLULAS DENDRITICAS PREVIAMENTE EXPUESTAS A ANTIGENOS TUMORALES Y ESTIMULADAS CON GM-CSF

Las células dendríticas son leucocitos originados en la médula ósea cuya principal función es la presentación antigénica e iniciación de las respuestas inmunológicas mediadas por células T, y en este cometido son más potentes que el resto de las células presentadoras de antígenos (41). Para realizar adecuadamente su función, las células dendríticas se encuentran localizadas en el organismo en las zonas de entrada de antígenos. Allí realizan la función de captura de los antígenos, posteriormente los procesan en su interior y finalmente durante varios días los exhiben en su superficie en la forma adecuada para estimular a los linfocitos T, es decir asociados con las moléculas MHC y además expresando las moléculas coestimuladoras y de adhesión necesarias. Una vez que los antígenos son captados, las propiedades migratorias de las células dendríticas les permiten movilizarse desde las zonas en donde entraron en contacto con el antígeno hasta zonas ricas en linfocitos T, en donde, por decirlo de alguna manera, enseñan ese antígeno a un gran número de linfocitos T circulantes hasta llegar a seleccionar aquel clon o clones con reactividad específica frente al antígeno en cuestión. Esto, a su vez, fomenta la salida de los linfocitos T activados, específicos de ese antígeno, hacia la periferia para actuar como efectores.

Ya se ha mencionado que las células de Langerhans recién aisladas de la piel son muy eficientes en su función de procesamiento antigénico (captación de antígenos y procesamiento de éstos, producción de moléculas MHC y finalmente formación de complejos péptido-MHC), pero no así en lo que respecta a la capacidad de presentación de antígenos y activación de los linfocitos T. Sin embargo, cuando se mantienen en cultivo, y principalmente bajo la acción de GM-CSF, las células de Langerhans sufren un proceso de maduración en el cual pierden la capacidad para procesar antígenos proteicos a la vez que adquieren la de presentar antígenos y estimular a los linfocitos T. Una de las funciones de las células dendríticas que ha motivado controversia es su capacidad para la fagocitosis (8). Actualmente se sabe que las células dendríticas recién aisladas de los tejidos poseen esta función, lo que les permite la captación de antígenos, pero la pierden al migrar a los órganos linfoides de forma paralela a lo que ocurre con su función de procesamiento antigénico. Estos cambios en las propiedades de las células dendríticas se desarrollan de forma paralela a su migración desde los tejidos en donde residen, en los que se encuentran como células dendríticas tisulares e inmaduras y en los que es primordial la función de procesamiento de los antígenos que captan, hasta los ganglios linfáticos o el bazo a los que migran, convirtiéndose en células dendríticas maduras o linfoides. En estas áreas es donde presentan a los linfocitos T naive que se encuentran allí los complejos péptido-molécula MHC y el resto de señales necesarias para activar a esos linfocitos T.

Como ya mencionamos previamente, las células dendríticas maduras están dotadas, además de las moléculas MHC asociadas a las cuales presentan los péptidos, de una serie de moléculas que suministran señales accesorias fundamentales para la activación de los linfocitos T (42). Estas moléculas accesorias realizan funciones tanto coestimuladoras (B71/CD80S B7-2/CD86) como adhesivas (ICAM-1/CD54, ICAM3/CD50).

Según el esquema mencionado anteriormente, las células dendríticas se encontrarían implicadas en la activación de los linfocitos CD4+ a través de la presentación de antígenos «exógenos» captados por endocitosis y que son vehiculizados en las moléculas MHC-II (8, 43). Pero varios autores en los últimos años han demostrado que estas células son también capaces de estimular directamente a los linfocitos T citotóxicos CD8+ cuando son «pulsadas» (es decir, expuestas in vitro) con péptidos antigénicos específicos para la vía MHC-I (44-47). En estos casos, las células dendríticas son estimuladas in vitro con GM-CSF y a su medio se añaden los péptidos con el tamaño idóneo para unirse y estabilizar las moléculas MHC-I. De esta forma, los péptidos acceden directamente a las moléculas MHC-I sin necesidad de procesamiento previo celular. Sin embargo, esta estrategia no parece que pueda tener trascendencia en condiciones fisiológicas, aunque se ha demostrado que en algunos casos puede existir un procesamiento antigénico extracelular merced a ciertas proteasas (48).

