La terapia di blocco dei checkpoint immunitari (ICB) ha migliorato i risultati clinici per un sottogruppo di pazienti con carcinoma squamocellulare della testa e del collo (HNSCC). L’utilità dei biomarcatori clinici per identificare quali pazienti con HNSCC potrebbero trarre beneficio dall’ICB rimane poco chiara, inclusa l’espressione di PD-L1 e carico mutazionale tumorale (TMB). Un numero crescente di studi ha sottolineato l’importanza del ruolo del microbioma intestinale nel determinare gli esiti dell’immunoterapia, e pertanto i ricercatori hanno condotto uno studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Cancer, per comprendere la relazione tra microbiota e resistenza all’immunoterapia.
Tipi di microbiota e risposta all’immunoterapia
Il microbiota, sia intestinale sia intratumorale, influenza la risposta all’immunoterapia. Ad esempio, è stato dimostrato che l’abbondanza relativa di specifici batteri intestinali promuove l’immunità antitumorale, la proliferazione di cellule T specifiche per il tumore e la risposta all’immunoterapia. Inoltre, gli studi che analizzano la composizione microbica all’interno dei tumori hanno fornito prove precliniche e cliniche a sostegno della rilevanza del microbioma intratumorale nella biologia del tumore e nei risultati terapeutici. Tuttavia, mentre l’abbondanza relativa di specie batteriche all’interno dell’intestino ricco di microbi può determinare numerosi fenotipi dell’ospite, nei tumori, dove la biomassa microbica totale è di ordini di grandezza inferiore a quella intestinale, l’abbondanza totale di batteri ectopici può esercitare un’influenza maggiore sulla biologia rispetto alla composizione relativa.
Composizione del microbioma orale fisiologico e tumorale
Il normale microbioma orale e del faringe è molto ricco di specie, oltre 700 quelle note. Le analisi del microbiota tumorale hanno mostrato, in modo simile, che i tumori HNSCC ospitano una ricca comunità microbica. Il ruolo dell’abbondanza batterica intratumorale totale sulla progressione delle malattie maligne, tuttavia, è poco esplorato, sebbene si ipotizzi come l’abbondanza totale di batteri intratumorali corrisponda alla composizione microbica intratumorale, alla segnalazione tumorale, al rimodellamento del microambiente immunitario e alla risposta al blocco dei checkpoint immunitari.
Fattori di risposta a ICB nell’HNSCC
La quantità totale di batteri intratumorali agisce come segnale primario per rimodellare il microambiente immunitario tumorale e sopprimere la risposta al trattamento con ICB. Analizzando campioni derivanti pazienti con HNSCC orofaringeo resecabile sottoposti a terapia con durvalumab neoadiuvante (anti-PD-L1) con o senza tremelimumab (anti-CTLA-4), si è osservato come il tasso di risposta era equivalente tra la terapia singola e quella combinata. A livello cellulare immunitario, le cellule T CD8 non erano associate alla risposta al basale, ma aumentavano dopo il trattamento. Un’ulteriore analisi del microambiente immunitario del tumore non ha rivelato popolazioni di cellule immunitarie significativamente associate alla risposta all’ICB.
Analisi della carica batterica intratumorale
La carica batterica tumorale (TBB), definita come letture batteriche per milione di letture umane mappate, è risultata significativamente inferiore nei responder all’ICB rispetto ai non responder e significativamente inferiore per i pazienti che avevano avuto una risposta patologica maggiore o parziale. Al contrario, la diversità batterica non differiva significativamente tra responder e non responder. Tra i batteri più significativi la frazione relativa di Fusobacterium era positivamente correlata con TBB, ma non era predittiva della risposta all’ICB. Inoltre, un elevato carico di TBB era associato a esiti sfavorevoli dopo immunoterapia, ma è stata trovata un’associazione tra Fusobacterium ed esiti.
Abbondanza relativa batterica e correlazione con TBB
Oltre a Fusobacterium, l’analisi dei cambiamenti complessivi nel panorama del microbioma ha rivelato che anche le abbondanze relative di ulteriori batteri associati al tumore (ad esempio Campylobacter e Treponema) erano positivamente correlate con TBB, mentre altri batteri (ad esempio Streptococcus, Rothia e Actinomyces) mostravano una correlazione negativa con TBB, sebbene Fusobacterium rimanesse il più fortemente correlato.