Actualmente, existe acuerdo sobre la implicación de las APC en las respuestas inmunes restringidas a las moléculas MHC-I (49), habiéndose demostrado al menos en los macrófagos que los péptidos procedentes de los fluidos extracelulares que han sido fagocitados pueden ingresar en la vía de las moléculas MHC-I. Se han sugerido los siguientes mecanismos para explicar cómo ocurre esto (50, 51):

a) Se ha demostrado la existencia de una vía por la que los péptidos fagocitados por los macrófagos pueden acceder desde los fagosomas hasta el citosol celular y de ahí al retículo endoplásmico en donde se acoplan a las moléculas MHC-I (52). De esta forma, aunque teóricamente las rutas seguidas por los antígenos que van a ser cargados en las moléculas MHC-I y MHC-II son completamente independientes, en los macrófagos los antígenos endógenos y exógenos podrían seguir una vía final común para su presentación en el contexto de las moléculas MHC-I.

b) En segundo lugar, existe la posibilidad de que los fagocitos pudieran digerir los antígenos exógenos en los lisosomas y los péptidos resultantes fueran regurgitados al medio externo, con lo que podrían acoplarse a las moléculas MHC-I de la superficie celular (53). De esta forma, las células dendríticas resultarían «cargadas» con péptidos exógenos previamente procesados por los fagocitos.

c) Otra alternativa implica a las proteínas de choque térmico, habiéndose demostrado que en un subgrupo de macrófagos los antígenos exógenos cuando se encuentran unidos a las proteínas de choque térmico pueden ser dirigidos hacia el compartimento de los péptidos endógenos, de forma que son presentados en la superficie celular acoplados a las moléculas MHC-I y reconocidos por los linfocitos T citotóxicos (54-56). Se ha comprobado que otras APC como los linfocitos B no poseen esta capacidad, pero no existen datos sobre las células dendríticas. Una de las estrategias actuales de vacunación con antígenos tumorales consiste en desarrollar una vacuna aislando las proteínas de choque térmico a partir de las células tumorales. La hipótesis que subyace en esta vía de trabajo consiste en que las proteínas de choque térmico llevarían asociadas un repertorio de antígenos tumorales que permitirían la activación oligoclonal de los linfocitos T citotóxicos. Los investigadores que trabajan en este campo arguyen a favor de esta forma de vacunación que los antígenos tumorales más inmunogénicos son antígenos propios de cada tumor, generados por las mutaciones genéticas diferentes que se producen en las células cancerígenas (57).

La capacidad demostrada por las células dendríticas para estimular directamente a los linfocitos T citotóxicos sitúa a las células dendríticas en un punto fundamental en la respuesta antitumoral, y ha sido la base de una serie de estudios en los que se han utilizado células dendríticas pulsadas con diversos péptidos tumorales para inmunizar a los animales de experimentación frente a una dosis letal de células neoplásicas o para detener el crecimiento de tumores ya establecidos (58-60). Esta vía de inmunoterapia antitumoral está recibiendo gran atención en los últimos años de forma paralela a los progresos en el conocimiento sobre las células dendríticas. El descubrimiento de métodos para obtener células dendríticas a partir de los progenitores de la médula ósea o de sangre periférica ha supuesto un gran avance (60), solucionando las dificultades que entrañaba la obtención de estas células desde los órganos periféricos como la piel. En la actualidad conocemos los estímulos que controlan la producción de los diferentes estadios de diferenciación de las células dendríticas. Así, por ejemplo, el cultivo de las células de la médula ósea en presencia de GMCSF e interleucina 4 (IL-4) conduce a la obtención de células dendríticas humanas inmaduras (61, 62), y la exposición posterior al factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa) estimula su maduración (63).

Sin embargo, en la mayoría de casos no se conocen los antígenos de los tumores capaces de desencadenar una respuesta inmunológica. Para solventar este problema, se han ideado recientemente tres estrategias (Fig. 2). Una de ellas consiste en fusionar células dendríticas con células tumorales, e inmunizar a los animales con estas células fusionadas que expresan no sólo los antígenos tumorales sino también las moléculas MHC-I y MHC-II, las moléculas coestimuladoras B7-1 y EB7-2 y de adhesión ICAM-1 (64). El resultado es que los animales inmunizados de esta manera son resistentes frente a un inóculo de células tumorales y, lo que es clínicamente más relevante, los animales inmunizados posteriormente a la inyección con células tumorales son capaces de conseguir una regresión de sus metástasis.

La segunda estrategia consiste en separar en las células tumorales los péptidos de las moléculas MHC-I y exponer las células dendríticas a estos péptidos. Con este planteamiento, Zitvogel et al han conseguido también la regresión de tumores ya establecidos (65). Esta es una estrategia relativamente sencilla y con posibilidades de aplicación futura en pacientes con cáncer. Su principal ventaja, como ya hemos comentado, estriba en que no precisa que se conozcan con exactitud los péptidos antigénicos de cada tumor. En segundo lugar, estamos ofreciendo a las células dendríticas una mezcla de posibles antígenos, con lo que la activación oligoclonal de linfocitos T citotóxicos que con ello se puede obtener será más efectiva que la respuesta monoclonal que se deriva de la vacunación con un solo antígeno. Por último, podríamos preguntarnos cuál es la ventaja de obtener péptidos tumorales separándolos químicamente de las moléculas MHC-I en comparación con un lisado de las células tumorales enteras. Zitvogel et al encontraron resultados superiores al estimular a las células dendríticas con péptidos separados de las moléculas MHC-I que con péptidos obtenidos con otros métodos físicos de extracción antigénica como ciclos repetidos de congelación-descongelación que llevan a la degradación celular y a la liberación de proteínas intracelulares. Probablemente, este último método es menos efectivo debido a la multiplicidad de péptidos diferentes que se ofrecen para ser cargados en las moléculas MHC-I de las células dendríticas con lo que se dificulta alcanzar un dintel mínimo de presentación de aquellos epítopos relevantes en cuanto a que puedan ser reconocidos por los linfocitos T citotóxicos.

La tercera de estas estrategias ya la comentamos previamente, y consite en utilizar a las proteínas de choque térmico aisladas de los tumores para inmunizar a los animales. Estas proteínas llevan asociados un panel de péptidos tumorales que son vehiculizados hacia la vía de las moléculas MHC-I en los macrófagos, y de esta forma generan linfocitos T citotóxicos específicos frente a dichos péptidos tumorales. 

A

B   C

FIG 2.--Estrategias para conseguir células presentadoras de antígenos (APC) con capacidad específica antitumoral. A: Se separan los péptidos que se encuentran unidos a las moléculas MHC-I en la superficie de las células tumorales y las células dendríticas son pulsadas con ellos. B: Se fusionan las células tumorales con las células dendríticas con lo que se obtienen células que expresan los antígenos tumorales y todas las moléculas necesarias para la adecuada presentación antigénica a los linfocitos T que tienen las células dendríticas. C: Los macrófagos son expuestos a las proteínas de choque térmico aisladas de las células tumorales. Las proteínas de choque térmico transportan péptidos tumorales específicos que canalizan hacia el compartimento endógeno de las moléculas MHC-I.

CONCLUSIÓN

Los avances en el conocimiento de la respuesta inmune antitumoral han permitido intervenir en diferentes puntos para mejorar el reconocimiento de las células tumorales por parte del sistema inmune como paso obligado previo a la destrucción tumoral. Una de las vías más prometedoras en este sentido se basa en la estimulación de la presentación antigénica. Los tres acercamientos a este problema que aquí hemos comentado pueden resumirse en dos. Por una parte, se pueden modificar genéticamente las células tumorales para que expresen moléculas clave que permiten el reconocimiento de estas células, de tal forma que la estimulación inmunológica conseguida sea suficiente para que el sistema inmune reconozca y destruya también a las células no transfectadas. En segundo lugar, podemos preparar células dendríticas in vitro pulsándolas con los péptidos antigénicos tumorales, que de esta forma son capaces de organizar una respuesta inmune de células T frente a las células que posean los mencionados péptidos antigénicos.