In particolare, il TBB è risultato correlato positivamente sia con il livello assoluto che con la frazione relativa di Fusobacterium nucleatum in molteplici siti tumorali. Inoltre, stratificando i batteri rilevati in base all’aerofilia, si è visto che la maggior parte dei batteri era anaerobica (circa il 77%), ma TBB è risultato correlato positivamente con l’abbondanza totale di batteri sia anaerobici che aerobici e con l’abbondanza relativa di batteri anaerobici. La correlazione del TBB con oltre la metà dei generi batterici, inclusi sia aerobi che anaerobi, e non solo taxa altamente studiati come Fusobacterium, supporta ulteriormente l’ipotesi che l’abbondanza batterica intratumorale sia un effettore primario all’interno del microambiente tumorale.
Correlazione tra HPV, TBB e mutazioni tumorali
I tumori HPV positivi hanno mostrato un TBB significativamente inferiore rispetto a tutti gli HNSCC HPV negativi e anche quando lo stato HPV era limitato alla sottosede orofaringea. Inoltre, valutando le mutazioni comuni dell’HNSCC, si è visto che TBB era più alto nei tumori che ospitavano mutazioni di NOTCH1 e CDKN2A e più basso nei tumori che ospitavano mutazioni di NFE2L2 (NRF2) e CTNNB1. TBB era anche positivamente correlato con le proteine immunomodulatorie ciclossigenasi-2 (COX2), con il fattore inibitorio dei macrofagi (MIF) e il recettore di riconoscimento del pattern delle cellule epiteliali, EphA2. Ulteriori analisi dell’espressione genica hanno rivelato prove aggiuntive di TBB che attiva la segnalazione infiammatoria, con analisi di arricchimento del set genico (GSEA) che dimostra che i tumori con TBB elevato erano associati alla sovraregolazione dei percorsi associati alla segnalazione infiammatoria sia da TNFα che da IFNα.
Relazione tra TBB e cellule immunitarie
TBB nei tumori HNSCC era fortemente associato a un aumento dell’abbondanza di neutrofili e a una riduzione delle cellule immunitarie antitumorali adattative, inclusi sia i linfociti T che i linfociti B. Inoltre, dopo aver determinato il rapporto neutrofili/linfociti intratumorali (tNLR), definito come il rapporto dedotto tra neutrofili e cellule T e cellule B, si è osservato che TBB era correlato positivamente in moodo significativo con il tNLR nei campioni tumorali e che tNLR si associava a una peggiore risposta all’ICB, con un’elevata abbondanza di batteri intratumorali associata a bassa infiltrazione di cellule T, elevata infiltrazione di neutrofili e alto rapporto tra neutrofili e cellule T. Mediante l’utilizzo di modelli animali infettati con batteri associati al tumore quali Fusobacterium, Prevotella o Campylobacter si è osservato che tutti e 3 i batteri hanno aumentato la batteriologia intratumorale totale e che tale aumento ha portato a un aumento dell’infiltrazione dei neutrofili, a una riduzione delle cellule T CD3+ e a un rapporto neutrofili-cellule T più elevato.
Ruolo dei batteri intratumorali nella risposta a ICB
La riduzione delle cellule T potrebbe comportare una ridotta efficacia dell’ICB e, difatti, nei modelli animali l’aumento dei batteri intratumorali mediante somministrazione orale di Fusobacterium, Prevotella o Campylobacter è stato sufficiente ad abrogare la risposta dei tumori all’anti-PD-L1. Utilizzando diversi taxa batterici, inclusi sia quelli che aumentano in abbondanza relativa con l’aumento del TBB sia quelli che non lo fanno, viene fortemente supportata l’ipotesi che i batteri intratumorali sopprimano l’immunità antitumorale indipendentemente dai taxa batterici.
Conclusioni
L’accumulo di batteri intratumorali può indurre immunosoppressione e resistenza al blocco dei checkpoint immunitari. Per tale motivo, l’abbondanza di batteri intratumorali può essere utilizzata per identificare i pazienti che potrebbero trarre beneficio dall’uso di antibiotici in combinazione con l’immunoterapia. Limitare la somministrazione di antibiotici ai pazienti con tumori ad alta carica batterica può ottimizzare l’equilibrio terapeutico preservando i benefici immunostimolanti della deplezione batterica intratumorale e riducendo al minimo i potenziali effetti avversi degli antibiotici sull’asse intestino-immunità. Questo approccio potrebbe essere ulteriormente perfezionato attraverso l’uso di antibiotici mirati o strategie alternative mirate ai batteri che eliminano selettivamente i batteri intratumorali preservando il microbiota intestinale commensale.
Questo ha ampie implicazioni per la biologia tumorale di base e il trattamento clinico del cancro.