BIBLIOGRAFÍA

1. Livingston P. Immunization with synthetic or highly purified tumor antigens. En: De Vita Jr VT, Hellman S, Rosenberg SA eds. Biologic therapy of cancer Philadelphia: J B Lippincott 1995, p. 680-9

2. Livingston PO, Wong GYC, Adluri S et al. Improved survival in stage III melanoma patients with GM2 antibodies: a randomized trial of adjuvant vaccination with GM2 ganglioside. J Clin Oncol 1994;12:1036-44.

3. Grabbe S, Beissert S, Schwarz T, Granstein RD. Dendritic cells as initiators of tumor immune responses: a possible strategy for tumor immunotherapy? Immunology Today 1995;16:117-21.

4. Roitt I, Brostoff J, Male D. Immunology 3.ª ed. London: Mosby-Year Book Europe Limited 1993;2:15-2.16.

5. Wright-Browne V, McClain KL, Talpaz M, Ordoñez N, Estrov Z. Physiology and pathophysiology of dendritic cells. Hum Pathol 1997;28:563-79.

6. Inaba K, Inaba M, Deguchi M et al. Granulocytes, macro-phages, and dendritic cells arise from a common major histocompatibility complex class II-negative progenitor in mouse bone marrow. Proc Natl Acad Sci USA 1993;90:3038-42.

7. Galy A, Travis M, Cen D, Chen B. Human T, B, natural killer, and dendritic cells arise from a common bone marrow progenitor cell subset. Immunity 1995;3:459-73.

8. Austyn JM. New insights into the mobilization and phagocytic activity of dendritic cells. J Exp Med 1996;183:1287-92.

9. Tsomides TJ, Eisen HN T-cell antigens in cancer. Proc Natl Acad Sci USA 1994;91:3487-9

10. Pardoll DM. Cancer vaccines. Immunology Today 1993;14: 310-6.

11. Cohen J. New protein steals the show as «costimulator» of T cells. Science 1993;262:844-5.

12. June CH, Bluestone JA, Nadler LM, et al. The B7 and CD28 receptor families. Immunology Today 1994;15:321-31.

13. Jenkins MK. The ups and downs of T cell costimulation. Immunity 1994;1:443-6.

14. Allison JP, Krummel MF. The Yin and Yang of T cell costimulation. Science 1995;270:932-3.

15. Boon T, Van der Bruggen P. Human tumor antigens recognized by T lymphocytes. J Exp Med 1996;183:725-9.

16. Janeway CA, Jr, Travers P. Immunobiology: the immune system in health and disease. 2.ª ed. London: Current Biology Ltd 1996;12:17-12.22

17. Metcalf DC, Begley CG, Johnson GR et al. Biologic properties in vitro of a recombinant human granulocyte-macro-phage colony-stimulating factor. Blood 1986;67:37-45.

18. Sieff CA, Emerson SG, Donahue RE et al. Human recombinant granulocytemacrophage colony-stimulating factor: a multilineage hematopoietin. Science 1985;230:1171-3.

19. Handman E, Burgess AW. Stimulation by granulocyte-macrophage colony stimulating factor of Leishmania tropica killing by macrophages. J Immunol 1979;122:1223-34.

20. Ho JL, Reed SG, Wick EA, Giordano M. Granulocyte-macrophage and macrophage colony-stimulating factors activate intramacrophage killing of Leishmania mexicana amazonensis. J Infect Dis 1990;162:224-30.

21. Lieveld JL, Frediani KE, Winslow JM. Cytokine effects and role of adhesive proteins and FC receptors in human macrophage mediated antibody dependent cellular cytotoxicity. J Cell Biochem 1991;45:381-90.

22. Kushmer BH, Cheung NK. GM-CSF enhances 3F8 monoclonal antibody dependent cellular cytotoxicity against human melanoma and neuroblastoma. Blood 1989;73: 1936-41.

23. Romani N, Koide S, Crowley M et al. Presentation of exogenous protein antigens by dendritic cells to T cell clones: intact protein is presented best by immature epidermal L angerhans cells. J Exp Med 1989;169:1169- 78.

24. Witmer-Pack MD, Olivier W, Valinsky J, Schuler G, Steinman RM. Granulocytemacrophage colony-stimulating factor is essential for the viability and function of cultured murine epidermal Langerhans cells. J Exp Med 1987;166: 1484-98.

25. Heufler C, Koch F, Schuler G. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and interleukin-1 mediate the maturation of murine epidermal Langerhans cells into potent immunostimulatory dendritic cells. J Exp Med 1988;167:700-5.

26. Schuler G, Steinman RM. Murine epidermal Langerhans cells mature into potent immunostimulatory dendritic cells in vitro. J Exp Med 1985;161:526-46.

27. Sallusto F, Lanzavecchia A. Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells is maintained by granulocyte-macrophage colony-stimulating factor plus IL-4 and downregulated by tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 1994;179:1109-18.

28. Paglia P, Girolomoni G, Robbiati F, Granucci F, Ricciardi-Castagnoli P. Immortalized dendritic cell line fully competent in antigen presentation initiates primary T cell responses in vivo. J Exp Med 1993;178:1893-901.

29. Larsen CP, Ritchie SC, Hendrix R et al. Regulation of immunostimulatory function and costimulatory molecule (B7-1 and B7-2) expression on murine dendritic cells. J Immunol 1994;152:5208.

30. Kaplan G, Walsh G, Guido LS et al. Novel response of human skin to intradermal recombinant granulocyte-macrophage colony-stimulating factor: Langerhans cell recruitment, keratinocyte growth, and enhanced wound healing. J Exp Med 1992;175:1717-28.

31. Tazi A, Bouchonnet F, Grandsaigne M, Boumsell L, Hance AJ, Soler P. Evidence that granulocyte-macrophage colony-stimulating factor regulates the distribution and differentiated state of dendritic cells: Langerhans cells in human lung and lung cancers. J Clin Invest 1993;91:566-76.

32. Dranoff G, Jaffee E, Lazenby A et al. Vaccination with irradiated tumor cells engineered to secrete murine granulocyte-macrophage colony-stimulating factor stimulates potent, specific, and long lasting anti-tumor immunity. Proc Natl Acad Sci USA 1993;90:3539-43.

33. Botella R, Murray N, O''Hare P, Galloway T, Ansel J, Armstrong C. GM-CSF gene therapy in murine malignant melanoma. J Invest Dermatol 1995;104:597.

34. Armstrong CA, Galloway T, Spitzler S, Potter L, Botella R, Ansel JC. Inhibition of murine melanoma growth by GM-CSF gene transfection is not haplotype specific. J Invest Dermatol 1996;106:857.

35. Armstrong CA, Botella R, Galloway TH et al. Antitumor effects of granulocyte macrophage colony-stimulating factor production by melanoma cells. Cancer Research 1996;56:2191-8.

36. Botella R. Terapia génica del melanoma maligno: transfección de una línea celular murina de melanoma con el gen del factor estimulador de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF). Actas Dermosifiliogr 1997;88:165-77.

37. Green JM, Noel PJ, Sperling AI et al. Absence of B7-dependent responses in CD28-deficient mice. Immunity 1994;1:501-8.

38. Chen L, Ashe S, Brady W et al. Costimulation of antitumor immunity by the B7 counterreceptor for the T lymphocyte molecules CD28 and CTLA-4. Cell 1992;71:1093-102.

39. Townsend SE, Allison JP. Tumor rejection after direct costimulation of CD8+ T cells by B7-transfected melanoma cells. Science 1993;259:368-70.

40. Baskar S, Glimcher L, Nabavi N, Jones RT, Ostrand-Rosenberg S. Major histocompatibility complex class II+B7-1+ tumor cells are potent vaccines for stimulating tumor rejection in tumor-bearing mice. J Exp Med 1995;181:619-29.

41. Steinman RM. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Annu Rev Immunol 1991;9:271-96.

42. Young JW, Inaba K. Dendritic cells as adjuvants for class I major histocompatibility complex-restricted antitumor immunity. J Exp Med 1996;183:7-11.

43. Steinman RM, Swanson J. The endocytic activity of dendritic cells. J Exp Med 1995;182:283-8.

44. Porgador A, Gilboa E. Bone marrow-generated dendritic cells pulsed with a class I-restricted peptide are potent inducers of cytotoxic T lymphocytes. J Exp Med 1995;182:255-60.

45. Celluzzi CM, Mayordomo JI, Storkus WJ, Lotze MT, Falo LD Jr. Peptide-pulsed dendritic cells induce antigen-specific, CTL-mediated protective tumor immunity. J Exp Med 1996;183:283-7.

46. Paglia P, Chiodoni C, Rodolfo M, Colombo MP. Murine dendritic cells loaded in vitro with soluble protein prime cytotoxic T lymphocytes against tumor antigen in vivo. J Exp Med 1996,183:317-22.

47. Celluzzi CM, Falo LD Jr. Epidermal dendritic cells induce potent antigen-specific CTL-mediated immunity. J Invest Dermatol 1997;108:716-20.

48. Sherman LA, Burke TA, Biggs JA. Extracellular processing of peptide antigens that bind class I major histocompatibility molecules. J Exp Med 1992;175:1221- 6.

49. Huang AYC, Golumbek P, Ahmadzadeh M, Jaffee E, Pardoll D, Levitsky H. Role of bone marrow-derived cells in presenting MHC class I-restricted tumor antigens. Science 1994;264:961-5.

50. Bevan MJ. Antigen presentation to cytotoxic T lymphocytes in vivo. J Exp Med 1995;182:639-41.

51. Imaeda S. The evolution of anti-tumor immunotherapy. J Invest Dermatol 1997;108:695-7.

52. Kovacsovics-Bankowski M, Rock KL. A phagosome-to-cytosol pathway for exogenous antigens presented on MHC class I molecules. Science 1995;267:243-6.

53. Pfeifer JD, Wick MJ, Roberts RL, Findlay K, Normak SJ, Harding CV. Phagocytic processing of bacterial antigens for class I MHC presentation to T cells. Nature 1993;361:359-62.

54. Suto R, Srivastava P. A mechanism for the specific innmunogenicity of heat shock protein-chaperoned peptides. Science 1995;269:1585-8.

55. Arnold D, Faath S, Rammensee HG, Schild H. Cross-priming of minor histocompatibility antigen-specific cytotoxic T cells upon immunization with the heat shock protein gp96. J Exp Med 1995;182:885-9.

56. Udono H, Levey DIj, Srivastava PK. Cellular requirements for tumor-specific immunity elicited by heat shock proteins: Tumor rejection antigen gp96 primes CD8+ T cells in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1994;91:3077-81.

57. Srivastava PK. Endogenous heat shock protein-peptide complexes: antigenic fingerprints of cancers. Perspectives on vaccine development. Cancer Vaccines International Symposium. New York City, October 7-9,1 996.

58. Flamand V, Sornasse T, Thielemans K, et al. Murine dendritic cells pulsed in vitro with tumor antigen induce tumor resistance in vivo. Eur J Immunol 1994;24:605-10.

59. Zou JP, Shimizu J, Ikegame K, Takiuchi H, Fujiwara H, Hamaoka T. Tumorimmunotherapy with the use of tumor-antigen-pulsed antigen-presenting cells. Cancer Immunol Immunother 1992;35:1-6

60. Mayordomo JI, Zorina T, Storkus WJ et al. Bone marrow-derived dendritic cells serve as potent adjuvants for peptide-based antitumor vaccines. Stem Cells 1997;15:94-103.

61. Sallusto F, Lanzavecchia A. Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells is maintained by granulocyte/macrophage colony stimulating factor plus interleukin 4 and down regulated by tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 1994;179:1109-18.

62. Romani N, Gruner S, Brang D. Proliferating dendritic cell progenitors in human blood. J Exp Med 1994;180:83-93.

63. Sallusto F, Cella M, Danieli C, Lanzavecchia A. Dendritic cells use macropinocytosis and the mannose receptor to concentrate macromolecules in the major histocompatibility complex class II compartment: downregulation by cytokines and bacterial products. J Exp Med 1995;182:389-400.

64. Gong J, Chen D, Kashiwaba M, Kufe D. Induction of antitumor activity by immunization with fusions of dendritic and carcinoma cells. Nature Med 1997;3:558-61.

65. Zitvogel L, Mayordomo JI, Tjandrawan T et al. Therapy of murine tumors with tumor peptide-pulsed dendritic cells: Dependence on T cells, B7 costimulation, and T helper cell 1-associated cytokines. J Exp Med 1996;183:87-97.

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